整流器工作原理

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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，只要增长两只二极管口连接成桥式构造，便具有全波整流电路的长处，而同步在一定限度上克服了它的缺陷。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、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上

2、形成上正下负的此外半波的整流电压。以上两种工作状态分别如图5-6（a）和（b）所示。图5-6桥式整流电路的工作原理示意图如此反复下去，成果在Rfz，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是同样的。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似，变压器的运用率最高。目前常用的全桥整流，不用单独的四只二极管而用一只全桥，其中涉及四只二极管，但是要标清符号，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

3、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，导致挥霍。表5-1所列参数可供选择二极管时参照。此外，在高电压或大电流的状况下，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。图5-7示出了二极管并联的状况：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。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，会使有的管子困承当过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相似的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。这

4、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状况。显然在抱负条件下，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。但由于每只二极管的反向电阻不尽相似，会导致电压分派不均：内阻大的二极管，有也许由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反映，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分派均匀。均压电阻要取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。重要参数：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

5、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。整流器是一种整流装置，简朴的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个重要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供应负载，或者供应逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同步又起到一种充电器的作用。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

6、数4现状5基本规定6二极管整流器7晶闸管整流器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通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精确性；输出电压无法保持相对恒定，导致每次火花塞点火的能量差别，容易使车辆引擎抖动，浮现换档顿挫、提速缓慢无力、怠速不稳以及车用空调效率低下等情形。从而大大减少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协助车消除杂波干扰、稳定输出电压、提高电源系统的瞬间放电能力、增长扭力输出、加快油门反映、延长电池使用寿命

7、、缩短汽车引擎启动时间、提高点火效率等，特别是对小排量的车，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。整流二极管就是运用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。一般把电流容量在1安如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，产品规格诸多，电压从几十伏到几千伏，电流从几安到几千安。整流器广泛用于多种形式的整流电源中。整流器大功率整流电源规定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，一般在几十千赫如下。硅材料的禁带宽度较大，导热性能良好，适于制作大功率整流

8、器件。在耐高压的整流装置中常采用高压硅堆，它由多种整流器件的管芯串联构成，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称时，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，一般在硅整流器中采用掺金的措施，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导致损坏的也许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，当反向电压超过容许峰值时，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，故能承受相称大的反向浪涌功率。制作这种器件时规定材料缺陷

9、少，电阻率均匀，结面平整，外露结区还应进行合适保护，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能力也较强。在以大功率二极管或晶闸管为基本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。提到将来（不久的或遥远的）的其他类型整流器：以不可控二极管前沿产品为基本的斩波器、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涉及较多要开发的内容，但是它能显示出长处，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作用整流器是一种整流装置，简朴的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个重要功能：第一，将交流电（AC）变成

10、直流电(DC)，经滤波后供应负载，或者供应逆变器；1 第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同步又起到一种充电器的作用。3三极管参数三极管的hFE参数与贮存时间ts有关，一般hFE大的三极管ts也较大，过去人们对ts的结识以及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。整流器在开关状态下，hFE的选择一般有如下结识：第一、hFE应尽量高，以便用至少的基极电流得到最大的工作电流，同步给出尽量低的饱和电压，这样就可以同步在输出和驱动电路中减少损耗。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hFE为10到15，甚

11、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，从而有助于减少晶体管的发热。事实上，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的调节，也可以减少饱和深度。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。由于贮存时间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。虽然可以调节扼流圈电感及其她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也许引起电路

12、在低于输出变压器工作极限的频率振荡，从而导致每个周期的末端磁芯饱和，这使得晶体管Ic在每个周期浮现尖峰，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，承当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。实际使用表白，严格控制贮存时间ts并恰当调节整机电路，就可以减少对hFE参数的依赖限度。还值得一提的是，在芯片面积一定的状况下，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

13、。5基本规定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比例）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不不小于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不不小于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%。在发电机组供电时（此时整流器会接受到一种外部低电压信号，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%。3蓄电池充

14、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（当接受到一种外部低电压信号时），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/）。一般蓄电池的浮充电压为2.25V/只，终结电压为1.67V/只，因此DC母线电压在浮充和终结电压时分别为N2.25V，N1.67V（N为蓄电池的只数）。5输入功率的逐渐增长整流器/充电机应具有将初始功率规定限制到额定负载的20%，并在10秒的时间间隔内逐渐将输入功率增长到100%额定容量。在冗余UPS

15、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。隔离开关应能同步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纹波电压应不不小于浮充电压（RMS）的1%。滤波器应充足保证整流器/充电机的DC输出电压在蓄电池未连接的状况下满足逆变器的规定。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

16、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朴的是二极管整流器。在最简朴的型式中，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。为了合用于工业过程，输出值必须在一定范畴内可以控制。通过应用机械的所谓有载抽头变换器可以完毕这种控制。作为典型状况，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，因此也就可以在一定范畴内控制输出的直流值。一般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，使线路中产生一种可变的阻抗。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畴内控制。7晶闸管整流器在设计上非常接近二极管整

17、流器的是晶闸管整流器。由于晶闸管整流器的电参数是可控的，因此不需要有载抽头变换器和饱和电抗器。由于晶闸管整流器不涉及运动部件，因此晶闸管整流器系统的维修减少了。注意到的一种长处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不久，以致可以避免过电流。其成果是晶闸管系统的过载能力可以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。电感镇流器是一种铁芯电感线圈，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

18、反，因而阻碍着电流变化。9倍压整流器最简朴的倍压整流(二倍)方式是运用两组简朴的半波整流，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: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种开关。当开关切离时，这个电路会像一种正常的桥式整流；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

19、 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，产生大概 320V (15%左右） 的直流电压，以送入一种相对简朴的开关模式电源。格赖纳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: CockcroftWalton 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

20、流器的重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-直流转换的一种措施是一方面将电源转换为交流（使用一种称为反用换流器的设备），然后使用变压器变化该交流电压，最后再整流回直流电源。整流器还用在调幅(AM)无线电信号的检波。 信号在检波前也许会先经增幅(把信号的振幅放大)，如果未经增幅，则必须使用非常低电压降的二极管。 使用整流器作解调时必须小心地搭配电容器和负载电阻。 电容太小则高频成分传出过多，太大则将克制讯号。整流装置也用于提供电

21、焊时所需固定极性的电压。 这种电路的输出电流有时需要控制，此时会以可控硅(一种晶闸管)替代桥式整流中的二极管，并以相位控制触发的方式调节其电压输出。晶闸管也用于各级铁路机车系统中，以实现牵引马达的微调。 可关断晶闸管(GTO)则可用于从直流电源产生交流，例如在 Eurostar 列车上使用此方式提供三相牵引马达所需的电源。2 11冷却方式整流器常用的冷却方式有自然冷却、纯电扇冷却、自然冷却和电扇冷却相结合三种。自然冷却具有无机械故障，可靠性高;无空气流动，灰尘少，有助于散热;无噪音等特点。纯电扇冷却具有设备重量轻，成本低。电扇和自然冷却相结合的技术具有有效减小设备体积和重量，电扇的使用寿命高，电扇故障自适应能力强等特点。3 通信电源