了解橋樑整流器：原理，分類和實際應用
2024-07-09 10363

橋樑整流器通過由四個二極管組成的橋結構將交流電流（AC）轉換為直流（DC）。使用二極管的單向電導率用於將AC的正循環和負半週期糾正到同一方向上。橋樑整流器的設計不僅提高了整流效率，而且還提供了穩定的直流輸出電壓。本文將詳細討論橋樑整流器在實際應用中的工作原理，分類和作用。

目錄

什麼是整流器？

整流器是用於將交流電流（AC）轉換為直流（DC）的電子設備。它通常用於電源系統和檢測無線電信號。整流器通過利用二極管的單向電導率來促進從AC到DC的轉化，從而使電流只能沿一個方向流動。它們可以由多種材料製成，包括真空管，點火管，固態矽半導體二極管和汞弧。執行相反功能的設備（將直流轉換為AC）稱為逆變器。

在備用UPS（不間斷的電源）中，只需要充電電池，因此系統包括充電器，但不為負載提供電源。相比之下，雙重轉換不僅為電池充電，還為逆變器提供電源，因此稱為整流器/充電器。

整流器的主要功能是將AC轉換為直流。它通過兩個主要過程來完成此操作，將AC轉換為直流，然後對其進行過濾以為負載或逆變器提供穩定的直流輸出，並為電池提供充電電壓，從而充當充電器。

不受控制的整流器的操作涉及將AC週期的一半通過負載，從而產生脈動直流輸出。在受控整流器中，通過控制晶體管或其他可控設備的傳導來管理電流的流，從而導致受控的直流輸出。

整流器的分類

整流器根據不同的標准進行分類。以下是常見分類方法：

通過糾正法分類

半波整流器僅在交流週期的一半（正期為正週期或負半週期）中起作用。它在另一半循環中保持不活躍。因此，輸出電壓僅由AC波形的一半組成。

全波整流器在AC循環的正和半循環中都進行。這意味著在循環的兩個半循環中，輸出電壓均為正。

整流器分類

二極管整流器使用二極管作為主要的整流元素。這些通常用於低功率和中力整流電路中。二極管僅允許電流向一個方向流動，從而確保從AC到DC的轉換。

SCR是一種半導體設備，可以精確控制以打開和關閉。它適用於需要精確控制整流過程的高功率整流電路。SCR是需要高效率和高監管的應用中的首選。

這些分類有助於我們了解各種電子系統中不同類型整流器的特定功能和應用。

圖1：橋樑整流器

橋樑整流器如何工作？

橋樑整流器通常用於將交流電流（AC）轉換為直流（DC），是使用二極管的單向電導率的整流器電路。它使用四個在橋接配置中排列的二極管將AC功率的正和負半循環糾正為一致的直流輸出。

橋樑整流器的組件

橋樑整流器的組件是四個二極管（D1，D2，D3，D4）；交流電源（輸入）；負載電阻（RL）；和濾波器電容器（可選，用於平滑輸出電壓）。

工作準則

橋樑整流器的操作涉及兩個主要過程：正半週期整流和負半週期整流。

圖2：橋樑整流器波形 - 正半週期和負半週期

正期為正循環

在AC輸入的正半週期期間的電壓極性，輸入的上端為正，下端為負。傳導路徑是二極管D1和D2是正向偏置並導致電流的。電流從AC源的正末端，通過D1，沿載荷電阻RL流動，然後回到AC源通過D2的負末端。偏移狀態是二極管D3和D4是反向偏見並保持偏離的。在此週期中，電流通過RL從左向右流動。

負半週期矯正

電壓極性是在負半週期中，AC輸入的極性逆轉，使上端負數為負和下端。傳導路徑是二極管D3和D4是前向偏置並導致電流的。電流從AC源的負末端流到D3，沿負載電阻RL流動，然後通過D4回到AC源的正末端。不在狀態是二極管D1和D2是反向偏見並保持偏離的。儘管極性逆轉，但流過RL的電流仍然以相同的方向（從左到右）流動。

