不同类型的整流器及其工作原理概述

在大量电气和电子电路中，其运行需要直流电压。一般情况下，可以通过使用称为PN结二极管的设备简单地将交流电压转换为直流电压，PN结二极管最重要的应用之一是将交流电整流为直流电。PN结二极管只允许一个方向的电流，即正向偏置条件，而在反向偏置条件下阻止电流。

由于二极管的这一单一特性，使其能够像整流器一样工作。在本文当中，小编将简单介绍下不同类型的整流器以及它们的工作原理。

整流器的概念

整流器是一种电气设备，由一个或多个二极管组成，仅允许电流沿一个方向流动，它基本上是将交流电转换为直流电。整流器可以根据需要成型为多种形状，如半导体二极管、SCR（可控硅整流器）、真空管二极管、汞弧阀等。

对于信号发现和电源整流，二极管整流电路广泛用于设计电子电路，用于无线电信号或探测器、直流电源、视频游戏系统、笔记本电脑、电视等家用电器等各种设备。

整流器的类型

整流器的设计取决于多种因素，即电源类型，桥配置，使用的组件，控制性质等。主要分为两种类型，单相和三相整流器。进一步划分的话，整流器分为三种类型，即非控制型、半控制型和全控制型整流器，下面简单来介绍下。

1、不可控整流器

无法控制的整流器的输出电压称为不可控整流器。整流器与开关一起使用，这些开关有不同的类型，如可控和不可控。像二极管这样的两端元件是一种单向器件，其主要功能是允许电流只是一个方向流动。该设备无法控制，因为它只有在正向偏置连接时才会执行。

当二极管与任何配置的整流器连接时，整流器不能完全处于操作员的控制之下，这就是所谓的不可控整流器，它不会让功率根据负载的要求而变化。所以这种整流器一般用在固定或稳定的电源中。这种整流器简单地使用二极管，仅基于交流输入提供稳定的输出电压。

此外，不可控整流器分为半波整流器和全波整流器两种类型。

半波整流器

在这种类型的整流器中，当在输入端施加交流电源时，只有正半周在负载上可见，而负半周被掩盖。在单相电源中，它需要一个二极管，而在三相电源中，它需要三个二极管。

半波整流器是不可控的，因为只有一半的i/p波形到达输出端。为了减少来自o/p的交流频率纹波，半波整流电路中需要更多的滤波。

• 正半波整流器

简单地改变正半周期并阻止负半周期的整流器被称为正半波整流器。

• 负半波整流器

将交流电的负半周期简单地变为直流电的整流器称为负半波整流器。与各种整流器相比，半波整流器是一种简单的类型，因为它只设计了一个二极管。

二极管仅允许电流沿一个方向流动，称为正向偏置。该二极管与负载电阻“RL”串联。

• 正半周期

在整个正半周期中，二极管的阳极端子将变为正，而阴极端子将变为负，这称为正向偏置。它将允许正循环通过。

• 负半周期

二极管的阳极端将在整个负半周期变为负，而阴极端将变为正，这称为反向偏置。所以负循环会被二极管挡住。

因此，一旦将交流电源连接到半波整流器，就会通过它提供半个周期。整流器的输出可以通过RL或负载电阻。因此，其输出波形将是输入的脉动+ve半周期。

半波整流器的输出有几个纹波，它不用作直流电源。为了将此输出调平，在电阻两端连接一个电容器，该电容器将在整个正周期充电并在整个负周期放电以提供电平输出信号。

全波整流器

在这种类型的整流器中，在将交流电源施加到i/p的两个半周期内，流过负载的电流以相同的方向流动。该电路通过将i/p波形的两个极性更改为脉动直流来产生更高的标准输出电压。这种整流可以通过使用至少两个晶体二极管来实现，以不同的方式传导电流。

在输入交流电的正负半周期间，使用以下两个电路，即中心抽头全波整流器和全波桥式整流器，使负载电阻中的电流方向相同。

用一个以上的二极管设计了一种全波整流电路。这些整流器分为桥式整流器和中心抽头整流器两种类型。

• 桥式整流器

可以用四个二极管构建桥式整流电路，用于将输入交流半周期变为直流输出。因此，在这种整流器中，四个二极管主要以精确的形式连接。

在桥式整流器的正半周期内，两个二极管（如D1和D2）将变为正向偏置，而二极管D3和D4将变为反向偏置。从闭环中，二极管D1和D2将在RL（负载电阻）上提供+Ve输出电压。

在桥式整流器的负半周，D3和D4等二极管将变为正向偏置，而D1和D2二极管将变为反向偏置。但是，RL上的极性保持不变，并在负载上产生正o/p。

与半波整流器相比，全波整流器的输出包括更少的纹波，尽管它不是水平和稳定的。为了产生o/p电压电平，在电路的输出端使用了一个电容器，该电容器的充电和放电将在半个周期之间进行电平转换。

• 中心抽头全波整流器

这种类型的整流器电路使用变压器，其次级绕组在中心点分接。电路中连接了两个二极管，使它们中的每一个都使用输入交流电压的半个周期。对于整流，一个二极管使用显示次级绕组上半部分的交流电压，而另一个二极管使用次级绕组的下半部分。该电路的o/p和效率很高，因为交流电源为两半供电。

