什么是半波整流器:电路及其特性

早在十九世纪八十年代，整流器的识别和独特性就开始了。整流器的发展为电力电子学领域创造了各种各样的方法。在整流器中使用的最初二极管是在1883年设计的。随着20世纪初真空二极管的发展，整流器出现了局限性。然而随着汞弧管的改进，整流器的使用被扩展到各种兆瓦范围。其中一种整流器是半波整流器。

真空二极管的改进表明汞弧管的发展，这些汞弧管被称为整流管。随着整流器的发展，许多其他材料被开创。所以，这是一个简单的解释如何整流器的演变和他们如何发展。让我们对什么是半波整流器、它的电路、工作原理、特性有一个清晰而详细的解释。

什么是半波整流器?

整流器是一种把交流电压转换成直流电压的电子装置。换句话说，它把交流电转换成直流电。几乎所有的电子装置都使用整流器。主要用于将市电电压转换为直流电压电力供应部分。电子器件采用直流电压供电工作。整流器按导通周期分为半波整流器和半波整流器全波整流

建设

与全波整流器相比，HWR是最容易构造的整流器。只有一个二极管，器件的构造才能完成。

半波整流器由以下部件组成:

• 交变电流源
• 负载段的电阻
• 一个二极管
• 一个降压变压器

交流源

这个电流源为整个电路提供交流电。这种交流电流一般用正弦信号表示。

降压变压器

为了提高或降低交流电压，通常使用变压器。由于使用降压变压器，它降低了交流电压，而使用升压变压器时，它将交流电压从最低水平提高到高水平。在HWR中，通常使用降压变压器，因为二极管所需的电压非常小。当变压器不使用时，大量的交流电压会对二极管造成损坏。然而在少数情况下，也可以使用升压变压器。

在降压装置中，次级绕组比初级绕组的匝数最小。因此，降压变压器降低了从初级绕组到次级绕组的电压水平。

二极管

在半波整流器中使用二极管只允许电流在一个方向流动，而它在另一个方向停止电流流动。

电阻器

这是一种设备，它只阻止电流流动到指定的水平。

这是半波整流器的构造。

半波整流器的工作原理

在正半周期间，二极管处于转发偏置状态，并将电流传导至RL(负载电阻)。负载上产生一个电压，它与正半周的输入交流信号相同。

或者，在负半周期期间，二极管处于反向偏置条件，没有电流流过二极管。只有交流输入电压出现在负载上，这是在正半周期中可能出现的净结果。输出电压脉动直流电压。

整流电路

单相电路或多相电路分为整流电路。国内应用采用单相低功率整流电路，工业高压直流应用需要三相整流。最重要的应用是PN结二极管是整流，是将交流转化为直流的过程。

半波整流

在单相半波整流器中，要么交流电压的负或正一半流动，而另一半交流电压被阻塞。因此输出只接收一半的交流波。单相半波整流需要一个二极管三个二极管三相电源。半波整流器产生更多的纹波内容比全波整流器和消除谐波，它需要更多的滤波。

对于正弦输入电压，理想半波整流器的空载输出直流电压为

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak /ᴨ

在哪里

• Vdc, Vav - DC输出电压或平均输出电压
• Vpeak -输入相位电压的峰值
• Vrms -均方根值的输出电压

半波整流器的工作原理

PN结二极管仅在正向偏置条件下导电。半波整流器采用原理与PN结二极管相同从而将交流转换为直流。在半波整流电路中，负载电阻与PN结二极管串联。交流是半波整流器的输入电流。降压变压器取输入电压和由此产生的输出变压器给负载电阻和二极管。

分两个阶段对HWR的运行进行了说明

• 正半波过程
• 负半波过程

正半波

当输入交流电压为60hz时，降压变压器将其降低到最小电压。因此，在变压器的次级绕组上产生一个最小的电压。次级绕组上的这个电压称为次级电压(Vs)。最小电压作为输入电压馈电给二极管。

当输入电压达到二极管,正半周时,二极管进入转发偏压条件下,允许电流的流动,而在负半周时,二极管进入负偏压条件和阻碍电流的流动。施加于二极管的输入信号的正侧与施加于P-N二极管的正向直流电压相同。同样的，输入信号的负侧应用于二极管与反向直流电压应用于P-N二极管是相同的

由此可知，二极管在正向偏置条件下传导电流，在反向偏置条件下阻碍电流流动。同理，在一个交流电路中，二极管允许电流在+ve循环期间流动，而在-ve循环时阻塞电流。来+ve HWR，它不会完全阻碍-ve半周期，它允许少数段-ve半周期或允许最小负电流。这是当前的一代，因为少数载流子在二极管中。

通过这种少数载流子产生的电流非常小，因此可以忽略不计。这个-ve半循环的最小部分不能在负载部分观察到。在实际的二极管中，我们认为负电流为“0”。

负载部分的电阻利用二极管产生的直流电流。所以，这个电阻被称为电气负载电阻，其中直流电压/电流是通过这个电阻2021欧洲杯足球竞猜官方平台(R_l)。电的输出2021欧洲杯足球竞猜官方平台被认为是利用电流的电路的电因数。在HWR中，电阻利用二极管产生电流。因此，该电阻被称为负载电阻。R_l在HWR的是用来限制或限制额外的直流电流产生的二极管。

