什么是全波整流器:电路与工作原理

如果你知道什么是整流器,那么你可能知道通过在负载电阻上连接电容器来减少直流电压上的纹波或电压变化的方法。这种方法可能适用于低功耗应用,但不适用于需要稳定和平滑直流电源的应用。一个改进的方法是使用输入电压的每半个周期而不是每半个周期的波形。允许我们这样做的电路叫做全波整流器(FWR)。让我们详细地看看全波整流理论。像半波电路一样,这个电路的工作是输出纯直流电压或具有特定直流电压的电压或电流。


什么是全波整流器?

用于将整个交流循环转换为脉动直流电的半导体器件称为全波整流器。该电路使用i/p交流信号的全波,而半波整流器使用半波。该电路主要用于克服半波整流器效率低的缺点。

全波整流电路

这些整流器与它们的整流器相比有一些基本的优点半波整流同行。平均(DC)输出电压高于半波整流器,该整流器的输出具有比产生更平滑的输出波形的半波整流器的纹波得多。

全波整流图
全波整流图

全波整流理论

在这个电路中,我们使用两个二极管,每个二极管代表一半的波。一个多绕组变压器它的二次绕组用一个共同的中心抽头连接平分成两半。配置结果在每个二极管依次导电时,其阳极端相对于变压器中心点C产生一个输出在两个半周期。与半波整流器相比,这种整流器的优点是灵活。

全波整流理论
全波整流理论

该电路由两个连接到单个负载电阻(RL)的功率二极管组成,每个二极管依次向负载电阻供电。当变压器的A点相对于A点为正时,二极管D1沿箭头所示的正向导通。当点B在相对于C点的负半周期中为正时,二极管D2沿正向导通,流过电阻器R的电流在波的两个半周期中沿同一方向流动。

电阻器R上的输出电压是两个波形的相量和,也称为双相电路。每个二极管产生的每个半波之间的空间现在被另一个二极管填满。现在,负载电阻器上的平均直流输出电压是单半波整流电路的两倍,并且假设没有损耗,大约是峰值电压的0.637V最大值。VMAX是二次绕组一半的最大峰值,VRMS是RMS值。

全波整流器的工作

输出波形的峰值电压与以前的半波整流器提供相同变压器绕组具有相同的均方根电压。为了获得不同的直流电压输出,可以使用不同的变压器比率。这种整流电路的缺点是,对于给定的输出功率,需要一个更大的变压器,需要两个独立但相同的二次绕组,这使得这种类型的全波整流电路比FW桥式整流电路成本高。

PCBWay
全波整流器输出波形
全波整流器输出波形

该电路概述了全波整流器的工作原理。产生与全波整流电路相同输出波形的电路就是全波电路桥式整流器.一个单相整流器使用四个单独的整流二极管连接在一起闭环桥接结构产生所需的输出波。这种桥接电路的优点是它不需要一个特殊的中心抽头变压器,因此它减少了它的尺寸和成本。所述单次级绕组连接到二极管桥网的一侧,负载连接到另一侧。

标记为D1至D4的四个二极管以串联对排列,仅在每个半周期持续时间内具有两个二极管进行电流。当供应的正半周期进入时,D1,D2二极管在串联中进行,而二极管D3和D4是反向偏置的,并且电流流过负载。在负半周期,D3和D4二极管在串联中进行,并且二极管D1和D2在现在的反向偏置配置时关闭。

流过负载的电流是单向模式,负载上产生的电压也是单向电压,与前一个二极管全波整流器模型相同。因此,负载上的平均直流电压为0.637V。在每个半周期期间,电流流过两个二极管而不是一个二极管,因此输出电压的幅度为1.4V比输入的VMAX幅度小,纹波频率为50Hz的供电频率为100Hz的两倍。供应或120Hz供应60Hz。


