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橋式整流器

橋式整流器


橋式整流器(bridge diodes)是用四個或四個以上的二極體組成的電橋電路組態,不論輸入電壓的電極性是正是負,輸出都可以維持相同的極性。

二極體電橋最常見的用途是將交流電(AC)轉換為直流電(DC),也稱為橋式整流器。橋式整流器配合二線交流輸入電壓,可以進行全波整流,其他的整流方式可以利用其二次繞組有中心抽頭的變壓器,再將輸出接到三端子輸入的整流器,但橋式整流器在成本及重量上都有優勢。

二極體電橋的基本特點就是輸出電壓的極性不會隨輸入電壓而變化。二極體電橋是由波蘭電機工程師Karol Pollak發明,在189512月在英國申請專利,18961月在德國申請專利。德國物理學家Leo Graetz1897年獨立的發明類似的電路,也有發表。有些文獻仍把此電路稱為Graetz電路或是Graetz電橋。

在積體電路普及之前,會用四顆二極體組裝二極體電橋。自1950年開始由四個二極體組成電橋,放在同一封裝內的電子零件開始變成標準商品化的產品,目前已有不同的電壓及電流額定。

除了二極體電橋外,在倍壓器中,二極體也會和電容器配置成電橋組態。

電流

若以常規電流方向為準,二極體的基本特性是只允許電流的單向流動,此稱為二極體的「順向」。二極體電橋中,二極體的接線方式會允許在電源交流周期的正半週,讓電流經由一個二極體順向導通到負載,負載的電流再經由另一個二極體順向導通到電源的負端,在電源交流周期的負半週,電流會經由另外二極體順向導通,因此都可以形成迴路。

電壓平滑化

若配合交流電源輸入,二極體電橋的輸出電壓(此情形下為全波整流器)是有極形的脈動正弦曲線,振幅和原來輸入相同,但頻率是原來的兩倍。輸出電壓可以視為是直流電壓上疊加了很大的漣波電壓。這樣的電源使用起來會有不少問題,因為漣波電壓會以廢熱的形式耗散在直流電路元件中,而此在電路運作中,可能會產生雜訊或是信號扭曲。因此幾乎所有的整流器後面都會接帶通濾波器或帶阻濾波器,也可以用穩壓器來將有漣波的電壓轉換為較平滑(而且可能比較大)的電壓。濾波器可能很簡單,例如一個夠大的電容器或是扼流圈,不過大部份電源供應器的濾波器都有許多交流的串聯或是分流元件。當漣波電壓上昇時,無效交流電功率可以儲存在濾波器元件中,減小實際輸出的電壓。當漣波電壓下降時,無效交流電功率會從濾波器元件中釋放出來,使輸出電壓增加。整流器的最後一段可能會包括以稽納二極體為基礎的穩壓器,因此幾乎可以完全消除漣波。

 


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