全波整流

    全波整流是一种对交流整流的电路。在这种整流电路中,在半个周期内,电流流过一个整流器件(比如晶体二极管),而在另一个半周内,电流流经第二个整流器件,并且两个整流器件的连接能使流经它们的电流以同一方向流过负载。全波整流整流前后的波形与半波整流所不同的,是在全波整流中利用了交流的两个半波,这就提高了整流器的效率,并使已整电流易于平滑。因此在整流器中广泛地应用着全波整流。在应用全波整流器时其电源变压器必须有中心抽头。无论正半周或负半周,通过负载电阻R的电流方向总是相同的。

原理

    全波整流使交流电的两半周期都得到了利用。其各项整流因数则与半波整流时不同。全波整流电路如图所示。它是由次级具有中心抽头的电源变压器Tr、两个整流二极管D1、D2和负载电阻RL组成。变压器次级电压u21和u22大小相等,相位相反,即

    u21 = - u22 =

    式中,U2 是变压器次级半边绕组交流电压的有效值。

    全波整流电路的工作过程是:在u2 的正半周(ωt = 0~π)D1正偏导通,D2反偏截止,RL上有自上而下的电流流过,RL上的电压与u21 相同。

    在u2 的负半周(ωt =π~2π),D1反偏截止,D2正偏导通,RL上也有自上而下的电流流过,

    RL上的电压与u22相同。可画出整流波形如图Z0704所示。 可见,负载RL上得到的也是一单向脉动电流和脉动电压。其平均值分别为:GS0705

    流过负载的平均电流为:GS0706

    选择整流二极管时,应以此二参数为极限参数。

工作过程

    全波整流电路的工作过程是:在u2的正半周(ωt=0~π)D1正偏导通,D2反偏截止,RL上有自上而下的电流流过,RL上的电压与u21相同。

    在u2的负半周(ωt=π~2π),D1反偏截止,D2正偏导通,RL上也有自上而下的电流流过,RL上的电压与u22相同。可画出整流波形如图Z0704所示。可见,负载凡上得到的也是一单向脉动电流和脉动电压。其平均值分别为:

    GS0705

    流过负载的平均电流为

    GS0706

    流过二极管D的平均电流(即正向电流)为

    加在二极管两端的反向电压为

    选择整流二极管时,应以此二参数为极限参数。

作用

    全波整流输出电压的直流成分(较半波)增大,脉动程度减小,但变压器需要中心抽头、制造麻烦,整流二极管需承受的反向电压高,故一般适用于要求输出电压不太高的场合。

电路

    双半波整流电路

    变压器次级中心抽头的全波整流电路。从图2的电路很容易看出,它是两个半波整流电路结合而成的,所以也称为双半波整流电路。变压器的中心抽头为地电位,把交流电压正、负半周分成两部分。正弦交流电正半周时二极管DA导通,电流通过DA到负载;负半周时二极管DB导通,电流通过DB也到负载。和半波整流电路相比,在交流电压的正、负半周上都有电流通过负载。虽然每个时刻流到负载的电流并未增加,但平均输出电流比半波整流加倍,流过每个管的电流为负载电流的1/2。有载时平均输出电压是变压器次级半个绕组电压有效值的0.9倍。

    桥式全波整流电路

    经常使用的整流电路是桥式全波整流电路。它的变压器次级只有一个绕组,接在由四只二极管组成的电桥上。四只管又分成两对,没对串联起来工作。当正弦交流电的正半周到来时,即变压器次级上端为正时,二极管DA和DC导通而二极管DB和DD截止,如图3b所示。当正弦交流电压的下半周到来时,即变压器上端相对于下端为负时,二极管DB和DD导通而二极管DA和DC截止,如图3c所示。可以看出,不论是DA和DC导通,或是DB和DD导通,流过负载的电流方向都是一致的,在负载上产生的电压都是上正下负。输出波形与变压器具有中心抽头的全波整流器的整流波形相同,如图3d。每一个脉冲波形对应两个导通管。

    另外,当DA和DC管导通时,可近似将它们看作短路,变压器次级的反向峰值电压是加到截止管DB和DD上的(两管并联),所以每只管承受的反向峰值电压为√2Erms。加到电阻性或电感性负载上的输出电压为变压器次级有效值电压的0.9倍;加到电容性负载的输出电压是变压器次级有效值电压的√2倍。一般估算认为,带负载时输出电压为1.2Erms。两对二极管交替工作,输出电流比半波整流器加大了一倍,每只管流过的电流ID仅为负载电流Id的一半,即ID=1/2Id。

三相

    单相半波整电路

    单相半波电阻性负载整流电路:由于半导体二极管D的单向导电特性,只有当变压器B次级电压U2为正半周时,才有电流IL流过负载RL,而负半周时IL则被截断,使负载两端的电压UL成为单向脉动直流电压,U=为其直流成分。

    单相全波整流电路

    单相全波容性负载整流电路:电源变压器B的次级绕组具有中心抽头0;因此,可以得到电压值相等而相位相差180°的交流电压U21和U22,分别经二极管D1和D2整流。在未加入电容C(即阻性负载)时,当变压器B次级绕组1的交流电压为正、2端为负时,D1导通,D2截止,流经负载的电流为ID1,另半个周期时,则2端为正,1端为负,此时D2导通,D1截止,流经负载的电流ID2。ID1和ID2交替流经负载,使负载电流IL为单向的连续脉动直流。

    单相桥式整流电路

    容性负载单相桥式整流电路:它的四臂是由四只二极管构成,当变压器B次级的1端为正、2端为负时,二极管D2和D4因承受正向电压而导通,D1和D3因承受反向电压而截止。此时,电流由变压器1端通过D4经RL,再经D2返回2端。当1端为正时,二极管D1、D3导通,D2、D4截止,电流则由2端通过D3流经RL,再经D1返回1端。因此,与全波整流一样,在一个周期内的正负半周都有电流流过负载,而且始终是同一方向。

    三相半波整流电路

    整流变压器次级接成星形,各相出头与整流二极管(或硅整流器)相连,变压器的零点为“负”极,各整流管输出端连成一点为正极。

    三相全波整流电路

    三相全波整流电路:三相全波整流电路实际是由两套三相半波整流器相串联组成的。套三相半波整流器是由变压器次级线圈L1、L2、L3和整流管D1、D2、D3组成的,第二套三相半波整流器是由L1、L2、L3和D4、D5、D6组成的。设在最初时,相对于0点的正电压值在c相,而负电压值在b相。电流由0点流经L3、D3、A+、负载L、R、B-、D5、L2,回到0点。如果下一个瞬时,a相,负载电流就会从c相移到a相上,此时电流,沿着0点、D1、A+、负载L、R、B-、D5、L2,流回0点。同理可以分析三相全波整流器每经过60°的工作情况。

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