電力網(wǎng)供給用戶的是交流電,而各種無線電裝置需要用直流電。整流,就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。

一、半波整流電路

圖5-1、是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負(fù)載電阻Rfz ,組成。變壓器把市電電壓(多為220伏)變換為所需要的交變電壓e2,D 再把交流電變換為脈動直流電。

下面從圖5-2的波形圖上看著二極管是怎樣整流的。

變壓器砍級電壓e2,是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓,它的波形如圖5-2(a)所示。在0~K時(shí)間內(nèi),e2為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通,e2通過它加在負(fù)載電阻Rfz上,在π~2π 時(shí)間內(nèi),e2為負(fù)半周,變壓器次級下端為正,上端為負(fù)。這時(shí)D承受反向電壓,不導(dǎo)通,Rfz,上無電壓。在π~2π時(shí)間內(nèi),重復(fù)0~π 時(shí)間的過程,而在3π~4π時(shí)間內(nèi),又重復(fù)π~2π時(shí)間的過程…這樣反復(fù)下去,交流電的負(fù)半周就被"削"掉了,只有正半周通過Rfz,在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向(上正下負(fù))的電壓,如圖5-2(b)所示,達(dá)到了整流的目的,但是,負(fù)載電壓Usc。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化,因此,通常稱它為脈動直流。

這種除去半周、圖下半周的整流方法,叫半波整流。不難看出,半波整說是以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果的,電流利用率很低(計(jì)算表明,整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值,即負(fù)載上的直流電壓Usc =0.45e2 )因此常用在高電壓、小電流的場合,而在一般無線電裝置中很少采用。

二、全波整流電路

如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整,可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖5-3 是全波整流電路的電原理圖。

全波整流電路,可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級線圈中間需要引出一個(gè)抽頭,把次組線圈分成兩個(gè)對稱的繞組,從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2a 、e2b ,構(gòu)成e2a 、D1、Rfz與e2b 、D2、Rfz二極管整流電路,兩個(gè)通電回路。

全波整流電路的工作原理,可用圖5-4 所示的波形圖說明。在0~π間內(nèi),e2a 對Dl為正向電壓,D1 導(dǎo)通,在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓;e2b 對D2為反向電壓,D2 不導(dǎo)通(見圖5-4(b)。在π-2π時(shí)間內(nèi),e2b 對D2為正向電壓,D2導(dǎo)通,在Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓;e2a 對D1為反向電壓,D1 不導(dǎo)通(見圖5-4(C)。

如此反復(fù),由于兩個(gè)整流元件D1、D2輪流導(dǎo)電,結(jié)果負(fù)載電阻Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間,都有同一方向的電流通過,如圖5-4(b)所示的那樣,因此稱為全波整流,全波整流不僅利用了正半周,而且還巧妙地利用了負(fù)半周,從而大大地提高了整流效率(Usc=0.9e2,比半波整流時(shí)大一倍)。

圖5-3所示的全波整濾電路,需要變壓器有一個(gè)使兩端對稱的次級中心抽頭,這給制作上帶來很多的麻煩。另外,這種電路中,每只整流二極管承受的最大反向電壓,是變壓器次級電壓最大值的兩倍,因此需用能承受較高電壓的二極管。

圖5-5(a )為橋式整流電路圖,(b)圖為其簡化畫法。

三、橋式整流電路

橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路,只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu),便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn),而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。

橋式整流電路的工作原理如下:

e2為正半周時(shí),對D1、D3和方向電壓,Dl,D3導(dǎo)通;對D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。電路中構(gòu)成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路,在Rfz ,上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓,e2為負(fù)半周時(shí),對D2、D4加正向電壓,D2、D4導(dǎo)通;對D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2Rfz 、D4通電回路,同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。