全波整流器的类型

有中心抽头全波整流和桥式整流两种形式。每一种类型的全波整流器都有其自己的特点,因此可以应用于不同的应用场合。

  • 中心抽头全波整流器
  • 全波桥式整流器

中心抽头全波整流器

这种整流器可以通过二次绕组与抽头变压器一起构建,其中AB抽头在中心点“C”处,两个二极管(如D1、D2)连接在电路的上部和下部。对于信号整流,D1二极管使用出现在次级绕组上侧的交流电压,而D2二极管使用绕组下侧的交流电压。这种整流器广泛应用于热离子阀和真空管中。

中心抽头
中心抽头

中心抽头全波整流电路如下图所示。在电路中,一旦交流电源开启,交流电压如Vin流过变压器二次绕组的AB端子。

全波桥式整流电路

桥式整流全波整流可以用四个整流二极管设计。它不需要任何敲击中心的动作。顾名思义,该电路包括一个桥接电路。电路中四个二极管的连接可以用一个闭环桥的模式来完成。该整流器没有中心抽头变压器,成本低,体积小。

FW桥式整流电路
FW桥式整流电路

该电路中使用的二极管被命名为D1, D2, D3和D4,其中两个二极管将同时导电,而不是像D1和D3或D2和D4那样基于上半周期或下半周期馈电到电路。

全波整流器和半波整流器的区别

基于不同的参数,下面讨论全波和半波整流器之间的差异。这两个整流器之间的差异包括以下内容。

半波整流器 全波整流器
半波整流电流仅在施加输入的正半周期内,因此表现为单向特性。 全波整流器,输入信号的两半同时使用,因此显示出双向特性。
该半波整流电路可以使用一个二极管构建 这种全波整流电路可以由两个或四个二极管构成
HWR的变压器利用率为0.287 FWR的变压器利用率为0.693
HWR的基本纹波频率为f。 FWE的基本波纹频率为“2f”
半波整流器的峰值反向电压与提供的输入值高。 全波整流器的反电压峰值是所提供的输入值的两倍。
半波整流器电压调节良好 半波整流器的电压调节较好
半波整流器的峰值因子为2 这个整流器的峰值系数是1.414
在这种整流器中,变压器铁心饱和是可能的 在这种整流器中,变压器铁芯饱和是不可能的
HWR的成本更低 FWR的成本很高
在HWR中,不需要点击中心 在FWR中,中心轻拍是必需的
该整流器的纹波系数较高 该整流器的纹波系数较小
HWR的形状系数为1.57 FWR的形状系数为1.11
用于整流的最高效率为40.6% 用于整流的最高效率为81.2%
HWR的平均电流值为Imav/π FWR的平均电流值为2Imav/π

全波整流器的特性

全波整流器的特性如下所述。

  • 纹波系数
  • 形成的因素
  • 直流输出电流
  • 反峰电压
  • 负载电流均方根值IRMS
  • 整流效率

纹波系数

纹波系数可以定义为纹波电压与纯直流电压的比值。它的主要功能是测量o/p直流信号中存在的波纹,因此可以根据波纹系数来表示直流信号。当纹波系数高时,表明是一个高脉动直流信号。类似地,当纹波因子较低时,表明直流信号脉动较低。

γ=√(VRMSVDC)2.−1.

其中,γ= 0.48。

形成的因素

全波整流器的形状因子可以定义为电流和直流输出电流的RMS值的比率。

形状系数=电流/直流输出电流的RMS值。

对于全波整流器,其形状因子为1.11

直流输出电流

在像RL这样的o/p负载电阻上,两个二极管(如D1和D2)的电流流动是相同的方向。o/p电流就是两个二极管的电流

通过D1二极管产生的电流是IMAX /π。

通过D2二极管产生的电流为Imax/π。

因此,o/p电流(我直流)=2Imax/π

哪里

“Imax”是最大直流负载电流

峰值反向电压(PIV)

