整流器工作原理

1、整流器工作原理桥式整流器原理电路桥式整流电路（如图 5-5 所示）是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成 桥 式结构，便具有全波整流电路的优点， 而同时在一定程度上克服了它的缺点。图 5-5 （a）为桥式整流电路图 （b）为其简化画法式整流电路的工作原理如下： e2 为正半周时，对 D1、 D3和方向电压， Dl ， D3导通；对 D2、D4 加反向电压， D2、D4 截止。电路中构成 e2、 Dl 、Rfz 、D3 通电回路，在 Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压， e2 为负半周时，对 D2、 D4加正向电压， D2、D4导通；对 D1、D3 加反向电压， D1

2、、D3截止。电路中构成 e2、D2Rfz、D4通电回路，同样在 Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。以上两种工作状态分别如图5-6 （ a）和（ b）所示。专业文档供参考，如有帮助请下载。图 5-6 桥式整流电路的工作原理示意图如此重复下去，结果在 Rfz ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图 5-6 中还不难看出， 桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。桥式整流电路的整流效率和直流输出与全波整流电路相同，变压器的利用率最高。现在常用的全桥整流， 不用单独的四只二极管而用一只全桥， 其中包括四只二极管，但是要标清符

3、号，有交流符号的两端接变压器输出， +、- 两端接入整流电路。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。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。表 5-1 所列参数可供选择二极管时参考。另外，在高电压或大电流的情况下， 如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。专业文档供参考，如有帮助请下载。图 5-7 示出了二极管并联的情况： 两只二极管并联、 每只分担电路总电流的一半口三只二极管并联， 每只分担电路总电流的三分之一。 总之，有几只二极管并联，流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。

4、 但是，在实际并联运用时， 由于各二极管特性不完全一致， 不能均分所通过的电流， 会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器， 使各并联二极管流过的电流接近一致。 这种均流电阻 R 一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。 电流越大， R应选得越小。图 5-8 示出了二极管串联的情况。 显然在理想条件下， 有几只管子串联， 每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。 但因为每只二极管的反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均： 内阻大的二极管，有可能由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反应，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分配均匀。均压电阻要取

5、阻值比二极管反向电阻值小的电阻器，各个电阻器的阻值要相等。主要参数：专业文档供参考，如有帮助请下载。整流器（英文： rectifier）是把交流电转换成直流电 的装置，可用于供电装置及侦测无线电 信号等。整流器可以由真空管，引燃管，固态矽半导体二极管 ，汞弧等制成。相反，一套把直流电转换成交流电的装置，则称为“逆变器”（inverter）。在备用 UPS中只需要给蓄电池充电，不需要给负载供电，故只有充电机。 在双变换UPS中，此装置既为逆变器供电，又给蓄电池充电，故称为整流器/ 充电机。整流器 是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电

6、 （AC）变成 直流电 (DC)，经滤波 后供给负载，或者供给逆变器；第二，给 蓄电池 提供充电 电压 。因此，它同时又起到一个充电器 的作用。中文名整流器外文名rectifier类 别电流转换装置功 能供电装置及侦测无线电信号组 成真空管，引燃管，汞弧等目录1 工作原理2 作用3 三极管参数4 现状5 基本要求6 二极管整流器7 晶闸管整流器专业文档供参考，如有帮助请下载。8 区别9 倍压整流器10 整流器应用11 冷却方式1 工作原理整流器汽车发电机 产生的交流电经过整流器整后变为直流电， 但其波形仍然具有不规则的波动， 直接影响了车辆点火的准确性； 输出电压无法保持相对恒定， 造成每次火

