全波桥式整流器 电容滤波器 半波整流器的区别「桥式整流电容滤波电路」

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这是一个全波桥式整流器。它是用来给我们的电子电路供电的，所以在本文中我们将详细了解它们是如何工作的。

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全桥整流器看起来像这样，有许多形状和尺寸，但它们基本上是由4个二极管按一定的排列组成。它们通常在Dimond配置中对齐，但也可以以其他方式对齐，例如：。

我们通常会在这样的工程图纸上找到它们。

这是二极管的符号。箭头指向常规电流的方向。这表明交流电是输入，直流电是输出。

全桥整流器将交流交流电转换成直流直流电。为什么这很重要？因为我们家里的电源插座提供交流电，而我们的电子设备使用直流电，所以我们需要把交流电转换成直流电。

例如，笔记本电脑充电器从电源插座获取交流电并将其转换为直流电为笔记本电脑供电。如果你看一下笔记本电脑和电子设备的电源适配器，制造商的标签会告诉你它正在将交流电转换为直流电。在这个例子中，它说明它需要一个100到240V的输入，并带有交流电的符号，它将消耗1.5安培的电流。然后它将输出19.5伏直流电和3.33安培的电流。注意，它也表示50-60赫兹，这是交流频率，我们一会儿再看。

在交流电力中，电压和电流不断地在前进和后退之间改变方向。这是因为交流发电机中有一个磁场，它基本上推拉电线中的电子。因此，当电流向前和向后流动时，电压在正负值之间变化，电压不是恒定的，即使万用表使其看起来是恒定的。如果我们把它画出来，我们得到一个正弦波图案。当磁场的最大强度通过线圈时，电压在峰值正值和峰值负值之间变化。

这个例子在峰值处达到170V，所以如果我们绘制这些值，我们就有170V的正负峰。如果我们取这些值的平均值，我们得到零伏特。这不是很有用，所以一个聪明的工程师决定使用均方根电压。这就是我们的万用表在连接电源插座时的计算结果。

为了求出峰值电压，我们将均方根电压乘以2的平方根，大约是1.41。
为了求均方根电压，我们把峰值电压除以0.707。

例如这里我有一个北美，英国，澳大利亚和欧洲的电源插座。这个万用表显示了基本的波形，当我连接到相位和中性点之间的任何一个时，我们会看到一个正弦波，表明它是交流电。请注意，英国和欧洲的插座是230V的，澳大利亚的是240V的，但是这三个插座的频率都是50 Hz，但是北美插座的读数是120V，频率是60Hz。

频率是用赫兹来测量的，但这仅仅意味着正弦波在北美电力系统中每秒重复60次，在世界其他地方每秒重复50次。北美系统的电压较低，为120V，而世界其他地区的电压为230-240V。因此，每个电气系统的峰值电压如下所示。

在直流电中，电压是恒定的，在正区，电子不会反向流动，它们只朝一个方向流动。所以，如果我测量这个电池，我们会看到在1.5V左右的正极区域有一条平坦的线，所以这就是直流电。

这个太阳能电池板也能产生直流电，我们可以看到它在万用表上产生一条大约4伏的平坦线。我们可以用这个适配器来测量一个USB端口，我们可以看到它提供大约5V的电压，如果我们用另一个万用表来绘制这个值，我们会再次看到一条恒定的扁平线，表明它是直流电。

这是一个全波桥式整流器。在这些输入端子上，我们可以看到大约12伏交流电和正弦波。在这些输出端，我们可以看到大约14V的直流电。所以这个装置把交流电转换成直流电。由于电容器的作用，电压略高，我们将在后面的视频中看到原因。

这只会把交流电转换成直流电，不会把直流电转换成交流电。为此，我们需要一个逆变器，它使用特殊的电子元件来实现这一点，但我们在这篇文章中不讨论这个问题。

在上一篇文章中，我们已经详细介绍了功率变换器的工作原理，请检查一下酒店雇员和饭馆雇员 .

整流器由二极管组成。二极管是一种半导体器件，它允许电流流过二极管，但只允许单向流动。所以，如果我们把这个灯连接到直流电源上，它就会亮起。我们可以反转引线，它仍然会发光。如果我把一个二极管放在红色导线上，并把它连接到正极，它会再次亮起。但是现在，当我把导线反向时，二极管阻断了电流，灯就不亮了。所以，它只允许电流朝一个方向流动，我们可以用它来控制电路中电流的方向，形成直流电。

如果我们看一个交流电源，有一个降压变压器，可以降低电压，电子是向前和向后流动的。所以，负载会经历一个正弦波。负载可以是电阻器、灯、马达等任何东西。

如果我们插入一个二极管，二极管将只允许电流流向一个方向，所以负载现在经历一个脉动波形。正弦波的负半部分被阻断。我们可以反转二极管来阻断正半边，只允许负半边。因此，这是一个半波整流器。它的输出技术上是直流的，因为电子只朝一个方向流动，它不是一个很好的直流输出，因为它不是完全平坦的。

这里，我有一个电阻，它连接到一个低压交流电源。我们在示波器上看到交流正弦波。当我把一个二极管串联在一起时，示波器显示出正极区域的脉动模式。如果我把二极管反转，示波器就会在负区显示出一种脉动模式。

如果我把两个灯并联，一个有二极管，我们看到没有二极管的灯更亮，因为它使用的是全波形。另一盏灯的亮度较低，因为它只用了这个灯的一半。如果我们以慢动作观察，我们会发现连接二极管的灯由于功率的间隙而闪烁。

