单相整流器

单相整流器用于将交流电源电压和电流转换为直流电, 如为设备和数字电子设备供电所需。提供给家庭和商业的标准电源是 AC。然而, 大多数数字电子学的设计都是在直流电源上运行。整流器是可用于将交流电转换为兼容的直流电源的设备。整流器只向一个方向传递电流 , 从而将双极流输入转换为单极整流输出。整流电路使用一个或多个二极管只传递正或负交流电源, 产生脉动源, 然后过滤以实现平滑、一致、直流电压和电流。该视频介绍了基本整流器和二极管电路的概念, 论证了几种常见的整流电路, 并对电压输入和负载配置变化的整流电路的电压输出进行了测试。

整流器是电子电路中用于向一个方向传递电流并将其阻挡在另一个方向的装置。只有当超过了阈值正向电压时, 整流器才允许电流通过。二极管整流器有两个端子, 阳极和阴极, 电流从阳极流向阴极, 从阴极到阳极被阻挡。单相半波整流器通过单二极管过电压。在这个电路中, 只有交流输入电压的正半部分通过负载电阻传递给输出。如果二极管反转, 只有负一半的交流输入电压会出现在电阻。交流电循环的负半部分的电压被阻断。只有一个极性, RMS, 或根平均平方, 输出电压降低与双极性输入电压。如图所示, 全波整流器通过四二极管电桥电路的交流输入电压的半循环。翻转负极的极性和产生更高的平均输出电压横跨负载电阻。整流器的结果是单向的, 但在半波整流器中效果更明显的是脉动电流。然而, 整流器的输出通常是通过在串联的电感器加上负载电阻来过滤的。在全波整流器中, 与负载电阻器平行组装的电容器具有相同的用途。该视频演示了半和全波单相整流电路, 具有不同的输出负载, 二极管关断特性, 以及使用不同线路的直流输出电压的滤波。

对于这一整流操作的演示, 采用了两个不同的交流电源, 高频, 一个赫兹输入, 使用10伏峰值正弦输出的函数发生器产生。低频60赫兹输入是由一个调压器提供的。通电时请勿触摸电路的任何部分。当使用函数发生器源, 电路是接地的, 如图所示。不要调压器供应。为了建立高频输出的函数发生器, 将差分探头连接到示波器通道1和10x 探头到第二通道。将缩放系数调整到差分探头上的20x 和10x 探头上的10x。在 "范围" 通道菜单上, 将两个探测器设置为10x。对于差分探头, 手动将测量量乘以 2, 以达到所需的20x 输出。接下来, 连接一个 BNC 到鳄鱼电缆的功能发生器的50欧姆输出, 并连接到10x 范围探头的鳄鱼剪辑。将输出设置为10伏峰值和1000赫兹正弦波形式, 零直流偏移。一旦设置了相应的信号, 断开 bnc 连接器和示波器探头, 但保持功能发生器保持其设置。要为低频输出设置调压器, 请确保输出插座已断开连接, 并且它的旋钮设置为零。接下来, 慢慢调整调压器旋钮到5% 输出达到10伏峰值。

首先, 对具有高频输入电压和电阻负载的半波整流器进行测试。建立电路如图所示, 使用51欧姆负载电阻和二极管额定为50伏特和两安培。二极管极性在阴极端标有破折号符号。在将差分探头连接到电路之前, 将探头的端子连接在一起, 并将波形调整为零偏移电压。然后, 将差分电压探头横跨负载电阻器, 以观察输出电压和10x 探头穿过交流侧, 观察输入电压。接下来, 调整时间基础上的范围, 显示输入和输出电压为四循环的输入电压。在进行任何修改之前, 断开函数发生器的连接并从电路中取出差分探头。接下来, 测试高频输入和电阻电感负载的半波整流器。如图所示, 重新使用电路, 在串联中加入电感器。如前所述, 连接探针到电路和显示输入和输出电压的波形形式。关闭函数发生器, 断开差分探头, 然后从电路中取出电感。最后, 对低频输入和电阻负载的半波整流器进行了测试。将差分探头连接到调压器上, 然后将其打开。调整调压器以获得10伏峰值输出, 然后在不改变电压设置的情况下关闭调压器。如图所示, 将调压器输出附加到电阻电路。然后, 将差分电压探头横跨负载电阻器, 以观察输出电压。打开调压器。请勿触摸调压器电源连接的电路。如前所述, 显示输入和输出电压的波形形式。

首先, 用电阻负载测试全波整流器。建立电路如图所示, 并连接探头和调压器输出到电路。如前所述, 显示输入和输出电压的波形形式, 并测量峰值电压峰值。保持探头连接, 关闭调压器, 并与电阻负载并联一个电解电容。然后观察输入和输出电压。

第一个图显示了四个交流电源电压的循环, 以及从电阻负载耦合到半波整流器的输出。只有输入交流电压的正半循环通过二极管整流器。如果半波整流电路的输入电压为正弦, 则具有电阻负载的单二极管的平均电压输出为输入峰值电压除以 pi。当电感与负载电阻串联时, 二极管关闭区域被延迟。这种电感和电阻的组合是一个低通滤波器。当电感的值足够大时, 输出的振荡分量将被阻塞, 只留下恒定的 DC 分量。对于全桥整流器, 输入正半循环通过电路, 负半周期被纠正为正。添加一个足够大的电容器过滤出大部分的电压波动, 并提供了一个一致的直流电压负载。

二极管整流器是在大多数电源, 充电器, 变频驱动器, 并在许多保护电路。首先, 交流电源适配器用于转换直流供电的机器的电源, 或对设备内包含的直流电池进行充电。该适配器可以是简单的电路组成的变压器, 以降低电压从120伏墙供电, 四二极管桥全波整流, 和一个电容器, 以平滑的直流输出电压。晶闸管是硅控制整流器, 通常用于轻器, 马达速度控制器和电压调节器。根据设计, 晶闸管是用于 p 型和 n 型半导体的交替层, 用于在 p 类型端创建阳极, 在 n 型端的阴极, 以及与阴极旁边的 p 型层相连接的栅极跃迁。在闭锁阈值以上, 电流脉冲进入栅极开关晶闸管从关闭到打开, 使电流从阳极流向阴极。这种整流电流在一个方向和调节输出功率与一个集成的开关机制。

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