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整流二极管的功能和电路指南

科技观察员 来源:build-electronic-circuits 作者:build-electronic-circ 2023-06-29 11:19 次阅读

整流二极管允许您将交流电 (AC) 转换为直流电 (DC)。在本指南中,您将了解此组件的工作原理以及使用该组件创建的一些电路。

符号和正文

二极管电子产品中的基本电子元件之一。二极管有很多类型,但最常见的可能是整流二极管。它只允许电流沿一个方向流动,通过以某种方式连接它,您可以将交流电转换为直流电。

整流二极管的制造方式与任何其他普通二极管一样,但它不是为小电流而设计的,而是为大电流和电压而设计的。这使其成为电源的理想选择。

二极管符号由指向直线的三角形组成。三角形表示电流流过二极管的方向。例如,在上图中,电流可以向右移动。但它不能以另一种方式流动。

PN 结

如何使用整流二极管

整流二极管只允许电流沿一个方向流动,从阳极到阴极,也称为正向偏置。正向偏置的整流二极管是通过将阳极连接到最正极,将阴极连接到最负极而制成的。您可以在下面的示例中看到这一点:

福特沃德偏向基本

在上图中,二极管是正向偏置的,这意味着电流可以流过它,LED会亮起。当您以这种方式使用整流二极管时,它的作用类似于允许电流流过电路的闭合开关。

如果像这样反转二极管的连接会发生什么?

反向偏置基本

当电源的正极端子与阴极和负极端子与阳极在一起时,二极管反向偏置。使用这种类型的极化,电流不能流过整流二极管,因此LED在上述电路中不会亮起。

什么是半波整流器?

在上面的例子中,整流二极管电路使用直流电源,这意味着具有固定值的电压。但是,当该二极管连接到交流电源时,这就是“整流”特性发挥作用的地方。

交流电源以周期性振荡而不是恒定值提供电压,具有正半周期和负半周期,如下所示:

正弦波

这种电压就是您在家中插座中发现的电压。然而,当您查看家中的大多数电子设备(如手机或笔记本电脑)时,您会发现它们需要直流电压才能运行。这就是为什么你需要整流二极管;它们可以帮助您将交流电转换为直流电。

使用整流二极管从交流转换为直流

将交流电转换为直流电的最重要步骤是整流过程,这意味着它使负半周期消失。最简单的方法是使用以下半波整流器电路:

半波整流器

只需一个二极管即可构建半波整流器。在交流电压的正半周期内,二极管正向偏置,电流可以流过二极管。在交流电压的负半周期中,二极管反向偏置,电流被阻断。

你从这个电路得到的是一个最终输出,它只是正半周期波形。

什么是全波整流器?

当您仅使用半波整流器获得正电压值时,负半周期就会被浪费。这个问题的解决方案是全波整流器,它让正半周期流动并将负半周期转换为正半周期。

在您使用的设备中,全波整流器是最常用的将交流电压转换为直流电压的整流器。

由二极管制成的全波整流电路称为二极管桥。查看以下电路中的二极管桥:

全波整流器

二极管桥由四个二极管组成 – D1、D2、D3 和 D4 –

它们连接在一起。您可以看到D1和D3如何共享同一阴极,而D4和D2则通过阳极连接。同时,D4的阴极附着在D1的阳极上,D2的阴极放置在D3的阳极中。

正半周期

在电源的正半周期内,二极管D1和D2可以导通,而二极管D3和D4不能,因为它们是反向偏置的。通过这种安排,正半周期为您提供流过电路的电流,如下所示:

全波整流正循环

负半周期

在负半周期期间,二极管D3和D4导通,而二极管D1和D2不导通。即使电路现在接收负半周期,您也可以在下图中看到电流如何以与以前相同的方向流过负载(输出)。这就是这个电路如何将负半周期变成正半周期。

全波整流负循环

常见的整流二极管有哪些?

当您需要选择整流二极管时,您必须考虑一些特性,例如:

峰值反向电压:这是二极管在击穿前反向偏置中可以承受的最大电压。

最大正向电流:二极管在不损坏设备的情况下可以承载的正向电流的最大值。

峰值浪涌电流:二极管在短时间内可以处理的最大电流浪涌。

最大压降:这是二极管正向偏置时留在二极管中的电压。通常,硅制二极管的电压为0.7v。

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