過濾

校准後，輸出電壓仍在脈動直流。為了平滑該電壓並降低紋波，添加了濾波器電容器。濾波器電容器與負載電阻（RL）並行連接。此設置使脈動DC平滑，降低電壓波紋，並提供更穩定的輸出。

橋樑整流器電路

橋樑整流器改善了二極管半波整流。它的主要功能是將交流電流（AC）轉換為直流電流（DC）。它通過在特定佈置中使用四個二極管將AC輸入的正和負半循環糾正為單向直流輸出。

圖3：橋樑整流器電路

橋樑整流器使用二極管的單向電導率將AC轉換為DC。當交流電壓和電流定期交替的方向時，橋樑整流器的直流輸出始終朝一個方向流動。橋樑整流器比單相半波和全波整流劑更有效，因為它們同時使用了AC循環的兩個半伴侶。這允許更光滑，更連續的直流輸出。在電源，電池充電器和各種電子設備等應用中，需要穩定的直流電源。與過濾結合使用的橋樑整流器可以提供這些應用所需的穩定的直流電源。

橋樑整流器的功能

AC到DC轉換

橋樑整流器的主要功能是將AC輸入轉換為直流輸出。交流電壓和電流流相互交替，而直流電壓和電流沿恆定方向。橋樑整流器中的二極管允許電流僅向一個方向流動，從而確保了此轉換。

提高效率

橋樑整流器同時使用AC功率的正和半循環。與單相整流器相比，這種雙重利用率提高了效率。它會導致更平滑的直流輸出，而波紋較少。

穩定的直流電源

穩定的直流電源適用於電子設備，電源和電池充電器。橋樑整流器與過濾電容器結合使用可以提供此穩定的電源。

理想情況下，橋樑整流器的輸出電壓（平均值）可以表示為

v_out =（2v_m）/π-（4V_F）/π

其中v_mis輸入AC功率的峰值電壓，而V_F是每個二極管的正向電壓下降。

例子

假設我們有一個交流電源，輸入電壓為220V（有效值，RMS），並使用橋樑整流器進行整流。二極管的正向電壓下降為0.7V。

輸入條件：

輸入電壓220V AC（RMS）

峰值電壓v_m = 220×√2≈311v

二極管向前電壓下降v_f = 0.7V

計算輸出：

平均輸出電壓v_avg =（2×311）/π-（4×0.7）/π≈198V

通過這種方式，橋樑整流器將交流電壓轉換為接近198V的直流電壓。儘管仍然存在一些波動，但可以使用適當的過濾設備提供穩定的直流電源來進一步平滑輸出。連接過濾電路後，平均輸出電壓約為輸入AC的RMS值的1.2倍，而開路負載電壓約為RMS值的1.414倍。該計算有助於確定從交流輸入中實現穩定且平穩的直流輸出的必要組件。

電容器如何作為過濾器工作？

過濾消除不需要的信號波。在高通濾波中，高頻信號很容易通過電路到達輸出，而低頻信號被阻止。交流電路包含各種頻率的電壓或當前信號，並非所有頻率都需要。不需要的信號會導致干擾電路的操作。為了濾除這些信號，使用了各種過濾電路，其中電容器起著關鍵作用。儘管糾正的信號不是交流信號，但該概念相似。電容器由兩個由絕緣體分開的導體組成。在過濾電路時，電容器儲存能量以減少交流紋波並改善直流輸出。

圖4：高通濾路電路圖

電容器如何過濾信號

電容器可以存儲和釋放充電。當電壓增加時，電容器充電；當電壓降低時，電容器會排出。這種特徵使電壓波動平滑。在整流器電路（例如橋樑整流器）中，輸出直流電壓不是光滑的，而是脈動。將濾波器電容器連接到輸出可以平滑這些脈動。

