縫紉線
[拼音]:zhengliu dianlu
[英文]:rectifier circuit
利用器件單向導電特性將交流電變成直流電的電路。電子裝置需要各種不同電壓的直流電源,而供電電源供給的一般都是交流電,因此須用整流電路提供所需要的直流電。常用的整流器件有金屬整流器件、電子管整流器件和半導體整流器件。電子管整流器件效率較低,可靠性差,不易維護,已逐漸為半導體整流器件所代替。
根據整流器件在電路中的接法,整流電路可分為半波、全波、橋式和倍壓等電路形式。交流供電又分為單相供電和三相供電電路。前者常為小功率整流器所採用,後者則為中、大功率整流器所採用。
單相半波整流電路
圖1為純電阻負載的單相半波整流電路。變壓器Tp次級的交流電壓為e2,與加於初級線圈的交流電壓e1同頻。當e2為正弦波時,由於整流管D的單向導電特性,電阻RL中的直流電流i和電壓 UL=iRL,均不再是正弦波。若e2=
,則
電流i(或電壓UL)的波形如圖1c,它單相流動,但並非恆定不變。其中既有直流成分,也有基波分量及偶次諧波分量。
整流電路的主要技術指標有紋波因數r,變壓器次級功率利用係數F 和反峰電壓 UR 等。
(1)紋波因數r:它是負載上交流分量的有效值與直流分量之比,即r=負載上交流分量有效值/負載上直流分量。純電阻負載半波整流電路的紋波因數r=1.21,這表明交流分量比直流分量還要大,所以這種電路的效能很差。
(2)變壓器次級功率利用係數F:它是直流輸出功率Po與變壓器次級功率容量P2之比值,即
。半波整流電路的F=0.287,利用係數較低。半波整流電路的另一缺點是變壓器次級繞組中只有單方向電流流過,鐵芯容易飽和。
(3)反峰電壓UR:它是整流管的最高反向工作電壓,應小於反向擊穿電壓。單相半波整流電路的反峰電壓為3.14U0,與全波整流電路的相同。
全波整流電路
圖2為單相純電阻負載的全波整流電路,它的變壓器的次級繞組有一中心抽頭。整流管D1和D2在外加交流電壓的兩個半週期內輪流導電。在變壓器繞組中,電流i1和i2的方向相反,使變壓器鐵芯因磁路中直流磁化抵消而不易飽和。流過負載RL的電流iL仍是單方向的,其波形如圖2c。純電阻負載全波整流的紋波因數r=0.48,比半波整流的有所改善。
橋式整流電路
圖3為單相純電阻負載的橋式整流電路。當變壓器次級繞組的上端為正極性時,D1和D3導通;當上端為負極性時,D2和D4導通,所以其輸出波形與全波整流電路的相同。這種電路的變壓器不需要中心抽頭,整流管的反向耐壓比全波整流電路的低一半,因此應用較廣。
整流器的濾波電路
純電阻負載整流電路的紋波因數r都很大。在實際應用時必須加接濾波器,濾掉輸出電流中的交變分量,使輸出儘量平穩。濾波電路一般由電抗元件組成。最簡單的方法是在負載電阻RL兩端並聯一個足夠大的電容器C,或用一個與RL串聯的扼流圈L;有時也採用Г型LC濾波器或π型CRC濾波器。圖4a是採用電容器濾波的單相橋式整流電路。在未加上濾波電容器C之前,負載RL兩端的電壓如圖4b的虛線。電容器C 的作用是使輸出波形變得比較平滑。例如,當交流電壓e2升高時,電容器C把部分能量儲存起來;而當e2降低時,就把能量釋放出來。這樣就使負載RL上的輸出電壓不隨e2的變化而急劇變化,起伏較小,如圖4b實線u0。濾波的具體過程是:在
的區間內變壓器次級電壓e2高於負載電壓u0,D1和D3導通,導通電流i1(=i3)對電容器C充電。在
區間內u0>e2,各二極體都截止,電容器C 對RL放電,把能量釋放給負載。如此周而復始,即可獲得比較平穩的直流輸出電壓。
電容濾波整流電路的紋波因數與交流電源的角頻率ω和RLC的乘積有關。ωCRL越大,r越小。通常可以使波紋因數r 達到10-2的量級。這種整流電路不太複雜,紋波因數也較小,應用比較廣泛。中、大功率整流電路大都採用可控閘流管作整流器件。
倍壓整流電路
當工作電流較小、工作電壓又較高時,為了避免因提高變壓器電壓而帶來的困難,可採用倍壓整流電路。圖5為二倍壓整流電路,正半周時電容器C1被充電至Uc1,負半周時電容器C2被充電至uc2。當輸出電流較小,C1及C2的值足夠大時,
。而
。利用這種電路原理可以製成多倍壓整流電路。