笔记-整流桥工作原理

1 整流桥工作原理整流桥工作原理 如下图 1 1 所示 下面主要讲整流桥的工作原理 以及具体的有效功率 有效 电流等等 图 1 1 首先 我们先详细介绍二极管的工作特性 在介绍全桥整流滤波电路时 我 是让大家记住二极管的一个非常重要的工作特性 单向导通特性单向导通特性 这里 我教大家一个便于理解二级管单向导通性的方法 如图 1 2 所示 这是个普通二级管 想必大家都已经不陌生了吧 图 1 2 从图中我们可以看出来 箭头指向的方向为负 电流只能从左向右流 即从 正往负流 是不能够由右向做流的 这就是二级管的单向导通性 只能从正往负 2 流 不能从负往正流 打个如下比喻 渔夫去捕鱼的时候 他都有一个篓子 我们称为渔篓子 这个篓子是用来捕 鱼的 如图 1 3 所示 图 1 3 渔民通常都是把这个渔篓子放在逆水的地方 当鱼从锥形的口子进入鱼篓子 这个口里放置很多的横条 鱼进入篓子里的时候 挤开横条进入里面 然而进入里 面后 鱼就再也出不去了 二极管也相当于鱼篓子这么个功能 从正往负是导通的 从负到正就截止了 整流桥的作用是把交流电变成直流电 一个全桥的整流桥 无论是在电源的 正半周期 还是在电源的负半周期 它都能够为负载供电 如图 1 2 所示 图 1 4 在电源正半周期 电流流经方向为 L D2 R D3 N 在电源负半周期 电流 3 流经方向为 N D4 R D1 L 在这么个流向的过程中 负载上面的波形是个什么样 的波形 我们知道交流电 AC 是一个正弦波 如图 1 5 所示 图 1 5 那么此时二极管导通的波形是怎么样的呢 首先 二级管两端的电压必须大 于 0 7V 它才导通的 小于 0 7V 是处于截止的状态 这里我们把 D2 D4 这两个 二级管放一块分析 在正半周期 当交流电电压小于 0 7V 时 没有二极管导通 当电压大于 0 7V 的时候 D2 是导通的 D4 是截止的 在负半周期 同理 只 有电压大于 0 7V 的时候 D4 是导通的 D2 是截止的 所以 我们绘出二级管 的电压波形 如图 1 6 所示 1 7 所示 图 1 6 所示的是二级管 D2 导通波形 图1 7 所示的是二级管 D2 D4 导通时的波形 图 1 6 二极管正常工作有导通 截止和击穿 三种状态 导通的基本条件是正向电 压高于起始阈值电压 例如硅二极管 是0 7V 截止的条件是正向电压低 于起始阈值电压 或者外加反向电压 不超过基击穿电压 击穿的条件是反 射电压等于略高于PN结的雪崩击穿电 压值 稳压二极管就是工作在击穿状 态的 二极管截止指的是没有导通 也没有 击穿的状态 它的重要特点是电流为 0 4 图 1 7 图 1 6 中 二级管 D2 的导通时间不是从 0 而是电压的值大于 0 7V 时才开 始导通 电压低于 0 7V 时就截止 在这段时间 t 内才是二级管的导通角 这个 时间小于 接下来 我们来绘制电阻 R 上的电压波形 我们知道 不论交流电压在正半 周期还是在负半周期 电阻上的电压都是从上往下流 即上正下负 我们就能够 得出如下图 1 8 所示的输出电压波形图 图 1 8 从图中 我们可以直观的看出 经过整流桥的输出电压明显是比交流电两端 的电压小 他们的之间的关系为U0 0 9Uin Uin 是 AC 输出电压 U0 为经过整流 桥后的电压 这个公式仅仅针对图 1 4 所示的电路有效 即在整流桥后没有加电 容的电路 如果在负载上并联上一个电容 负载上将会得到什么波形 如果在负载上并联上一个电容 负载上将会得到什么波形 如图 1 1 所示 5 图 1 1 通过这个图 我们来分析此时的电容上电压波形图 如图 1 9 所示为电容上 电压波形图 开始时 电容上电压为零 二级管两端的电压大于 0 7V 时 电路才导通 电路 导通后 由于输入的是交流电 所以电路中的电压开始往上升 给电容充电 所以电容电压开始上升 图 1 2 中 当交流电的电压达到最大值时 t 然后 2 就开始往下降 直到降到某个电压值 该电压使得二级管 D2 两端电压低于 0 7V 是 这时二极管截止 电路就不导通了 电容也停止充电 且电容上的电压达到最 大值 整流桥部分电路不导通 但是 电容和电阻仍然形成闭合回路 所以在二极 管 D2 截止后 电容就开始放电 给负载供电 维持负载正常工作 此时 电 容上电压就开始往下降了 直到在交流电负半周期 电源电压上升到大于电容电压 且二级管 D4 两端的正向电压差大于 0 7 电容就停止放电 开始充电 又充电 到二级管 D4 两端的正向电压小于 0 7V 时截止 然后为维持负载正常工作 就 又给负载放电 如此循环反复 6 2 U 图 1 9 通过以上的分析 大概知道了电容上电压的波形 现在 请大家看一下图 1 10 所示 我们来分析每一个二级管的反向耐压是多少 图 1 1 从图 1 3 中有个电容的 经过全桥整流后这个电容上的电压UDC电容 ACin 即电容上的电压为交流输入的 2 倍 并且这个电压是直流电压 在电源电压处 在正半周期的时候 交流电经过二极管给电容充电 这时候电容上正极端 b 点 的电位为 1 414U AC 由于这是个正弦电压 当电压达到最高点的时候 它会往 下降的 当它降到最低点的时候 他的值是 U AC 即在图中 a 点的电位为 U AC 此时电容上的电位 即 b 点的电位为 1 414U AC 那么 二级管的电压差为 刚才 1111 0 7 我们讲过 正半周期 电容上b 点的电位为1 414U AC 整流桥a 点的为 U AC 是 不是就为1 414 UAC 因为对于 a 点来讲 最高的时候能够达到 U AC 最低的 时候可以达到 U AC 所以对于 a 点来讲 他本身的压差就是 2U AC 而电容上的 电压它是不变的 所以 我们就需要这管子的耐压为1 414UAC 接下来 我们来看它的一个电流 我们说了 二级管上流过的电流为多大 假设负载上的电流为 I 那么在正半周期 电流是经过 D2 的 经过 D2 之后 经过电容 再通过 D3 再回到电源 即 线上 我们就知道 在正半周期的时 候 就只有 D2 给负载提供电流 那么在负半周期的时候 我们知道 电流时经过 D4 然后经过负载 再经过 D1 回到电源 L 线 也就是说 在负半周期 是 D4 对电容来进行一个充电 就是说 这上面每一个管子 在完整的周期里面只开 通了一半 D2 也只开通了一半 D4 也只开通了一半 在整个完整的周期里面 T 2 里面 D2 和 D4 或者 D1 和 D3 它们都只开通一半 也就是他们只 有一半的时间给电容充电 另一半的时间休息 另一半的时间交给另外两个管子完 成 比如说在正半周期的时候 D2 和 D3 导通 给电容充电 负责维持负载的 电流 那么在负半周期的时候就是 D4 和 D1 工作 D2 和 D3 就截止了 这时候 负半周期 给电容进行充电 维持负载的另一半时间的电流是 D4 和 D1 因 此 我们说 这两个二级管在一个完整的周期里面 他们都只工作了一半 只提供 8 了负载的一半的电流 前一半的电流是靠 D2 和 D3 维持 后一半的时间就靠 D4 和 D1 提