圖5：橋樑整流器 - 全波二極管模塊

•正半週期： 在正半週期中，電壓增加，導致電容器充電。存儲的電能在電壓峰下達到其最大值。

•負半週期： 在負半週期中，電壓降低，電容器通過負載排放。該排放為負載提供電流，從而防止了輸出電壓急劇下降並平滑波形。

電容器的充電和放電動作使整流的輸出電壓將直流電壓齊平降低，從而降低了電壓波動和波紋。

選擇合適的電容器

濾波器電容器的大小直接影響過濾效果。一般而言，電容值越大，過濾效果越好，因為大電容器可以存儲更多的電荷並提供較高的電壓。但是，電容值不能太大，否則，它將導致更長的電路啟動時間，增加電容器的數量以及成本增加。

選擇過濾器電容器的經驗公式

C = I/（F×ΔV）

其中c是電容值（法拉德，f）

我是負載電流（安培，a）

F是功率頻率（Hertz，Hz）

ΔV是允許的輸出電壓紋波（Volt，V）

濾波器電容器的作用

當整流電壓增加時，濾波器電容器的電荷導致電壓逐漸升高。當整流電壓降低時，濾波器電容器放電，提供穩定的電流並平滑輸出​​電壓。濾波器電容器的充電和放電作用使整流的脈動電壓平滑，降低了電壓波紋和波動。電容器可有效過濾，因為它們允許AC信號在阻止直流信號時通過。具有較高頻率的交流信號更容易通過電容器，電阻較小，導致電容器的電壓較低。相反，頻率較低的交流信號面臨較高的電阻性，導致電容器上的電壓較高。對於DC，電容器充當開路，電流為零，輸入電壓等於電容器電壓。

過濾整流器電路中的不同頻率

要了解過濾器電容器如何處理不同頻率的方式，讓我們簡要討論傅立葉系列擴展。傅立葉序列將非鼻腔週期性信號分解為不同頻率的正弦信號之和。例如，複雜的周期波可以分解為不同頻率的多個正弦波。

圖6：脈動波

在整流器電路中，輸出是脈動波，可以使用傅立葉系列分解為不同頻率的正弦分量。高頻組件直接通過電容器，而低頻組件達到輸出。

圖7：電容器過濾電路圖

電容器越大，輸出波形更平滑。較大的電容器存儲更多充電，提供更穩定的電壓。

圖8：電容器過濾圖

在脈動電壓波中，當電壓下降到電容器電壓以下時，電容器將排放到負載，從而防止輸出電壓降至零。這種連續充電和放電使輸出電壓平滑。

高通和低通濾清器電路

在高通濾波器中，電容器和電阻器串聯連接。高頻信號通過電容器時的電壓下降最小，導致電流較大，並且在電阻器上的輸出電壓較高。低頻信號在整個電容器上面臨較大的電壓下降，從而導致最小輸出電壓。在低通濾波器中，電容器會阻止高頻信號，並且僅允許低頻通過。高頻信號具有高阻抗和最小輸出電壓，而低頻信號的阻抗和較高的輸出電壓。

圖9：高和低通濾路電路

橋樑整流器的類型

橋樑整流器根據其施工和應用進行分類。這是一些常見類型：

單相橋樑整流器

單相橋樑整流器是最簡單的形式，通常用於小型電源設備。它具有四個將單相AC轉換為脈動直流的二極管。在AC的正半週期中，DIODES D1和D2進行了，而D3和D4則關閉。在負半週期期間，D3和D4的行為以及D1和D2關閉。這允許將AC的正循環和負半週期糾正為正直流。

圖10：單相全波控制的整流器波形圖

三相橋樑整流器

三相橋樑整流器用於高功率應用，例如工業設備和大型電源系統。它們包含六個二極管，將三相交流轉換為更平滑的DC。在三相AC的每個循環中，二極管進行了各種組合，將正循環和負半週期糾正到DC中。此方法提供了適合高功率要求的更平穩的直流輸出。

圖11：三相橋完全控制的整流器電路

受控橋樑整流器

受控橋樑整流器使用矽控制的整流器（SCR），而不是常規二極管來調節輸出電壓。通過控制SCR傳導角，可以更改平均直流輸出。調整SCR點火角可以在每個週期內控制其傳導時間，從而改變平均輸出直流電壓。這種類型通常用於可調電源和直流電動機控制系統中。

