桥式整流电路的原理与电路分析:与全波整流的区别及二极管选型要点

2017-08-18 81 0

桥式整流器利用二极管的单向导电性实现整流,是最常用的整流电路之一,主要用于把交流电转变为直流电。

一、桥式整流电路的构成与电路分析

桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。与中心抽头式全波整流相比,它只需增加两只二极管并连接成“桥”式结构,就具有全波整流电路的优点,同时在一定程度上克服了后者的缺点。图 1(a)为桥式整流电路,图 1(b)为其简化画法。

桥式整流电路的原理与电路分析:与全波整流的区别及二极管选型要点

桥式整流电路的原理与电路分析:与全波整流的区别及二极管选型要点

图 1 桥式整流电路:(a)电路图;(b)简化画法

在 u2 的正半周,D1、D3 导通,D2、D4 截止,电流由变压器 TR 次级上端经 D1 → RL → D3 回到次级下端,在负载 RL 上得到半个波形的整流电压;在 u2 的负半周,D1、D3 截止,D2、D4 导通,电流由次级下端经 D2 → RL → D4 回到次级上端,在负载上得到另外半个波形的整流电压。这样就在负载 RL 上得到一个与全波整流相同的电压波形,其电流计算方法也与全波整流相同:

UL = 0.9 U2,IL = 0.9 U2/RL

流过每只二极管的平均电流为

ID = IL/2 = 0.45 U2/RL

每只二极管所承受的最高反向电压为 URM = √2 U2。目前小功率桥式整流电路的四只整流二极管通常接成桥路后封装成一个器件,称为“硅桥”或“桥堆”,使用时接线方便,整流电路可随之进一步简化。

二、桥式整流与全波整流的区别

(1)对变压器次级绕组数量的要求不同:桥式整流只需 1 组次级绕组,全波整流需要 2 组(带中心抽头)。

(2)对次级绕组电流的要求不同:桥式整流中次级绕组流过完整的正弦电流,而全波整流中每个绕组只在半个周期内导通,两个绕组的利用率与桥式整流不同。

(3)所需二极管数量不同:桥式整流需要 4 只二极管,中心抽头式全波整流只需 2 只。

(4)导通管数不同:任一时刻桥式整流有 2 只二极管串联导通,全波整流只有 1 只导通,因此桥式整流回路的正向压降损耗约为全波整流的 2 倍。

三、桥式整流的作用与应用

桥式整流电路的作用主要有两点:一是把交流发电机产生的交流电变为直流电,以便向用电设备供电和向蓄电池充电;二是限制蓄电池电流倒流回发电机,保护发电机不被逆电流烧坏。

桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头、二极管承受反向电压较高的缺点,代价是多用了两只二极管。在半导体器件发展迅速、成本较低的今天,这一缺点并不突出,因而桥式整流电路在实际中应用非常广泛。需要特别指出的是,二极管作为整流元件,要根据不同的整流方式和负载大小加以选择:选择不当,轻则大材小用造成浪费,重则无法安全工作甚至烧毁管子。

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