峰值逆电压或PIV也称为峰值反向电压。它可以定义为二极管可以承受反向偏置状态内的最大电压。如果施加的电压与PIV相比较高,则二极管将永久破坏。

piv = 2vs max

直流输出电压

DC O / P电压可以出现在负载电阻(RL)处,可以像这样VDC = 2 vmax /π

哪里

“Vmax”是最大二次电压。

RMS

全波整流器的负载电流的均方根值是

RMS=我√2

vRMS

全波整流器的O / P负载电压的均方根值是

vRMS= I.RMS×RL= IM /√2×RL

整流效率

整流器的效率可以定义为直流o/p功率和交流i/p功率的分数。整流器效率表示将AC转换为DC的效率。当整流器效率较高时,称其为良好整流器,而效率较低时,称其为低效整流器。

η=输出(p直流) /输入(P自动控制)

该整流器的效率为81.2%,是半波整流器的两倍。

优势

这个全波整流器的优点包括以下。

  • 与半波相比,该电路具有更多效率
  • 该电路使用两个循环,因此o/p功率内没有损耗。
  • 与半波整流器相比,该整流器的纹波系数更小
  • 一旦两个周期采用整流,然后没有损失在i/p电压信号
  • 你可以使用四个单独的功率二极管来制造一个全波桥,现成的桥整流元件可以在不同电压和电流大小的范围内直接焊接到一个印刷电路板或通过铲形连接器连接。
  • 全波桥为我们提供更大的平均直流值,而输出波形是输入电源频率的两倍。因此,通过将合适的平滑电容器连接到桥接电路的输出,增加其平均直流输出电平。
  • 全波桥式整流器的优点在于,与等效半波电路相比,它在给定负载下具有更小的交流纹波值和更小的储能器或平滑电容。纹波电压的基频是交流电源频率100Hz的两倍,其中半波的基频正好等于电源频率50Hz。
  • 通过在桥的输出端增加一个改进了的π滤波器,实际上可以消除由二极管叠加在直流电源电压上的纹波电压。低通滤波器由两个相同值的平滑电容和一个扼流圈或电感组成,通过扼流圈或电感向交流纹波分量引入高阻抗路径。
  • 另一种选择是使用现成的3终端电压调节器IC,如LM78xx,其中“xx”表示正输出电压的输出电压额定值或其反向等效值,LM79xx表示负输出电压,可在提供超过1安培的恒定输出电流的同时将纹波降低70分贝以上。
  • 对以直流电压工作的元件来说,获得直流电压是基本元件。人们可以把它描述为一个全波整流项目。
  • 它是电路的核心,它使用二极管桥。电容器是用来消除波纹的。根据直流电压的要求。

缺点

这个全波整流器的缺点包括以下。

  • 它使用四个二极管来设计电路
  • 当需要校正小电压时,这种电路是不使用的,因为两个二极管可以串联,并由于它们的内部电阻而提供双压降。
  • 与半波相比,它是复杂的。
  • 二极管的峰值反向电压很高,因此它们更大,成本更高。
  • 该整流器很复杂,无法将中心抽头置于副绕组上。
  • 直流o/p很小,因为每个二极管只使用变压器二次电压的一半。

应用程序

这个全波整流器的应用包括以下。

  • 这种整流器主要用于识别调制无线电信号的幅度。
  • 在电焊中,可以通过桥式整流器提供极化直流电压
  • 桥式整流电路可以将高交流电压转换为低直流电压,因此被用于不同的供电电路中。
  • 这些整流器是用来提供电源的设备,功能与直流电压类似的LED和电机。

因此,这是关于全波整流器的概述,电路,工作,特点,优点,缺点,和它的应用。这里有个问题,整流器有哪些不同类型?

2的评论

  1. 贾万 说:

    如何定义一个简单的电容器

    1. 塔伦阿加瓦尔 说:

      你好,印度士兵
      简单的电容器是用于存储静电场形式的能量的被动电子元件。它由两个由介电材料分开的导电板组成。

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