高頻橋樑整流器

高頻橋樑整流器用於高頻電源系統，通常使用快速恢復二極管來滿足開關電源（SMP）的需求。快速恢復二極管的反向恢復時間很短，可以快速響應高頻切換操作，從而提高整流效率並降低損失和噪音。

整體橋樑整流器

整體橋的整流器將四個整流器二極管整合到單個芯片或模塊中，簡化電路設計，主要用於小型電子設備和電源適配器。與標準的橋樑整流器類似，單片版本可提供更高的可靠性和更容易的安裝，因為它已集成到單個軟件包中。

完全控制的橋樑整流器

完全控制的橋樑整流器使用晶閘管整流器（SCR）代替正常二極管。每個整流器元件都是可控的，可以精確調節輸出電壓和電流。通過改變SCR的傳導角，可以精確控制整流器的輸出。該整流器非常適合需要精細電壓控制的應用，例如直流電動機驅動器和可調節電源。改變SCR的發射角度的能力允許對輸出進行精確管理。

半控制的橋樑整流器

半控制的橋樑整流器將晶閘管（SCR）與正常二極管相結合。通常，在單相應用中，兩個相對的整流器元素是SCR，而另外兩個是二極管。該設置提供了部分調節功能。雖然只有某些元素是可控的，但它們以較低的成本提供有限的法規。半控制器的整流器適用於需要部分控制並且不耐成本的系統，例如小型電動機驅動器和成本敏感的可調節電源。

不受控制的橋樑整流器

不受控制的橋樑整流器僅使用普通二極管，所有整流元素都是無法控制的。它是最簡單，最常用的橋樑整流器。該整流器缺乏調節能力，無法調整輸出電壓或電流，並且僅執行基本整流。它適用於需要穩定的直流電源的各種電子設備，例如電源適配器和電池充電器。

橋樑整流器的應用

在焊接中提供兩極分化和穩定的直流電壓

在焊接設備中，橋樑整流器能夠提供穩定的直流電壓。這種穩定性可實現高質量的焊接，因為電源直接影響焊接過程。整流器將交流電源轉換為直流電源，減少電流波動並確保穩定的焊接電弧，從而提高了焊接接頭的強度和質量。這種穩定性可最大程度地減少焊接缺陷並提高整體準確性，尤其是在電弧焊接方面。

圖12：焊接機中使用的橋樑整流器

橋樑整流器的另一個關鍵功能是提供偏光直流電壓。這在專業焊接操作（例如鋁或不銹鋼焊接）中尤其重要，氧化物層的形成會影響焊接質量。偏振電壓可減少氧化，確保清潔焊接表面和更強的接頭。通過組合橋樑整流器，焊接設備可以提供更穩定的高質量電流，從而增強整個焊接過程。

為了進一步平滑直流輸出並降低電壓波動，橋樑整流器通常與濾波器電容器和電壓調節器一起使用。濾波器電容器消除了波紋並使輸出電壓更光滑，而電壓調節器可確保輸出電壓是恆定的，從而保護了焊接質量免受電壓V ariat離子的影響。這種組合改善了焊接電源的穩定性，並延長了設備的壽命。

內部電源

現代電子設備，包括家用電器，工業控制設備和通信設備，需要穩定的直流電源才能正常運行。橋樑整流器將交流電源從網格轉換為這些設備所需的直流電源，大多數電子組件和電路都依賴於直流電源。

在橋樑整流器中，四個二極管形成一個橋電路，將交流電源轉換為脈動直流電源。然後，濾波器電容器使輸出平滑，減少電壓波動並產生更穩定的直流電源。對於需要精確功率的設備，電壓調節器（例如線性或開關調節器）可確保恆定而準確的輸出電壓。該設置通過防止電壓波動造成的損壞來提高設備的可靠性和壽命。

