全波整流器:它是什么?(公式和电路图)

什么是全波整流器?

全波整流器定义为类型的整流器将交流波(AC信号)的每个周期的两半转换为脉动直流信号。全波整流器用于将交流电压转换为直流电压,需要多个二极管构建。全波整流是将AC信号转换为直流信号的过程。

把交流电(AC)转换成直流电(DC)称为整流器。如果这种整流器纠正输入交替波形的正和负半周期,则整流器是全波整流器。

全波整流器通过使用一组来实现这一目标二极管.二极管仅允许在一个方向上允许电流并阻止当前的在另一个方向。我们使用这个原理来构建各种整流器。

我们可以将整流器归类为两种类型:

  1. 单相半波整流电路
  2. 全波整流器

当我们使用a半波整流器,由于每个循环只有一半通过,而另一个循环被阻塞,大量的电力被浪费。此外,半波整流器效率不高(40.6%),我们不能将其用于需要平滑和稳定的直流输出的应用。为了更有效和稳定的直流输出,采用了全波整流器。

我们可以进一步将全波整流器分类为:

  • 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

中心抽头全波整流器的构造

中心抽头全波整流系统包括:

  1. 中心拍摄变压器
  2. 两个二极管
  3. 电阻性负载

中心旋转变压器: -这是正常的变压器稍加修改。它有一根额外的电线连接到次级绕组的中心。

这种类型的结构将交流电压分成两个相等且相反的电压,即+ VE电压(V一个)和-Ve电压(Vb).总输出电压

电路图如下。

中心螺纹全波整流器的工作

我们给输入端加一个交流电压变压器.在AC电压的正半周期期间,端子1将是正的,中心抽头将处于零电位,端子2将是负电位。

这将导致二极管D的转发偏压1并导致当前的通过它。在这段时间里,二极管D2处于反向偏见,并通过它阻止电流。

在输入交流电压的负半周期间,终端2将成为相对于终端2和中心抽头的正。这将导致二极管D的转发偏压2使电流通过。在此期间,二极管D1处于反向偏见,并通过它阻止电流。

在正周期,二极管D1在负周期中进行,二极管D2进行和在正周期期间。

因此,两个半周期都被允许通过。这里的平均输出直流电压几乎是直流输出的两倍电压半波整流器

输出波形

过滤电路

我们得到中心抽头全波整流器的输出有许多波纹的脉动直流电压。我们不能把这种脉动用于实际应用。

因此,要将脉动直流电压转换为纯直流电压,我们使用如上所示的滤波器电路。在这里我们放一个电容器横跨负载。


电容滤波器电路的工作是短暂的涟漪并阻挡DC分量,使其流过另一条路径并在负载上可用。

在正半波期间,二极管D1开始进行。电容器未充电。

当我们施加一个恰巧大于电容电压的输入交流电压时,它立即将电容充电到输入电压的最大值。此时,电源电压等于电容器电压。

当施加的交流电压开始下降且小于电容器时,电压电容器开始放电慢,但是这个比电容充电,并且它没有得到足够的时间来排出,并且充电再次开始。

所以大约有一半的电荷在电容器中被放电。在负面周期期间,二极管D2开始进行,以上进程再次发生。

这将导致当前的沿同一方向流过负载。

全波桥式整流器

全波桥式整流器的构建

全波桥式整流器是一个整流器,它将使用四个二极管或超过桥梁的形成。全波桥式整流器系统包括

  1. 四个二极管
  2. 电阻性负载

我们使用二极管A、B、C和D,它们构成一个桥接电路。电路图如下。

全波桥整流原理

我们在桥上施加一个AC。在正半周期期间,终端1变为正,末端2变为负。

这将导致二极管A和C成为正向偏压,电流将通过它。同时,二极管B和D会产生反向偏置,阻断通过它们的电流。电流从1到4到3到2。

在负半周期中,1端变为负,2端变为正。

这将导致二极管B和D变为正向偏置,并将允许电流通过它们。同时,二极管A和C将是反向偏置的,并将阻挡电流。这当前的将流量从2到4到3到1流。

过滤电路

我们获得具有许多涟漪的脉动直流电压作为全波桥式整流器的输出。我们不能使用此电压进行实际应用。


因此,要将脉动直流电压转换为纯直流电压,我们使用如上所示的滤波器电路。在这里,我们将电容器放在负载上。电容滤波器电路的工作是短暂的涟漪并阻挡DC分量,使其流过另一条路径,并且通过负载。

在半波期间,二极管A和C行为。它立即向电容器充电到输入电压的最大值。当整流脉动电压开始减小并且小于电容器电压时,电容器开始放电并为负载提供电流。

这种放电比电容充电要慢,而且没有足够的时间完全放电,在整流电压波形的下一个脉冲中再次开始充电。

所以大约有一半的电荷在电容器中被放电。在负循环期间,二极管B和D开始导电,上述过程再次发生。这导致电流继续以相同的方向流过负载。

全波整流公式

我们现在将根据前面的理论和上面的图表推导出全波整流器的各种公式。

全波整流器纹波系数(γ)

纹波是在将交流电压波形转换为直流波形时剩余的多余的交流分量。

即使我们尝试最佳删除所有AC组件,输出侧仍然存在一些少量留在DC波形上。这种不良的AC组件称为“纹波”。

为了量化半波整流器可以将交流电压转换为直流电压,我们使用所谓的纹波因子(由γ或r表示)。

纹波系数是两者之比均方根值AC电压(在输入侧)和整流器的直流电压(在输出侧)。

波纹因子的公式是:

W在这里V.rms.是个均方根值AC组件和v直流是整流器中的直流分量。

中心抽头全波整流器的纹波系数为0.48(即γ = 0.48)。

注意:要构建一个良好的整流器,我们需要尽可能最少地保持波纹因子。我们可以使用电容器或电感器来减少电路中的波纹。

全波整流器的效率(η)

整流效率(η)是输出直流功率和输入交流功率之间的比率。效率公式为:

中心抽头全波整流器的效率为81.2%(即η)最大限度= 81.2%)。

全波整流器(F.F)的形状因子

形状因素是两者的比值均方根值和平均值。

形式因子的计算公式如下:

中心抽头全波整流器的形状系数等于1.11(即FF = 1.11)。

全波整流器的优点

全波整流器的优点包括:

  • 全波整流器具有更高的整流效率而不是半波整流器.这意味着它们更有效地将AC转换为DC。
  • 它们具有低功率损失,因为没有电压信号在整流过程中浪费。
  • 中心旋转的全波整流器的输出电压比半波整流器具有较低的涟漪。

全波整流器的缺点

全波整流器的缺点包括:

  • 中心抽头整流器比半波整流器更贵,而且往往占用大量空间。
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