因此，我们可以把它用于简单的电路，比如照明，或者给一些电池充电，但是我们不能把它用于电子元件，因为这些元件需要恒定的功率，否则它们将无法正常工作。

我们可以在负载的同时增加一个电容器来提高输出。我们将在本文后面讨论这个问题。更好的改进是使用全波整流器，主要有两种方法。

我们可以简单地用一个中心抽头变压器和两个二极管来制造一个全波整流器。一个中心抽头变压器在二次侧有另一根导线，它连接到变压器线圈的中心，允许我们使用变压器的全长或一半。

因为电流在交流电流中不断反向，而在正半部分或前半部分，电流通过二极管1流入负载，然后通过中心抽头线返回变压器。二极管2阻断了电流，所以它不能通过这里返回。因此，只使用一半的变压器线圈。在反向或负半，电流流过二极管2，通过负载，然后返回变压器。二极管1阻断电流。

电流沿一个方向流过负载，因此被认为是直流电，但它仍然是脉动的，尽管没有间隙。负的一半已被转换成正的一半。波形不是平滑的，所以我们需要应用一些滤波，比如电容器。我们将在本文后面详细讨论这个问题。

最常用的方法是全波桥式整流器。这使用4个二极管。交流电源连接在二极管1和2之间，中性点连接在3和4之间。直流正极输出连接在二极管2和3之间，负极输出连接在二极管1和4之间。

在正弦波的正半部，电流流过二极管1、负载、二极管2，然后流回变压器。在负半部分，电流流过二极管3，通过负载，通过二极管1，然后流回变压器。所以变压器提供了一个交流正弦波，但是由于电流是单向流动的，所以负载会产生直流波纹。

在这个电路中，我们可以在示波器上看到整流波形。但它不是一个平坦的直流输出，所以我们需要通过增加滤波来改善这一点。

使用整流器会在波形中产生波纹。为了解决这个问题，我们需要添加一些过滤器。

基本方法是简单地在负载上并联一个电解电容器。电容器在电压升高时充电并储存电子。然后在减少过程中释放它们，从而减少波纹。示波器将显示每个脉冲的峰值，但现在电压没有降到零，它缓慢下降，直到脉冲再次给电容器充电。我们可以通过使用更大的电容器或使用多个电容器来进一步减少这种情况。

在这个简单的例子中，只要电源中断，LED就会熄灭。但是，如果我把一个电容器和LED并联，它会一直亮着，因为现在电容器正在为LED放电和供电。

在这个电路中，我有一个灯作为负载连接。示波器显示波纹波形。当我加上一个小的10微阵列电容器，我们看到它对波形的影响很小。当我使用100微阵列电容器时，我们看到电压降不再降到零伏。在1000个微阵列上，波纹非常小。在2200微阵列，它几乎是完全平滑的，这将是罚款的许多电路虽然。我们也可以使用多个电容器，这里我们有一个470微阵列电容器，它有一些不同，但是如果我同时使用两个电容器，我们会发现波形有了很大的改善。

当使用电容器时，我们需要在输出端放置一个分压电阻。这是一个高值电阻，当电路断开时，它会耗尽电容器，以保证我们的安全。注意这个电路，当我打开它时，电容器很快充电到15伏以上。当我关掉它，直流输出仍然是15伏，因为没有负载，所以能量仍然被储存。如果电压很高，这可能很危险。在这个例子中，我在输出端放置一个4.7kohm的电阻，我们看到电容器的电荷高达15V，当我关闭它时，电容器迅速放电。电子流过使电容器放电的电阻器。

我们还看到，没有电容器，由于二极管的电压降，输出电压低于输入电压。

这里我们有一个简单的全波桥式整流器。输入端有12伏交流电，输出端有10.5伏直流电。由于二极管的存在，输出端的电压较低。每个二极管的电压降约为0.7伏。如果我们看看这个电路，有一个二极管和一个发光二极管。我们可以测量二极管两端的电压降约为0.7伏。在我们的全桥整流器电流必须通过2个二极管的正半部分和2个负一半。因此，电压降合起来大约是1.4到1.5V。所以产量减少了。

然而，如果我们在输出端连接一个电容器，我们会看到输出电压现在高于输入电压。怎么可能？这是因为交流输入测量的是均方根电压，而不是峰值电压。峰值电压是均方根电压的1.41倍。电容器充电到峰值电压，然后释放。由于二极管的存在，仍然存在一个小的电压降，因此输出小于峰值输入，但仍将高于有效值输入。

例如，如果输入端有12Vrms，峰值电压将是12V乘以1.41，即16.9V

这里有0.7v的电压降。所以16.9减去1.4V等于15.5V。电容器充电到这个电压。这只是一个近似的答案，纹波的数量和二极管的实际电压降会导致它在现实中略有不同，但我们可以看到输出高于输入。

另一种常见的滤波器是将两个电容器并联，并在电容器之间加一个串联电感器。这用于负载较大的电路。第一个电容器平滑纹波。第二个电容会尽量保持较小的纹波，而第二个电容则会尽量保持较小的电流。

此外，我们还可以连接一个电压调节器的输出。这是非常常见的，允许在输入上有一些变化，但将提供一个恒定的输出电压。这再次在调节器的两边都有电容器，以确保平稳的直流输出。这是一个真正的版本，它连接到一个12伏交流电源，我们看到它有一个大约5伏直流电的输出。