在家用電器中，橋樑整流器用於電視，聲音系統和計算機等設備的內部電源模塊。例如，在電視的電源中，橋樑整流器將交流電源轉換為直流電源，然後在分發到電視電路之前對其進行過濾和穩定。這確保了儘管外部電源波動，但電壓仍然保持穩定，從而保持了圖像和聲音質量。

由於復雜的操作環境，工業控制設備對電源穩定性的要求更高。這些設備中的橋樑整流器提供穩定的直流電源，並通過防壓和過電流保護等保護電路提高系統的安全性和可靠性。例如，在可編程邏輯控制器（PLC）中，橋樑整流器可以在不同的條件下穩定運行。

在路由器和開關等通信設備中，橋樑整流器可以提供高穩定性，低噪聲功率。這樣可以確保可靠的信號傳輸和設備的平穩操作。通過將AC轉換為DC並採用有效的過濾和電壓調節，橋樑整流器支持在復雜的網絡環境中可靠的通信設備性能。

電池充電器內部

橋樑整流器將AC電源轉換為電池充電器中電池充電所需的穩定直流電源。隨著便攜式設備和電動汽車的興起，可靠的電池充電器已成為必不可少的。整流器確保充電器提供恆定的電流和電壓，可滿足各種電池類型的特定需求。這種穩定的電源可實現有效的充電和延長電池壽命。

橋樑整流器通常由形成橋電路的四個二極管組成。它將AC功率的正和負半週期轉換為脈動DC功率。儘管這種脈動DC功率滿足基本要求，但它仍然波動。因此，電池充電器通常包含過濾電容器以使電壓平滑並確保更穩定的輸出。

不同的電池需要特定的充電電壓和電流。橋樑整流器與其他電路模塊結合使用，以滿足這些需求。例如，鋰電池需要精確的電壓和電流控制，以防止過度充電和過度收費。整流器集成了恆定電流和恆定電壓充電模式，並與充電控制電路合作，以提供精確的電壓和電流以優化充電過程。

除了電源轉換外，橋樑整流器還可以保護電池充電器。電源電壓可能會經歷短暫的過電壓或潮流，這可能會損壞電池和充電器。整流器形成了有效的保護機制，以及諸如定量和融合之類的保護組件。當輸入電壓超過安全水平時，保護電路會迅速切斷電源或轉移多餘的電流以保護電池和充電器。

橋樑整流器不僅用於小型設備的充電器，而且還用於高功率電動汽車充電系統中。這些系統可以處理更高的功率和電流，並且整流器可確保其可靠的性能安全有效地充電。有效的整流和電壓調節技術可以快速充電並延長電動汽車的電池壽命。

在風力渦輪機內

在風力渦輪機中，橋樑整流器將風產生的交流電源轉換為直流電源。該直流電源是隨後的功率轉換和存儲的基礎。風力渦輪機通過不同的風速產生電力，從而產生不穩定的交流電源。整流器有效地將這種波動的交流電源轉換為更穩定的直流功率，該功率易於存儲或轉換為與網格兼容的交流電源。

圖13：風力渦輪機中使用的橋樑整流器

風力渦輪發電機通常會產生三相交流電源，然後將其轉換為橋樑整流器轉換為直流電源。這種轉換穩定了功率，並降低了電壓波動的影響。糾正的直流電源可直接在電池存儲系統中使用，也可以由逆變器轉換為交流電源，以優化風力發電的利用。

在風力渦輪機內，橋樑整流器，濾清器電路和保護電路形成了全面的電源轉換和管理系統。過濾器電路使整流的直流功率平滑，減少電壓波動和漣漪，並達到穩定的輸出。保護電路可防止過電壓和過電流損壞，從而確保系統的安全性和可靠性。

由於環境條件（例如海上或山區），風力發電系統需要高可靠性和耐用性。橋樑整流器必須承受此類條件，以確保長期運行。高質量的材料和先進的製造工藝可提高整流器模塊的耐用性和穩定性，提高系統效率，降低維護成本並延長設備的使用壽命。