该变压器具有双电压和两个输入，如I1和I2，3个输出端子，如T1、T2和T3。端子T2连接到输出线圈的中间，其作用类似于参考地。像T1这样的端子产生+Ve电压，端子'T3'产生负电压到端子'T2'。

在整个正半周期内，T1&t2 等端子会产生正负电压。因此，D1二极管将变为正向偏置，而D2二极管将变为反向偏置。从端子T1到T2，它将使用负载电阻形成闭合路径。

在整个负半周期中，终端“T1”将产生负周期，终端“T2”将产生正周期。这会将D1二极管连接到反向偏置，而D2二极管将连接到正向偏置。

然而，RL两端的极性类似于电流从端子T3流向T1的通道。该整流器的直流输出也包含纹波，但它不是水平的，也不是稳定的直流。在电路的输出端，一个电容器将消除纹波，以产生稳定的直流输出。

• 全波桥式整流器

桥式整流器电路是全波整流器的一种有效形式，它在桥式拓扑中使用四个二极管。使用普通变压器代替中心抽头变压器。待整流的交流电源施加到电桥的对角不同端，负载电阻连接在电桥剩余的两个对角不同端。

2、可控整流器

当整流器的输出电压发生变化或变化时，它被称为可控整流器。一旦查看了不可控桥式整流器的故障，对受控整流器的需求就很明显了。电流控制器件（如SCR、IGBT、MOSFET）用于将整流器从不受控变为受控。

一旦SCR根据施加的栅极信号打开/关闭，这时将拥有完全的控制权。通常，与不受控制的器件相比，它们大多是优选的。可控硅整流器（SCR）也称为晶闸管。它是一个三端二极管，端子分别为阳极、阴极和栅极。

与普通二极管类似，这将在正向偏置下执行，而在反向偏置下，它会阻止电流，但是只有在栅极端子输入端有信号时才会开始正向传导。所以这个栅极输出在控制输出电压方面起着关键作用。

目前可控整流器有半波可控整流器和全波可控整流器两种。

半波可控整流器

半波控制器整流器可以设计为带有单个可控硅整流器 (SCR)。与半波不可控整流器的设计类似，半波可控整流器除了我们通过可控硅来改变二极管外，其他方面是相同的。

在反向偏压中，可控硅整流器不工作，因此会阻塞负半周。在整个正半周期内，一旦向栅极端子的输入提供脉冲（如周期性脉冲信号），SCR将仅在单一条件下传导电流。该信号的主要作用是在每一个正半周期打开SCR。

在这种方法中，可以控制整流器的输出电压。可控硅整流器的输出是脉动直流或电压。这些脉冲在与RL并联的电容器的帮助下分离。

全波控制整流器

将交流电的两个半周期都变为正负直流电并控制o/p幅度的整流器称为全波控制整流器。与非受控整流器类似，受控全波整流器的分类可以分为受控桥式和受控中心抽头两种类型。

• 可控桥式整流器

在受控桥式整流器中，二极管桥可以通过使用与桥式整流器类似的配置的 SCR 桥来改变。

在整个正周期中，一旦施加栅极信号，像T1和T2这样的SCR端子将执行，并且像T3和T4这样的端子将反向偏置连接，因为它们会阻止电流流动。因此，将在RL上产生o/p电压。

在整个正周期中，考虑到栅极的输入脉冲，晶闸管T3和T4的端子将变为正向偏置，而T1和T2等端子将变为反向偏置。因此，通过RL输出将进入视野。输出端可接电容消除纹波，使输出平滑稳定

• 受控中心抽头整流器

与中心抽头非受控整流器类似，受控中心抽头整流器设计主要利用两个SCR代替两个二极管。这些SCR的切换将根据i/p AC频率进行不同的定时，其操作与不可控整流器相同。

3、单相和三相整流器

整流器的分类可以根据输入类型的工作来完成。一旦整流器的输入为单相，则称为单相整流器。同样，当整流器的输入为三相时，则称为三相整流器。

单相桥式整流器的设计可以使用四个二极管来完成，而三相整流器可以使用六个二极管来完成，这些二极管以特定的图案排列以获得所需的输出。

这些整流器是基于晶闸管、二极管等各种整流器中使用的开关元件的可控/非可控整流器。

不同类型整流器的简单比较

下表列出了不同类型整流器在各个点上的比较：

整流器类型中使用的滤波器类型

整流器电路提供类似直流的输出，但是当使用桥式整流器时，输出将包含一些交流分量和直流分量。因此，为了减少交流分量，整流器的输出端使用了不同类型的滤波器。整流器中使用的滤波器主要有电容和电感。

在滤波电路中，电容器的连接可以并联完成，因为它允许交流并阻止直流。在输出端，任何交流分量都将通过电容器沿接地方向流动，我们在输出端获得少量交流。

在滤波器电路中，电感器的连接可以串联完成，因为电感器包括感抗。该电抗反对任何变化，它为交流提供高阻抗，为直流提供低阻抗，因为直流是稳定的信号，而交流会随着时间而变化。

基于电容器和电感器的布置，可以使用L型滤波器，这种滤波器包括一个串联的电感器和一个并联的电容器。Pi型滤波器主要包括两个电容通过一个串联的电感并联。

总结

就是就是关于不同类型的整流器及其工作原理的相关内容介绍，这些都是常见的几种整流器，但通常是用于包括所有电子和电气项目在内的众多应用的整流器，希望大家能够对它们有所了解。