二極管電橋是用于將交流電 (AC) 轉(zhuǎn)換為直流電 (DC) 的簡單電路。在本指南中,您將了解它是如何工作的、它的用途以及如何構(gòu)建自己的。
整流二極管
二極管橋電路是一個非常簡單的電路,僅由四個以方形連接的整流二極管組成。二極管只允許電流沿一個方向流動(從陽極到陰極),這使得它非常適合從交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
二極管、內(nèi)部、外部和符號
您可以在下面看到通過二極管連接時交流電壓波形是如何轉(zhuǎn)換的。交流信號在正值和負(fù)值之間交替。當(dāng)該交流信號通過二極管時,只剩下正半周期。
半波整流器
上面的電路也稱為半波整流器,在深入研究二極管橋(全波整流器)之前,這是一個需要掌握的關(guān)鍵概念。
二極管電橋電路
二極管電橋由四個二極管組成,它們連接成一個正方形:
您可以看到 D1 和 D4 共享同一陰極,而 D2 和 D3 通過陽極連接。這兩點構(gòu)成了輸出。
您還可以看到 D3 的陰極連接到 D1 的陽極,D2 的陰極連接到 D4 的陽極。這兩點構(gòu)成了輸入。
當(dāng)您將交流輸入施加到該電路時,您將獲得如下所示的整流輸出:
二極管電橋交流電
上一節(jié)的半波整流器只使用了正半周期,浪費了負(fù)半周期。
作為橋式整流器連接的四個二極管通過讓正半周期流動,同時將負(fù)半周期轉(zhuǎn)換為正半周期來解決這個問題。從而利用整個交流波形。
工作原理:正半周期內(nèi)的電流
在電源的正半周期內(nèi),二極管 D1 和 D2 可以導(dǎo)通,而二極管 D3 和 D4
則不能導(dǎo)通,因為它們是反向偏置的。通過這種布置,正半周期為您提供流過電路的電流,如下所示:
二極管電橋正半周期
工作原理:負(fù)半周期內(nèi)的電流
在負(fù)半周期內(nèi),二極管 D3 和 D4 導(dǎo)通,而二極管 D1 和 D2
不導(dǎo)通。盡管電路現(xiàn)在接收到負(fù)半周期,但您可以在下圖中看到電流如何以與以前相同的方向流過負(fù)載(輸出)。這就是該電路如何將負(fù)半周期變成正周期的方式。
二極管電橋正半周期
二極管電橋與中心抽頭電橋整流器
二極管電橋不是唯一的全波整流器,還有另一種稱為“中心抽頭電橋”的通用電路。它允許交流信號的正半周期流動,并將負(fù)半周期轉(zhuǎn)換為正信號。
如下圖所示,中心抽頭整流器僅使用兩個二極管和一個中心抽頭變壓器即可實現(xiàn)全波整流。
中心抽頭橋式整流器
與二極管電橋相比,中心抽頭電橋由于其特殊配置而表現(xiàn)出更低的效率、有限的額定電壓、更多的元件數(shù)量、更大的尺寸、更高的成本以及更低的靈活性。
應(yīng)用
二極管電橋最常見的應(yīng)用是直流電源。以下是 5V 直流線性電源電路的示例:
5V直流電源
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