橋樑整流器在風力渦輪機中的應用允許有效的電源轉換和管理。這些整流器提高了能源轉化效率和功率質量，促進可再生能源的發展，並減少對化石燃料的依賴。隨著風能等清潔能源成為全球能源組合不可或缺的一部分，橋樑整流器在這種轉變中起著關鍵作用。

檢測調製信號的幅度

在電子通信系統中，有必要檢測到調製信號的幅度。此過程在射頻（RF）通信和音頻信號處理中尤為重要。橋樑整流器將交流信號轉換為直流信號，從而使振幅檢測更加容易，更準確。通過將復雜的交流信號轉換為可測量的直流電壓，整流器可實現精確的振幅檢測。

由橋電路中的四個二極管組成，橋樑整流器處理AC的正循環和負半週期，從而產生更平滑，更穩定的DC輸出。整流的直流電壓與原始信號的振幅成正比，從而可以準確測量調製信號的振幅。

橋樑整流器對於RF接收器和發射機內的幅度檢測電路至關重要。這些電路實時監視信號強度，從而為穩定和高質量的信號傳輸提供必要的調整。它們在音頻設備（例如放大器和音量控制電路）中也很常見，其中檢測音頻信號的幅度可以進行動態音量調整，以改善聆聽體驗。

為了提高振幅檢測的準確性，橋樑整流器通常與過濾和放大電路配對。過濾器電路通過去除波紋來平滑整流的直流信號，而放大器電路則增加了信號振幅，從而提高了檢測靈敏度和準確性。這種組合可與各種調製信號和頻率一起使用，為許多應用提供可靠的技術支持。

除通信和音頻設備外，橋樑整流器還用於雷達系統中，以檢測迴聲信號的幅度，有助於確定目標的距離和大小。在醫療設備中，它們有助於檢測心電圖（ECG）信號的幅度，為診斷疾病提供了有價值的數據。

將高AC轉換為低直流電壓

橋樑整流器被廣泛用於電力電子設備中，可將高AC電壓轉換為低直流電壓，以用於應用程序適配器，工業設備和各種電子設備等應用。整流器通過有效地從主電源轉換高壓AC來確保需要低壓直流電源的設備的可靠操作。

橋樑整流器通過使用四個二極管形成一個橋電路來糾正輸入交流功率的兩個半伴侶並將其轉換為脈動直流功率。儘管這種脈動直流功率包含一些連鎖反應，但隨後的過濾和電壓調節會產生穩定的低壓直流功率。濾波器電容器平移電壓波動，而電壓調節器則確保輸出電壓精確，從而確保設備性能一致。

橋樑整流器不僅執行電壓轉換，還可以保護電路。例如，在工業設備中，當轉換為低壓DC時，高壓AC可能會遇到過電壓。將整流器與過電壓防護電路和保險絲相結合可確保設備安全。如果輸入電壓超過安全水平，則保護電路會迅速切斷電源或限制電流以防止損壞。

在電源適配器中，橋樑整流器是必不可少的組件。例如，手機充電器使用橋樑整流器將220V AC轉換為DC，然後將其過濾並逐漸降低以輸出穩定的5V或9V DC以進行充電。此過程可確保安全，有效的充電並延長電池壽命。

工業設備通常需要電源內電路和控制系統的低壓直流電源。橋樑整流器將高壓工業AC轉換為合適的低壓DC，以確保設備的正常運行，例如CNC機床和電動機控制系統。散熱和效率是將高壓AC轉換為低壓直流的挑戰。由於矯正會產生熱量，因此橋樑整流器通常配備散熱器或由高效的半導體材料製成，以提高性能和耐用性。

橋樑整流器與半波整流器

橋樑整流器和半波整流器是常見的整流器類型，但在構造，性能和應用方面差異很大。了解這些差異可以幫助您為各種應用程序選擇最合適的整流解決方案。

橋樑整流器

橋樑整流器更有效，因為它會在整個交流週期中轉換功率。它利用四個在橋樑配置中排列的二極管，使其可以處理AC輸入的正和負半循環。由於使用了整個輸入電壓，因此輸出電壓更高。連接橋樑整流器時，您可以立即註意到其效率。輸出電壓更光滑，高於半波整流器的電壓。這種效率就是為什麼橋樑整流器用於高性能電源，例如電源適配器，焊接設備和工業控制系統。穩定的直流輸出非常適合需要穩定功率的應用。

