二極管整流原理詳解
在電力電子領(lǐng)域，AC/DC變換，即把交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過(guò)程，被命名為整流（rectification）。二極管憑借其單向?qū)щ娦?，在這一過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
二極管具備正極與負(fù)極兩個(gè)電極。當(dāng)在二極管兩端施加正向電壓時(shí)，電流得以從正極流向負(fù)極，此時(shí)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)；反之，若施加反向電壓，則電流無(wú)法通過(guò)，二極管截止。這一特性賦予二極管類(lèi)似開(kāi)關(guān)的功能，僅允許電流沿單一方向流動(dòng)，從而成為整流過(guò)程中的核心元件。
二極管整流電路主要分為半波整流與全波整流兩種類(lèi)型。
半波整流電路僅利用交流信號(hào)的正半周或負(fù)半周，借助一個(gè)二極管將其轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蛑绷餍盘?hào)。在輸入信號(hào)的正半周，二極管正向?qū)ǎ欢谳斎胄盘?hào)的負(fù)半周，二極管反向截止。以此方式，僅保留正半周信號(hào)，過(guò)濾掉負(fù)半周信號(hào)，達(dá)成半波整流效果。
全波整流電路則充分利用交流信號(hào)的完整波形，依靠?jī)蓚€(gè)二極管交替導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)將交流信號(hào)轉(zhuǎn)為單向直流信號(hào)。輸入信號(hào)的正半周時(shí)，D1二極管正向?qū)ǎ惠斎胄盘?hào)的負(fù)半周時(shí)，D2二極管反向?qū)?。如此一?lái)，無(wú)論是正半周還是負(fù)半周信號(hào)均被保留，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全波整流。
以220V交流市電為例，其經(jīng)變壓器一次繞組輸入，二次繞組輸出。在分析半波整流電路時(shí)，需考量交流電的正、負(fù)半周情況。
當(dāng)交流電處于正半周時(shí)，
交流電壓作用下，VD1正極電壓高于地線電壓。如圖所示，二極管負(fù)極經(jīng)電阻R1與地端相連。此時(shí)VD1正極電壓大于負(fù)極電壓，二極管VD1處于正向?qū)顟B(tài)。
交流電壓作用下，VD1正極電壓高于地線電壓。如圖所示，二極管負(fù)極經(jīng)電阻R1與地端相連。此時(shí)VD1正極電壓大于負(fù)極電壓，二極管VD1處于正向?qū)顟B(tài)。
交流電負(fù)半周時(shí)，
交流輸入電壓致使二極管VD1正極電壓低于負(fù)極電壓，VD1處于反向偏置狀態(tài)，截止，相當(dāng)于電路斷開(kāi)，無(wú)電流流通，整流電路無(wú)電壓輸出。
交流輸入電壓致使二極管VD1正極電壓低于負(fù)極電壓，VD1處于反向偏置狀態(tài)，截止，相當(dāng)于電路斷開(kāi)，無(wú)電流流通，整流電路無(wú)電壓輸出。
綜合來(lái)看，整流二極管在交流輸入電壓正半周期間導(dǎo)通。由于正半周交流輸入電壓處于動(dòng)態(tài)變化之中，流經(jīng)電阻的電流大小也隨之變動(dòng)，導(dǎo)致整流電路輸出電壓大小相應(yīng)變化，且與輸入電壓的半波周期波形相吻合。而在交流輸入電壓負(fù)半周期間，整流二極管截止，電路無(wú)法構(gòu)成回路，電阻上自然也就沒(méi)有電壓。
借助這一整流電路，能夠切除輸入電壓的負(fù)半周，最終獲得正極性（正半周）的單向脈動(dòng)直流輸出電壓。
全波整流電路則有所不同，其特征在于使用兩個(gè)整流二極管，且電源變壓器二次繞組必須配備中心抽頭。
當(dāng)整流二極管VD1導(dǎo)通時(shí)，電流回路為：二次繞組L1上端-整流二極管VD1正極-VD1負(fù)極-R1-地-二次繞組中心抽頭-二次繞組L1。
當(dāng)整流二極管VD2導(dǎo)通時(shí)，電流回路為：二次繞組L2下端-整流二極管VD2正極-VD2負(fù)極-R1-地-二次繞組中心抽頭-二次繞組L2。
由此可見(jiàn)，全波整流電路具備將交流電壓的負(fù)半周電壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載上的正極性單向脈動(dòng)直流電壓的能力。
另需著重指出的是，由于全波整流電路將交流輸入電壓的負(fù)半周電壓轉(zhuǎn)換為正半周電壓，使得輸出電壓的頻率相較于輸入電壓提高了一倍。
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