交流电如何转换直流电

    整流二极管

    一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件。通常它包含一个PN结，有正极和负极两个端子。二极管重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。

    概述

    整流二极管（rectifier diode）一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。二极管重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。通常它包含一个PN结，有正极和负极两个端子。其结构如图所示。P区的载流子是空穴，N区的载流子是电子，在P区和N区间形成一定的位垒。外加电压使P区相对N区为正的电压时，位垒降低，位垒两侧附近产生储存载流子，能通过大电流，具有低的电压降（典型值为0.7V），称为正向导通状态。若加相反的电压，使位垒增加，可承受高的反向电压，流过很小的反向电流（称反向漏电流），称为反向阻断状态。整流二极管具有明显的单向导电性。整流二极管可用半导体锗或硅等材料制造。硅整流二极管的击穿电压高，反向漏电流小，高温性能良好。通常高压大功率整流二极管都用高纯单晶硅制造（掺杂较多时容易反向击穿）。这种器件的结面积较大，能通过较大电流（可达上千安），但工作频率不高，一般在几十千赫以下。整流二极管主要用于各种低频半波整流电路，如需达到全波整流需连成整流桥使用。

    交流电通过整流二极管的降压问题

    常用参数

    （1）平均整流电流IF：指二极管长期工作时允许通过的正向平均电流。该电流由PN结的结面积和散热条件决定。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于此值，并要满足散热条件。例如1N4000系列二极管的IF为1A。

    （2）反向工作电压VR：指二极管两端允许施加的反向电压。若大于此值，则反向电流（IR）剧增，二极管的单向导电性被破坏，从而引起反向击穿。通常取反向击穿电压（VB）的一半作为（VR）。例如1N4001的VR为50V，1N4002-1n4006分别为100V、200V、400V、600V和800V，1N4007的VR为1000V

    （3）反向电流IR：它是二极管在反向工作电压下允许流过的反向电流，此参数反映了二极管单向导电性能的好坏。因此这个电流值越小，表明二极管质量越好。

    （4）击穿电压VB：指二极管反向伏安特性曲线急剧弯曲点的电压值。反向为软特性时，则指给定反向漏电流条件下的电压值。

    （5）工作频率fm：它是二极管在正常情况下的工作频率。主要由PN结的结电容及扩散电容决定，若工作频率超过fm，则二极管的单向导电性能将不能很好地体现。例如1N4000系列二极管的fm为3kHz。另有快恢复二极管用于频率较高的交流电的整流，如开关电源中。

    （6）反向恢复时间trr：指在规定的负载、正向电流及反向瞬态电压下的反向恢复时间。

    （7）零偏压电容CO：指二极管两端电压为零时，扩散电容及结电容的容量之和。值得注意的是，由于制造工艺的限制，即使同一型号的二极管其参数的离散性也很大。手册中给出的参数往往是一个范围，若测试条件改变，则相应的参数也会发生变化，例如在25?C时测得1N5200系列硅塑封整流二极管的IR小于10uA，而在100?C时IR则变为小于500uA。

    交流电通过整流二极管的降压问题

    二极管型号不一样的整流桥，其额定输出电流也不一样。

    例如 KBPC1510 电压1500V，电流10A

    KBPC1015 电压1000V，电流15A 。

    12V交流电中要用整流二极管整流成12v直流电：整流二极管的参数： 耐压50伏以上，电流大于负载电流，即可。

    如 IN4001-----IN4007 ;电压50-----700伏，电流 1安。

    IN5401----IN5408： 电压50-----800伏，电流 3 安

    交流电如何转换直流电

    一、电路原理

    电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，VD2为半波整流二极管，VD1在市电的负半周时给C1提供放电回路，VD3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。

    整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。

    二、器件选择

    1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。

    2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。

    3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。

    三、设计举例

    举例一，计算负载电流

    图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的电流。C1在电路中的容抗Xc为：

    Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K

    流过电容器C1的充电电流（Ic）为：

    Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

    通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5*I，其中C的容量单位是μF，Io的单位是A.

    举例二，根据降压电压元件选型

    如图2：所示，如果用电容降压电路将220V交流电降压为10V直流电，其各个元件参数应如何选取？（电阻，电容，二极管多大）

    C1根据所需电流大小选择，每1u电容提供68mA电流。

    R1是泄放电阻，防止断电后电容上存电电击伤人，一般取820K-1M左右。

    稳压二极管VD1用10V/1W的。

    VD2是整流二极管，用1N4001~4007都可以。

    C2是滤波电容，100u足够了，因为这种电路不会有很大的电流

    四、应用注意

    采用电容降压时应注意以下几点：

    1 根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率。

    2 限流电容必须采用无极性电容，JD不能采用电解电容。而且电容的耐压须在400V以上。理想的电容为铁壳油浸电容。

    3 电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。

    4 电容降压不适合动态负载条件。

    5 同样，电容降压不适合容性和感性负载。

    6 当需要直流工作时，尽量采用半波整流。不建议采用桥式整流。而且要满足恒定负载的条件。

    7 电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。