半波整流器

半波整流器更簡單，只需要一個二極管才能基本整流。它僅在AC輸入的正半週期內進行，僅在此期間電流通過。負半週期被阻塞，導致脈動直流輸出僅包含正半環電流。使用半波整流器時，您會注意到它的簡單性。它很容易設置，但是輸出效率較低，電壓較低且波紋更大。這使其適用於不需要高功率質量的低功耗設備，例如簡單的充電器和低功率信號處理電路。

比較和應用

效率和穩定性：橋樑整流器提供更高的效率和穩定性。他們利用完整的交流週期，從而使DC輸出更平滑，並具有最小的紋波。與過濾電路配對時，進一步電壓中的漣漪進一步降低，提供穩定且光滑的直流電壓。這使它們適合需要高功率質量的應用。

複雜性和成本：橋樑整流器在構造方面更為複雜，需要四個二極管。但是，電子產品的進步降低了這些組件的成本和大小，使橋樑整流器更容易獲得。

簡單性和成本效益：半波整流器的結構簡單，成本較低，使其對於高功率質量並不重要的應用有利。它們是小型低功率電路的理想選擇，例如便攜式設備或低成本電子設備的電路。儘管它們具有較低的效率和較大的電壓波動，但它們的簡單性使它們成為某些用途的負擔得起的選擇。

選擇正確的整流器

在橋樑整流器和半波整流器之間進行選擇取決於應用程序的特定要求。對於高效率和穩定的輸出，橋樑整流器是最佳選擇。為了簡單性和低成本，尤其是在低功率應用中，半波整流器可能更合適。

橋樑整流器和交流開關的比較

橋樑整流器和交流開關在電力電子中起不同的作用。橋樑整流器將交流電流（AC）轉換為直流（DC），而AC開關控制AC電路的開關狀態。了解它們的功能和應用有助於有效設計和使用電子設備。

橋樑整流器

橋樑整流器將AC的正和負半循環轉換為直流。這是使用四個二極管交替進行的，以確保交流電流沿單個方向流動，從而導致脈動直流輸出。使用橋樑整流器時，您會注意到它們在整個週期中如何有效地將AC轉換為DC。輸出電壓更高，更光滑，尤其是與濾波器電容器和電壓調節器結合使用時，可以減少波動並提供穩定的直流。這些特徵使橋樑整流器非常適合電源適配器，焊接設備和工業控制系統，在該系統中需要穩定且可靠的電源。

交流開關

交流開關使用電子開關元件，例如晶閘管，雙向晶閘管或固態繼電器來控制交流電路的傳導和斷開連接。使用交流開關，您會發現他們響應迅速，使用壽命很長，並且非常可靠。它們可以以高頻操作，使其適合需要頻繁開關的應用，例如家用電器，照明系統和工業自動化控制。他們有效地管理電源分配，確保系統可以安全有效地運行。

合併應用

在某些系統中，橋樑整流器和交流開關用於復雜的電源管理和控制。例如，在不間斷的電源（UPS）系統中，橋樑整流器將輸入交流電源轉換為直流電源，以用於電池存儲和逆變器。AC開關控制電源開關，從而通過快速切換到備用電源來確保在主功率故障期間的連續電源。這種組合利用了兩個組件的優勢，以提供穩定且可靠的功率解決方案。

設計注意事項

設計和選擇橋樑整流器和交流開關涉及不同的因素。對於橋樑整流器，請考慮輸入電壓和當前規格，整流效率，熱管理和物理大小。對於交流開關，請注意電壓和當前評級，開關速度，堅固性和電磁兼容性。工程師必鬚根據特定的應用要求選擇正確的組件，以實現最佳性能和可靠性。

