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整流器电路

第3章 - 二极管和整流器

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什么是整顿?

现在我们来到最受欢迎的应用二极管整改。简单地定义,整流是转换交替的电流(ac)直流(DC)。这涉及仅允许单向电荷的装置。正如我们所看到的,这正是半导体二极管的表现。最简单的整流电路是半波整流器。它只允许AC波形的一半通过到负载。(下图)

半波整流电路。

半波整流电路。

半波整流

对于大多数功率应用,任务不足以进行半波整流。整流器输出波形的谐波含量非常大,因此难以过滤。此外,交流电源仅向负载供电,每一个完整周期都有一半,这意味着其容量的一半是未使用的。然而,半波整流是一种将电力降低到电阻负载的非常简单的方法。一些双位置灯调光器开关将全AC电源适用于灯丝,以用于“完整”亮度,然后半波整流为较小的光输出。(下图)

半波整流器应用:两个级灯调光器

半波整流器应用:两个电平灯调光器。

在“暗淡”开关位置,白炽灯接收大约一半的功率,它通常接收在全波AC上运行。因为半波整流的功率脉冲比灯丝更快地比灯丝快速加热和冷却,灯不闪烁。相反,其灯丝仅在较小的温度下操作而不是正常,提供更少的光输出。

这种“脉冲”功率迅速到慢响应载荷装置的原理,以控制送到其的电力,在工业电子世界中是常见的。雷竞技最新app由于控制装置(在这种情况下,在这种情况下)在任何给定时间都完全导通或完全不导电,因此在控制负载功率的同时耗散很小的热能,使得这种功率控制方法非常节能。该电路可能是脉冲电力的最低可能的方法,但它足以作为概念验证应用。

全波整流器

如果我们需要纠正交流电源以获得充分利用两个都必须使用正弦波的半周期,使用不同的整流电路配置。这样的电路被称为a全波整流器。一种全波整流器,称为中心龙头设计,使用具有中心触发的次级绕组和两个二极管的变压器,如下图所示。

全波整流器,中心旋转设计。

全波整流器,中心旋转设计。

正半周期

此电路一次很容易理解半周期。当源电压极性在底部顶部和负( - )上时,当源电压极性是正(+)时,请考虑前半周期。此时,只有顶部二极管正在进行;底部二极管是阻塞电流,并且负载“看到”正弦波的前半部分,顶部正面,底部负。只有在此半周期内的变压器的次级绕组的上半部分只有如下图所示。

全波中心抽头整流器:次级绕组的上半部分在输入的正半周期期间,提供正半循环加载。

全波中心抽头整流器:次级绕组的上半部分在输入的正半周期期间,提供正半循环加载。

负半周期

在下一个半周期期间,交流极性反转。现在,另一二极管和变压器的次级绕组的另一半衔接电流,同时电路的部分在最后半周期期间携带电流。负担仍然“看到”一半正弦波如前所述,与之前的极性相同:顶部和底部的负面。(下图)

全波中心抽头整流器:在负输入半周期期间,次级绕组的下半部分,向负载提供正半循环。

全波中心抽头整流器:在负输入半周期期间,次级绕组的下半部分,向负载提供正半循环。

全波整流器设计的缺点

这种全波整流器设计的一个缺点是具有中心触发次级绕组的变压器的必要性。如果有问题的电路是高功率之一,则合适变压器的尺寸和费用是显着的。因此,仅在低功耗应用中看到了中心抽头整流器设计。

其他配置

通过改变二极管的方向,负载处的全波中心被触发的整流极性可以反转。此外,反向二极管可以与现有的正输出整流器并联。结果是下图中的双极性全波中心螺纹整流器。请注意,二极管本身的连接性与桥接相同。

双极性全波中心抽头整流器

双极性全波中心抽头整流器

全波桥式整流器

另一个,更流行的全波整流器设计存在,它围绕四二极管桥配置构建。出于明显的原因,这种设计被称为a全波桥梁。(下图)

全波桥式整流器。

全波桥式整流器。

全波桥式整流电路的电流方向如下图所示,用于正半周期和下图对于AC源波形的负半周期。注意,无论输入的极性如何,电流在相同方向上通过负载流动。也就是说,源的负半周期是负载处的正半周期。

电流通过两个极性串联二极管。因此,在二极管中丢失了两个源电压的二极管滴(Si的0.7·2 = 1.4V)。这是与全波中心拍设计相比的缺点。这个缺点只是非常低的电压电源中的问题。