7、花塞点火的能量差别， 容易使车辆引擎抖动， 出现换档顿挫、 提速缓慢无力、怠速不稳以及车用空调效率低下等情形。 从而大大降低了车载电器设备的性能和使用寿命； 再加上高龄汽车的电路系统老化， 电路阻阬变高的影响， 对车辆的影响也就变得日益明显。 电子整流器的作用是帮助车消除杂波干扰、 稳定输出电压、提高 电源系统 的瞬间放电能力、增加扭力输出、加快油门反应、延长电池使用寿命、缩短汽车引擎启动时间、提高点火效率等，尤其是对小排量的车，效果比较明显。半导体 PN结在正向偏置时电流很大，反向偏置时 电流很小。整流 二极管就是利用 PN结的这种单向导电特性将 交流电流 变为直流的一种 PN结二极管。通常

8、把电流容量在 1 安以下的器件称为整流二极管， 1 安以上的称为整流器。常用的半导体整流器 有硅整流器和硒整流器，产品规格很多，电压从几十伏到几千伏，电流从几安到几千安。整流器广泛用于各种形式的整流电源中。整流器大功率整流电源要求整流器的电流容量大、 击穿电压 高、散热性能好， 但这种器件的结面积大、结 电容大，因而工作频率很低，一般在几十千赫以下。 硅材专业文档供参考，如有帮助请下载。料的禁带宽度较大， 导热性能良好， 适于制作大功率整流器件。 在耐高压的整流装置中常采用 高压硅堆 ，它由多个整流器件的 管芯串联组成，其反向耐压由管芯的耐压及串联管芯数决定， 最高耐压可达几百千伏。 如果高频

9、 整流电路 用于很高频率下，当交流电压的周期与整流器通态到关态的恢复时间相当时， 整流器对高频电压不再起整流作用。 为适应高频工作的需要， 通常在硅整流器中采用掺金的方法，以缩短注入少数 载流子的寿命，从而达到减小恢复时间的目的。为了减小器件因过压击穿造成损坏的可能性和提高整流装置的可靠性， 可采用硅雪崩整流器。在这种器件中，当 反向电压 超过允许峰值时，在整个 PN结上发生均匀的 雪崩击穿 ，器件可工作在高压大电流下， 故能承受相当大的反向浪涌功率。制作这种器件时要求材料缺陷少，电阻率均匀，结面平整，外露结区还应进行适当保护， 避免发生表面击穿。 硒整流器的抗过载容量大， 承受反向浪涌功率的

10、能力也较强。在以大功率二极管或 晶闸管为基础的两种基本类型的整流器中， 电网的高压交流功率通过整流器变换为 直流功率 。提到未来 （不久的或遥远的） 的其它类型整流器：以不可控二极管前沿产品为基础的斩波器、斩波直流 / 直流变换器或 电流源逆变型有源整流器。 显然，这种最新型的整流器在技术上包含较多要开发的内容，但是它能显示出优点， 例如它以非常小的 谐波干扰 和 1 的功率因数加载于电网。2 作用整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（ AC）转化为直流（ DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（ AC）变成直流电 (DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；1 第二，给蓄电池提供

11、充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。3 三极管参数三极管的 hFE 参数与贮存时间 ts 相关，一般 hFE大的三极管 ts 也较大，过去人们对 ts 的认识以及 ts 的测量仪器均较为欠缺， 人们更依赖 hFE参数来选择三极管。整流器专业文档供参考，如有帮助请下载。在开关状态下， hFE的选择通常有以下认识：第一、 hFE应尽可能高，以便用最少的 基极电流得到最大的工作电流， 同时给出尽可能低的饱和电压， 这样就可以同时在输出和 驱动电路 中降低损耗。但是，如果考虑到开关速度和电流容限， 则 hFE 的最大值就受到限制； 第二、中国的厂家曾经倾向于选用 hFE 较小的器件，例如 h