因此，得出了半波整流器输出信号为连续+ve半周期的正弦形式的结论。

负半波

负半波整流器的工作和结构几乎与正半波整流器相同。唯一要改变的是二极管的方向。

当输入交流电压为60hz时，降压变压器将其降低到最小电压。因此，在变压器的次级绕组上产生最小的电压。次级绕组上的这个电压称为次级电压(Vs)。最小电压作为输入电压馈电给二极管。

当输入电压达到二极管,负半周时,二极管进入转发偏压条件下,允许电流的流动,而在正半周时,二极管进入负偏压条件和阻碍电流的流动。施加于二极管的输入信号的负侧与施加于P-N二极管的正向直流电压相同。同样的，输入信号的正侧被应用到二极管上与应用到P-N二极管上的反向直流电压是相同的

由此可知，二极管在反向偏置条件下传导电流，在正向偏置条件下阻碍电流的流动。同理，在交流电路中，二极管允许电流在-ve周期流动，并在+ve周期阻塞电流流动。对于-ve HWR，它不会完全阻碍+ve半周期，它允许少量的+ve半周期或允许最小的正电流。这是当前的一代，因为少数载流子在二极管中。

通过这种少数载流子产生的电流非常小，因此可以忽略不计。这个+ve半循环的最小部分不能在负载部分观察到。在实际的二极管中，我们认为正电流为“0”。

负载部分的电阻利用二极管产生的直流电流。所以，这个电阻被称为电气负载电阻，其中直流电压/电流是通过这个电阻2021欧洲杯足球竞猜官方平台(R_l)。电的输出2021欧洲杯足球竞猜官方平台被认为是利用电流的电路的电因数。在HWR中，电阻利用二极管产生电流。因此，该电阻被称为负载电阻。R_l在HWR的是用来限制或限制额外的直流电流产生的二极管。

在一个理想的二极管中，+ve和-ve半周期在输出部分看起来类似于+ve和-ve半周期，但在实际情况下，+ve和-ve半周期与输入半周期有些不同，这是可以忽略的。

由此得出半波整流器输出信号为连续的-ve半周期的正弦形式。因此，半波整流器的输出是连续的+ve和-ve正弦信号，而不是纯直流信号和脉动形式。

这种脉动直流值在短时间内发生变化。

半波整流器的工作原理

在正半周期间，当上端次级绕组相对于下端为正时，二极管处于正向偏置状态，并进行电流传导。在正半周期内，假设二极管的正向电阻为零，输入电压直接作用于负载电阻。输出电压波形和输出电流波形与交流输入电压波形相同。

在负半周期间，当下端次级绕组相对于上端为正值时，二极管处于反向偏置状态，不导电。在负半周期间，负载上的电压和电流保持为零。反向电流的幅度很小，可以忽略不计。所以，在负半周期内没有电力供应。

一系列的正半周期是通过负载电阻产生的输出电压。输出是一个脉动直流波和使平滑的输出波滤波器，这应该是横跨负载，被使用。如果输入波是半周期的，那么它就被称为半波整流器。

三相半波整流电路

三相半波非控制整流器需要三个二极管，每个二极管与一相连接。三相整流电路在直流和交流连接时都会产生大量的谐波失真。直流侧输出电压每周期有三个不同的脉冲。

三相HWR主要用于将三相交流电源转换为三相直流电源。在这种情况下，用开关代替二极管，这被称为无控制开关。这里，无控制开关对应的是没有办法调节开关的ON和OFF时间。这个装置是用一个三相电源连接到一个三相变压器，在三相变压器的二次绕组总是星形连接。

这里只采用星形连接，因为需要有一个中性点才能将负载再次连接到变压器的二次绕组，从而为功率流提供一个返回方向。

提供纯阻性负载的三相HWR的一般结构如下图所示。在结构设计中，变压器的每一相称为一个单独的交流电源。

三相变压器的效率接近96.8%。三相全波整流器的效率虽然高于单相全波整流器，但仍低于三相全波整流器的性能。

半波整流特性

半波整流器的特性如下参数

峰值反向电压

在反向偏置条件下，二极管必须承受最大电压。在负半周期期间，没有电流流过负载。因此，整个电压出现在二极管上，因为通过负载电阻有一个无电压降。

半波整流器的PIV = V_SMAX

这是半波整流器PIV。

二极管的平均和峰值电流

假设变压器二次侧的电压为正弦曲线，其峰值为V_SMAX。给半波整流器的瞬时电压为

对V =_SMAX罪wt

流过负载电阻的电流为

我_马克斯= V_SMAX/ (R_F+ R_l)

