二極管整流電路基礎(chǔ)知識詳解

二極管整流電路包括：

二極管整流電路 半波整流器 全波整流器?雙二極管全波整流器?全波橋式整流器?同步整流器?? ?

二極管整流電路是電子設(shè)備中使用的關(guān)鍵電路之一。它們可用于開關(guān)模式電源和線性電源、射頻信號解調(diào)、射頻功率檢測等。

二極管整流電路有幾種不同類型，每種都有自己的優(yōu)點和缺點。決定使用哪種類型的二極管電路取決于給定的情況。

二極管電路符號

二極管整流電路基礎(chǔ)知識

任何整流電路中的關(guān)鍵元件自然是所使用的一個或多個二極管。這些器件的獨特之處在于只允許電流在一個方向上通過，并阻止電流在另一個方向上流動。

有趣的是，安布羅斯·弗萊明（Ambrose Fleming）發(fā)明了第一種形式的二極管 - 熱離子二極管 - 稱他的版本為閥門，因為它是單向作用。半導(dǎo)體二極管現(xiàn)在執(zhí)行相同的功能，但占用的空間很小，通常只是成本的一小部分。

PN二極管VI特性

半導(dǎo)體二極管具有如圖所示的特性。在正向方向上，二極管兩端需要一個小電壓才能導(dǎo)通，這稱為導(dǎo)通電壓。

實際導(dǎo)通電壓取決于二極管整流器的類型和所用材料。對于標準硅二極管整流器，此導(dǎo)通電壓約為 0.6 伏。鍺二極管的導(dǎo)通電壓約為 0.2 - 0.3V，硅肖特基二極管的導(dǎo)通電壓相似，即在 0.2 - 0.3V 范圍內(nèi)。

在相反方向上，二極管整流器將通過非常小的電流。漏電流很小，但對于現(xiàn)在使用的整流二極管來說，這通?？梢院雎圆挥?。

然而，值得記住的是，隨著反向電壓的增加，二極管最終會擊穿。擊穿電壓通常遠高于導(dǎo)通電壓 - 圖上的刻度已在相反方向上改變（壓縮），以說明反向擊穿的發(fā)生。

對于功率整流應(yīng)用，通常使用功率二極管或肖特基二極管。對于信號整流，可以使用小點接觸二極管、信號二極管或肖特基二極管。肖特基二極管較低的正向?qū)妷簩τ谏漕l檢波二極管來說是一個明顯的優(yōu)勢，因為射頻檢波二極管的信號電平可能很小，甚至導(dǎo)通電壓電平也非常重要。但是，反向漏電流特性不如普通硅二極管。

二極管封裝

半導(dǎo)體器件采用多種封裝。它們可作為引線二極管使用，一些小信號二極管采用含鉛玻璃封裝，而另一些則采用塑料引線封裝。

二極管電路符號和二極管物理方向

對于更高功率的應(yīng)用，一些二極管采用封裝，可以用螺栓固定在散熱器上。這些器件適用于電流非常高的電路設(shè)計，在這些電路設(shè)計中，由于正向壓降和消耗的電流，可能會耗散大量熱量。

此外，還有多種表面貼裝二極管可供選擇。隨著自動化生產(chǎn)的日益普及，表面貼裝技術(shù)和表面貼裝二極管的使用也越來越多。當然，它們的功耗可能不足以滿足高功率設(shè)計，但它們?nèi)匀贿m用于許多電子電路設(shè)計。

另一種類型的二極管封裝是橋式整流器。它由單個封裝中的四個二極管組成，以提供全波整流器。這些橋式整流器非常有用，因為它們意味著只需要一個器件，而不是四個器件。

二極管整流器動作

二極管的作用是只允許電流沿一個方向流動。因此，如果將交替波形施加到二極管上，則它只允許傳導(dǎo)超過一半的波形。剩下的一半被阻止。

二極管的整流作用

二極管整流器電路配置

可以使用多種不同配置的二極管整流器電路。這些不同的配置各有優(yōu)缺點，因此適用于不同的應(yīng)用。

半波整流電路：這是最簡單的整流器形式。通常只使用一個二極管會阻塞一半的周期，并允許通過另一個二極管。因此，僅使用一半的波形。

雖然該電路的優(yōu)點是簡單，但缺點是整流信號的連續(xù)峰值之間有較長的時間。這使得平滑效果降低，并且更難實現(xiàn)高水平的紋波抑制。

該電路不用于任何電源應(yīng)用，更常用于信號檢測和電平檢測應(yīng)用。

橋式全整流電路：這是一種特殊形式的全波整流器，在橋式拓撲中使用四個二極管。橋式整流器應(yīng)用廣泛，特別是用于功率整流，它們可以作為包含以橋式格式連接的四個二極管的單個組件獲得。

這種格式使用四個二極管，每個周期的一半有兩個導(dǎo)通。這確實意味著有兩個二極管壓降可以耗散一些功率，但節(jié)省了對中心抽頭變壓器的要求，從而節(jié)省了大量成本。此外，二極管不需要像兩個二極管配置中使用的二極管那樣具有如此高的反向額定電壓。

鑒于存在兩個二極管壓降，該電路很少用于信號檢測應(yīng)用。但是，它非常適合用于線性電源，在許多情況下也適用于開關(guān)模式電源。

同步整流電路：同步或有源整流器使用有源元件代替二極管來提供開關(guān)。這克服了二極管損耗，并顯著提高了效率水平。

鑒于同步整流器可以提供更高的效率水平，它們在高效開關(guān)模式電源中的應(yīng)用非常廣泛。它們的復(fù)雜性遠遠超過可達到的更高效率水平。

鑒于不同類型的整流電路種類繁多，使用哪種類型是有很好的選擇。在許多情況下，這取決于所需的性能水平，并且在大多數(shù)情況下，需要一種形式的全波整流器。由于橋式整流器的可用性和低成本，這通常是最便宜的選擇，而不是節(jié)省二極管，然后需要一個中心膠帶變壓器>。

隨著現(xiàn)代電源對效率的要求越來越高，許多設(shè)計人員都在尋求使用同步整流器。盡管它們更復(fù)雜，因此成本更高，但這種成本通常值得它們在提高效率水平方面帶來的回報。

審核編輯：黃飛