全波桥式整流器:正半周期的电流流。

全波桥式整流器:正半周期的电流流。

全波桥式整流器:负半周期的电流流。

全波桥式整流器:负半周期的电流流。

替代全波桥式整流电路图

记住全波桥式整流电路中的二极管的正确布局通常会令人沮丧地对电子学生的新学生。雷竞技最新app我发现这个电路的替代表示更容易记住并理解。它是完全相同的电路,除了所有二极管以水平姿态绘制,所有二极管都是“指向”相同方向。(下图)

全波桥式整流器的替代布局风格。

全波桥式整流器的替代布局风格。

多相版本使用替代布局

记住这款布局的一个优点是桥式整流电路的一个优点是它在下图中容易扩展到多相版本中。

三相全波桥式整流电路。

每个三相线连接在一对二极管之间:一个用于将电源路由到负载的正(+)侧,另一个用于将电力路由到负载的负( - )侧。

具有三个以上阶段的多相系统容易容纳在桥式整流器方案中。举例如下图所示的六相桥式整流电路。

六相全波桥式整流电路。

六相全波桥式整流电路。

当多相AC进行整流时,相移脉冲彼此重叠以产生比单相AC的整流产生的“更光滑”(具有较少的AC含量)的直流输出。这是大功率整流电路中的决定优势,其中滤波部件的纯粹物理尺寸是欠动但必须获得低噪声直流电源。下图中的图表显示了三相AC的全波整流。

三相交流和三相全波整流器输出。

纹波电压

在任何情况下,整流单相或多相 - 与整流器的直流输出混合的交流电压的量称为纹波电压。在大多数情况下,由于“纯”DC是所需的目标,因此纹波电压是不希望的。如果功率电平不是太大,则可以采用过滤网络来减少输出电压中的纹波量。

1脉冲,2脉冲和6脉冲单元

有时,通过计算每360的DC“脉冲”输出的数量来提及整流方法O.电气“旋转”。然后,单相,半波整流电路将被称为a1脉冲整流器,因为它在一个完整周期的时间内产生单个脉冲(360O.)交流波形。单相,全波整流器(无论设计,中心点击或桥)都将被称为2脉冲整流器因为它在一个交流循环的时间内输出两个DC脉冲。三相全波整流器将被称为a6脉冲单元。

整流电路阶段

现代电气工程公约进一步描述了通过使用三场符号的整流电路的功能阶段方法和数量脉冲。单相,半波整流电路是略微的1PH1W1P(1相位,1路,1脉冲)的稍微密码指定,这意味着交流电源电压是单相的,即AC供应管线的每个阶段的电流仅在一个方向上移动(方式),并且每360个都会产生单一的DC脉冲O.电旋转。

单相,全波,中心抽头整流电路将在该符号系统中指定为1PH1W2P:每绕组中的每个绕组中的1个相位,1路或电流方向,每个脉冲或每循环输出电压。

单相,全波,桥式整流器将被指定为1PH2W2P:与中央点击设计相同,除了电流除外,可以去两个都通过交流线而不是一个方式的方式。

前面所示的三相桥式整流器电路将被称为3PH2W6P整流器。

是否可以在整流电路中获得比两倍的阶段更高的脉冲?

这个问题的答案是肯定的:,特别是在多相电路中。通过创造性的变压器的使用,组的全波整流器可以以平行的方式平行,即为AC的三相产生超过六个DC脉冲。一个30O.当卷绕配置不具有相同类型时,从初级变压器引入相移到三相变压器的次级。

换句话说,连接Y-δ或δ-y的变压器将展示这30O.相移,而变压器连接Y-Y或δ-Δ不会。可以通过使一个变压器连接的Y-Y进给桥式整流器来利用这种现象,并且具有另一个变压器连接的Y-ΔFep馈送第二桥式整流器,然后并行两个整流器的DC输出。(下图)

由于两个整流器的输出的纹波电压波形是相移30O.彼此,它们的叠加导致比单独考虑的整流器输出更少的波纹:每360脉冲O.而不是六:

多相整流电路:3相2路12脉冲(3PH2W12P)

多相整流电路:3相2路12脉冲(3PH2W12P)

审查:

  • 整改是将交流电流(AC)转换为直流(DC)。
  • 一种半波整流器是允许仅施加到负载的AC电压波形的一个半周期的电路,从而导致其上的一个不交替极性。得到的直流显着地输送到负载“脉动”。
  • 一种全波整流器是将AC电压波形的半周期转换为相同极性的未破坏的电压脉冲的半循环。输送到负载的结果DC并不像“脉动”。
  • 改变时的多相交流电流,给出了许多“更平滑”的DC波形(较少波纹电压)比整流单相AC。

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