西門子S7-200模塊CN模塊供應(yīng)代理

時間：2023-06-09作者：潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司瀏覽：11

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我國電力生產(chǎn)、傳輸和供電方式基本采用為交流50Hz的三相制，也就說，我們?nèi)粘Ｓ秒姷碾娫催M(jìn)線的電是交流電。







但實(shí)際上很多電子產(chǎn)品、電氣設(shè)備的控制部分電路等都要用到直流電，例如漏電保護(hù)器的驅(qū)動部分、鉗形電流表內(nèi)部、變頻器、LED的驅(qū)動電路等。那么，我們該如何將電源的交流電變成直流電呢?







將交流電轉(zhuǎn)為直流電的電能轉(zhuǎn)換形式稱為整流(AC/DC變換)，所用電器稱為整流器，對應(yīng)電路稱為整流電路。

而整流橋就是整流器的一種，另外，可以說整流二極管是較簡單的整流器。然而，整流橋是如何實(shí)現(xiàn)將交流電變?yōu)橹绷麟姷哪?為了讓大家快速理解，我將從較簡單的整流二極管開始講解。




一、基于1個整流二極管的整流電路

二極管具有單向?qū)щ娦裕云涔苣_要區(qū)分正負(fù)極(陰陽極)，例如圖1-1所示，左邊為整流二極管，灰色環(huán)一端為陰極(負(fù)極)，右邊為LED二極管，短腳對應(yīng)陰極。




圖1-1 二極管

所謂單向?qū)щ娦?，是指二極管電流只能從陽極經(jīng)管流到陰極，如下圖1-2所示，此時陽極電位要比陰極電位高，這就是二極管的正向?qū)?。若二極管的陰極電位比陽極高，二極管將不會有電流流過，相當(dāng)于開路，這就是二極管的反向截止。




圖1-2 二極管符號及其導(dǎo)通情況

二極管正向?qū)〞r，有時候會把管壓降給忽略掉，即把二極管作短路處理，實(shí)際上二極管兩端是存在壓降的，一般為零點(diǎn)幾伏。

基于二極管的單向?qū)щ娦?，其整流電路如圖1-3所示，只需一個二極管就可以實(shí)現(xiàn)將交流電變成直流電。輸入電壓為正弦交流電，其波形分為正負(fù)兩半。




圖1-3 半波整流電路示意圖

從圖1-3可以看到，輸入電壓雖然是交流電，但也需要標(biāo)出正負(fù)，當(dāng)然，這個正負(fù)并不指該電壓實(shí)際方向，而是參考方向。只有給出參考方向才能畫出它的波形。

輸入電壓的參考方向是上“ ”下“-”，結(jié)合波形，可以得出，在波形的正半周(參考方向與實(shí)際方向一致，所以為正)，輸入電壓的實(shí)際方向剛好為上“ ”下“-”，此時二極管的陽極接在輸入電壓的“ ”(高電位)，所以二極管正向?qū)?，忽略管壓降，此時負(fù)載電阻的電壓完全等于輸入電壓，波形如圖1-3所示。

負(fù)載電阻的電壓為正，這是因為其參考方向(上“ ”下“-”)與實(shí)際方向(也是上“ ”下“-”)一致，若把參考方向設(shè)為上“-”下“ ”，電阻電壓將為負(fù)值，但不管怎樣，電阻電壓的實(shí)際方向都不會改變。

當(dāng)輸入電壓來到負(fù)半周，此時電壓實(shí)際方向為上“-”下“ ”，二極管陽極接在低電位上，所以反向截止，電流為0，所以電阻電壓為0。

依次類推，電阻電壓波形只有輸入電壓的一半，所以由一個二極管組成的整流電路被稱為半波整流電路。

由于半波整流失去了輸入電壓的一半波形，所以效率很低，在此基礎(chǔ)上增加3個二極管，就可以實(shí)現(xiàn)全波整流，這就是整流橋。




二、由4個二極管組成的整流橋電路

整流橋可以有4個獨(dú)立的二極管連接而成，也可以利用半導(dǎo)體材料將其制作在一起成為整流橋元件，如圖1-4所示。




圖1-4 二極管整流橋

為了便于講解，我們以4個二極管組成的整流橋為例，其電路圖如圖1-5所示，輸入電壓依然是正弦交流電，分正負(fù)半波，接下來我將針對兩個不同半波進(jìn)行分析。




圖1-5 整流橋電路

如圖1-5所示，整流橋有4個接線端子，其中兩個接交流輸入(uS )，另外兩個接直流輸出(uR )。輸入端電壓方向和大小作周期變化，輸出端電壓方向保持不變，僅大小變化。

1、當(dāng)輸入電壓為正半周時，二極管D1、D3正向?qū)?，二極管D2、D4反向截止，如圖1-6所示。




圖1-6 輸入電壓處于正半周時

如圖1-6，當(dāng)輸入電壓波形處于正半周時，表明其實(shí)際方向恰好是輸入電壓上“ ”下“-”，此時二極管D1陽極處于高電位，所以正向?qū)?，但二極管D4陰極接高電位，所以反向截止。同理，二極管D3陰極接在低電位上，所以正向?qū)?，但二極管D4陽極接在低電位上，所以反向截止。

依次，整個電路的連通情況如圖1-6，電流沿負(fù)載電阻產(chǎn)生的實(shí)際電壓為“ ”下“-”，與其參考方向一致，波形為正，忽略管壓降，可以得出輸出電壓大小等于輸入電壓。

2、當(dāng)輸入電壓為負(fù)半周時，二極管D2、D4正向?qū)?，二極管D1、D3反向截止，如圖1-7所示。




圖1-7 輸入電壓處于負(fù)半周時

如圖1-7所示，當(dāng)輸入電壓波形處于負(fù)半周時，表明其實(shí)際方向與參考方向相反，即此時輸入電壓上實(shí)際方向為上“-”下“ ”，此時二極管D1陽極處于低電位，所以反向截止，但二極管D4陰極接低電位，所以正向?qū)?。同理，二極管D3陰極接在高電位上，所以反向截止，但二極管D4陽極接在高電位上，所以正向?qū)ā?/p>

依次，整個電路的連通情況如圖1-7，電流沿負(fù)載電阻產(chǎn)生的實(shí)際電壓仍然為“ ”下“-”，與其參考方向一致，波形為正，忽略管壓降，可以得出輸出電壓大小等于輸入電壓。

根據(jù)圖1-6和圖1-7可以發(fā)現(xiàn)，輸出電壓雖然為直流，但不是恒定直流，而是脈動波，這顯然不是我們所需的直流電，所以于此基礎(chǔ)上，在負(fù)載兩端接一個電容，對輸出電壓進(jìn)行濾波，從而改善輸出電壓的波形，其改善的波形如圖1-8所示。




圖1-8 經(jīng)電容濾波后的輸出電壓

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