12、FE为 10 到 15，甚至 8 到 10 的三极管就一度很受欢迎 ( 后来，由于基极回路流行采用电容触发线路， hFE的数值有所上升 ) ，hFE的数值小则饱和深度小，从而有利于降低 晶体管的发热。实际上，晶体管的饱和深度受到 Ib 、hFE两个因素的影响， 因而通过磁环及绕组参数、基极电阻 Rb 的调整，也可以降低饱和深度。4 现状如今，业界推出的节能灯和 电子镇流器 专用三极管都十分注重对贮存时间的控制。因为贮存时间 ts 过长，电路的振荡频率将下降，整机的工作电流增大易导致三极管的损坏。虽然可以调整扼流圈 电感及其他元器件参数来控制整机功率，但 ts 的离散性，将使产品的一致性差，可靠

13、性下降。例如，在石英灯电子变压器线路中，贮存时间太大的晶体管可能引起电路在低于输出变压器工作极限的频率振荡，从而造成每个周期的末端磁芯饱和，这使得晶体管 Ic 在每个周期出现尖峰，最后导致器件过热损坏。如果同一线路上的两个三极管贮存时间相差太大， 整机工作电流的上下半波将严重不对称， 负担重的那只三极管将容易损坏， 线路也将产生更多的 谐波和电磁干扰。实际使用表明，严格控制贮存时间 ts 并恰当调整整机电路，就可以降低对hFE参数的依赖程度。 还值得一提的是， 在芯片面积一定的情况下， 三极管特性、电流特性与耐压参数是矛盾的， 中国市场 曾经用 BUT11A来做 220V40W电子镇流器，其出

14、发点是 BVceo、BVcbo数值高，但是绝大部分 电子镇流器 线路中，已经没有必要过高选择三极管的电压参数。5 基本要求1输入电流总谐波失真（ THD）（总谐波失真 THD：交流电流的谐波电流有效值占基波分量有效值的百分比）6 脉冲整流器的输入电流的THD在 6 脉冲整流器的满载输入电流时应小于33%；采用输入滤波器可将输入电流失真减小到10%。12 脉冲整流器的输入电流的THD在 12 脉冲整流器的满载时应小于10%，采用输入滤波器可将输入电流总谐波失真减小到5%。2交流输入电流限制整流器 / 充电机应有交流输入电流限制电路，一般将交流输入电流限制到满载输入电流的 115%。在发电机组供电

15、时（此时整流器会接收到一个外部低电压信号，据此判断为是发电机组供电） ，应将交流输入电流限制到满载输入电流的100%。专业文档供参考，如有帮助请下载。3蓄电池充电电流限制整流器 / 充电机应有蓄电池充电电流限流电路，将蓄电池充电电流限制到UPS额定输出容量（ KW）的 15%。在发电机组供电时（当接收到一个外部低电压信号时），应将蓄电池充电电流限制到零。4蓄电池充电电压温度补偿当采用远端温度检测器时，整流器/ 充电机应自动调节蓄电池浮充电压（一般按 - 5mv/只/ ）。通常蓄电池的浮充电压为2.25V/ 只，终止电压为 1.67V/ 只，因此 DC母线电压在浮充和终止电压时分别为N2.25V

16、，N1.67V（ N 为蓄电池的只数）。5输入功率的逐步增加整流器 / 充电机应具有将初始功率要求限制到额定负载的20%，并在 10 秒的时间间隔内逐渐将输入功率增加到100%额定容量。在冗余UPS系统中，各整流器 / 充电机的输入功率的加入时间应延迟 5 至 300 秒，以减少对发电机组的影响。6输入隔离开关整流器 / 充电机应有输入隔离开关并有保护。隔离开关应能同时提供满足负载的电流和蓄电池的再充电电流，并能承受较大的短路电流。7DC滤波器整流器 / 充电机应有输出滤波器以将加在蓄电池的纹波电压减少到最小。整流器的 DC输出电压的 AC纹波电压应小于浮充电压（RMS）的 1%。滤波器应充分