监管

调节值为空载电压与满载电压相对于满载电压的差值，电压调节百分率为

%调节= {(vno - full-load) / Vfull-load} *100

效率

输入交流与输出直流的比率称为效率(?)。

?= Pdc / Pac

输入到负载的直流电源为

Pdc =我²_直流R_l=(我_马克斯/ᴨ)²R_l

输入变压器的交流电源，

Pac=负载电阻的功耗+结型二极管的功耗

=我²_rmsR_F+我²_rmsR_l={我²_马克斯/ 4} [R_F+ R_l]

?= Pdc/Pac = 0.406/{1+R_F/ R_l}

半波整流器的效率为40.6%_F是被忽视的。

涟漪因子(γ)

纹波内容定义为在输出直流中出现的交流内容的数量。如果纹波系数越小，整流器的性能就越好。半波整流器的纹波系数值为1.21。

HWR产生的直流功率不是精确的直流信号，而是脉动直流信号，在脉动直流形式下存在波纹。这些波纹可以通过使用电感和电容等滤波装置来减小。

为了计算直流信号中的波纹数，使用了一个因数，称为纹波因数，用γ表示。当纹波因子高时，显示的是一个扩展的脉动直流电波，而最小纹波因子显示的是最小的脉动直流电波，

当γ值很小时，表示输出的直流电流与纯直流信号几乎相同。所以可以说，纹波系数越低，直流信号越平滑。

在数学形式中，这个纹波系数表示为输出电压交流部分的均方根值与直流部分的比例。

纹波系数=交流断面均方根值/直流断面均方根值

我²=我²_直流+我²₁+我²₂+我²₄=我²_直流+我²_交流

γ=我_交流/我_直流=(我²——我²_直流) /我_直流={(我_rms/我²_直流) / Idc = {(I_rms/我²_直流) 1} = k_f²1)

kf -形式因子在哪里

= (Imax/2)/ (Imax/ᴨ)=ᴨ/2 = 1.57

所以,γ= (1.572 - 1) = 1.21

变压器利用率(TUF)

它定义为交流输出功率与负载和变压器二次交流额定值的比值。半波整流器的凝乳波长约为0.287。

带电容滤波器的HWR

根据上面讨论的一般理论，半波整流器的输出是一个脉动直流信号。这是在HWR不执行过滤器时获得的输出。滤波器是将脉动直流信号转换为稳定直流信号的装置，即将脉动信号转换为平滑信号。这可以通过抑制发生在信号中的直流涟漪来实现。

尽管理论上这些设备可以不带过滤器使用，但它们应该被用于任何实际应用。由于直流设备需要稳定的信号，因此必须将脉动信号转换为平稳的信号，以供实际应用。这就是HWR在实际场景中与过滤器一起使用的原因。在滤波器的地方，电感或电容都可以使用，但带电容的HWR是最常用的设备。

下面的图片说明了电路图的建设带电容滤波器的半波整流器以及它是如何平滑脉动直流信号的。

优点和缺点

与全波整流器相比，半波整流器在实际应用中并不是很常用。尽管这个设备没有什么好处。的半波整流器的优点是:

• 便宜-因为使用的组件数量很少
• 简单-由于这个原因，电路的设计是完全直接的
• 易于使用-由于施工容易，设备的利用率也将如此流线型
• 少量的组件

的半波整流器的缺点是:

• 在负载部分，输出功率包括直流和交流分量，其中基本频率级与输入电压的频率级相似。此外，将有一个增加的纹波因子，这意味着噪声将是高的，扩展滤波需要提供恒定的直流输出。
• 因为只有在输入交流电压的一个半周时才会有电源输出，所以整流性能最小，输出功率也会更小。
• 半波整流器具有最小的变压器利用率
• 在变压器铁芯，有发生直流饱和，这导致磁化电流，滞后损耗，也发展的谐波。
• 从半波整流器获得的直流功率不足以产生甚至一般数量的电源。然而，这可以用于一些应用，如电池充电。

应用程序

主要的半波整流器的应用就是从直流电源中获得交流电源。整流器主要用于几乎所有电子设备的电源内部电路。在电源中，整流器通常是串联的，因此由变压器、平滑滤波器和电压调节器组成。HWR的其他应用包括:

• 在电源中实现一个整流器可以将交流转换为直流。桥式整流器被广泛应用于巨大的应用场合，在那里他们拥有将高电平交流电压转换为最小直流电压的能力。
• HWR的实现有助于通过降压或升压变压器获得所需的直流电压水平。
• 这种装置也用于焊接烙铁类型的电路也用于驱蚊剂中，以推动蒸汽的铅。
• 用于AM无线电设备的检测目的
• 用作触发和脉冲产生电路
• 在电压放大器和调制器件中实现。

这都是关于半波整流电路和它的特性一起工作。我们相信本文提供的信息有助于您更好地了解这个项目。此外，对于关于本文的任何查询或实现中的任何帮助2021欧洲杯足球竞猜官方平台电气及电子项目，你可以在下方评论区留言。请问半波整流器的主要功能是什么?