結論

整流器在電子和電力系統中具有重要意義。無論是半波整流器，全波整流器還是橋樑整流器，它們在不同的應用程序方案中都起著關鍵作用。由於其高效率和穩定性，橋樑整流器廣泛用於高性能電源，焊接設備和工業控制系統。半波整流器由於簡單的結構和低成本而適用於低功率電子設備。在設計和選擇整流器時，工程師需要全面考慮根據特定應用要求等因素，例如輸入電壓，當前規格，整流效率和熱管理，以確保最佳性能和可靠性。整流器的開發和應用不僅提高了電子設備的效率和穩定性，還可以促進技術進步和工業升級。

常見問題[常見問題]

1.橋樑整流器的優點是什麼？

高效率：橋樑整流器將AC循環的兩個半部分轉換為直流，使它們比僅使用AC週期的一半的半波整流器更有效。這意味著浪費了更少的能量，並且將更多的功率傳遞到負載。

較高的輸出電壓：由於橋樑整流器使用完整的AC波形，因此與半波整流器相比，所得的直流輸出電壓更高。這導致了更強大的電源。

減少的連鎖反應：與半波整流相比，全波整流過程產生的DC輸出更平滑，波紋（波動）較少。這種更光滑的輸出對於敏感的電子設備至關重要。

可靠且耐用：在橋樑配置中使用四個二極管提供了更好的可靠性和耐用性。即使一個二極管失敗，儘管效率降低，但電路仍然可以運行。

無需進行中心敲擊的變壓器：與需要中心敲擊變壓器的全波整流器不同，橋樑整流器不需要它，從而使設計更簡單，通常更便宜。

2.為什麼在橋樑整流器中使用四個二極管？

全波糾正：使用四個二極管的主要原因是實現全波糾正。這意味著使用了交流週期的正半半和負半，這增加了整流器的效率和輸出電壓。

方向控制：二極管以引導電流流動的橋樑配置排列。在AC輸入的正半週期期間，兩個二極管進行了進行，並允許電流沿一個方向穿過載荷。在負半週期期間，其他兩個二極管進行了，但它們仍然將電流引導到同一方向上。這確保了一致的直流輸出。

電壓利用率：通過使用四個二極管，橋樑整流器可以利用整個交流電壓，從而最大程度地提高功率轉換效率。每個二極管對交替進行，以確保負載總是看到單向電流。

3.橋樑整流器的缺點是什麼？

電壓下降：橋樑整流器中的每個二極管都引入了一個小電壓降（通常為矽二極管為0.7V）。使用四個二極管，這會導致總電壓下降約1.4V，從而稍微降低了輸出電壓。

複雜性：橋樑整流器電路比簡單的半波整流器更為複雜，因為它需要四個二極管而不是一個二極管。這可以增加電路設計和組裝的複雜性。

功率損失：二極管跨度的電壓下降也轉化為功率損失，這在高電流應用中可能很重要。這降低了電源的總體效率。

熱產生：二極管中的功率損失導致熱量產生，這可能需要採取其他冷卻措施，例如散熱器，以防止過熱，尤其是在大功率應用中。

4.如果將DC放入橋樑整流器，會發生什麼？

無矯正：橋樑整流器設計為通過允許電流通過一個方向通過二極管來將AC轉換為直流。如果將DC應用於輸入，則二極管不會切換或糾正電流，因為DC已經單向。

電壓下降：DC一次將通過兩個二極管（橋的每條腿中的一個），導致電壓下降約1.4V（每二極管0.7V）。這意味著輸出直流電壓將略低於輸入直流電壓。

熱產生：通過二極管的電流將由於功率耗散而產生熱量（P =I²R）。如果輸入電流高，可能會損害二極管或需要進行散熱措施，則這種熱量可能會變得重要。

可能的過載：如果施加的直流電壓明顯高於二極管的額定電壓，則可能導致二極管故障，從而導致電路故障。必須遵守適當的電壓評級以避免損壞。