17、保证整流器 / 充电机的 DC输出电压在蓄电池未连接的情况下满足逆变器的要求。8蓄电池的再充电除了为负载供电外， 整流器 / 充电机应能在 10 倍于放电时间的时间内， 将蓄电池的放电功率恢复到 95%。蓄电池再充电后，整流器 / 充电机应使蓄电池保持在满充电状态，直到下一次放电。6 二极管整流器所有整流器类别中最简单的是二极管整流器。 在最简单的型式中， 二极管整流器不提供任何一种控制输出电流和电压数值的手段。 为了适用于工业过程， 输出值必须在一定范围内可以控制。 通过应用机械的所谓有载抽头变换器可以完成这种控制。作为典型情况，有载抽头变换器在 整流变压器 的原边控制输入的交流电压，因此也

18、就能够在一定范围内控制输出的直流值。 通常有载抽头变换器与串联在整流器输出电路中的饱和 电抗器结合使用。通过在电抗器中引入 直流电流 ，使线路中产生一个可变的 阻抗。因此， 通过控制电抗器两端的 电压降，输出值可以在比较窄的范围内控制。7 晶闸管整流器在设计上非常接近二极管整流器的是 晶闸管整流器 。因为 晶闸管整流器 的电参数是可控的，所以不需要有载抽头变换器和饱和电抗器。专业文档供参考，如有帮助请下载。因为晶闸管整流器不包含运动部件，所以晶闸管整流器系统的维修减少了。注意到的一个优点是晶闸管整流器的调节速度较二极管整流器快。 在过程特性的阶跃期间，晶闸管整流器常常调节很快， 以致能够避免

19、过电流。其结果是晶闸管系统的过载能力 能够设计得比二极管系统小。8 区别镇流器和整流器的区别把交流电变成直流电的设备就称为整流器。按照所采用的整流器件， 可分为机械式、 电子管式和半导体式几类。 电感镇流器是一个铁芯电感 线圈，电感的性质是当线圈中的电流发生变化时， 则在线圈中将引起磁通的变化， 从而产生感应电动势， 其方向与电流的方向相反， 因而阻碍着电流变化。9 倍压整流器最简单的倍压整流 ( 二倍 ) 方式是利用两组简单的半波整流， 以指向相反的 二极管分别生成两个正负不同的电源输出， 并分别加以 滤波。连接正负两端可得到交流输入电压两倍的输出 电压 。此种电路称为德隆电路 ( 德文 :

20、Delon-Schaltung) 。 如需要的话， 此电路也可以提供中间电压， 或当作正负双电压的电源来使用。上述德隆电路可以衍生出另一种变体： 在桥式整流的输出端使用两个相串联的电容器作为滤波电容，在滤波电容的中点与与交流输入的一端间联接一个开关。当开关切离时，这个电路会像一个正常的 桥式整流 ；当开关接通时，就会成为前述的德隆电路， 产生倍压整流的作用。 举例来说，当交流输入为 100120V时，可让开关为通路；当交流输入为 220240V 时，可让开关为断路；这样便使它很容易在世界上任何电源间切换，产生大约 320V ( 15%左右） 的直流电压，以送入一个相对简单的开关模式电源。格赖纳

21、赫倍压电路可以继续添加二极管和 电容器的级联，而形成多倍电压的电压倍增器，称为考克饶夫 - 沃尔顿产生器电路（英文 : Cockcroft Walton generator ），当时是用于 粒子加速器 。 这样的倍压电路虽可以提供几倍于输入交流峰值的电压，但电流输出和电压稳定度则受到限制。 此类电压倍增器电路常用来提供高电压予旧式电视机的阴极射线管（ CRT）、光电倍增管、或电蚊拍。10 整流器应用整流器的主要应用是把交流电源转为 直流电源 。 由于所有的电子设备都需要使用直流， 但电力公司的供电是交流， 因此除非使用电池， 否则所有 电子设备的电源供应器内部都少不了整流器。至于把直流电源的电压进行转换则复杂得多。 直流 - 直流转换的一