一文详解全波整流的过程

全波整流

当使用交流正弦信号作为整流输入时，使用全波整流过程可以将直流输出提高到100%电平。

实现这一目标的最著名和最简单的过程是采用如下所示的4二极管桥式整流器网络。

当正输入周期经过t = 0至T/2周期时，二极管两端的输入交流信号和二极管输出的极性如下所示：

在这里，我们可以看到，由于二极管网络在电桥上的特殊布置，当D2、D3导通时，相反的二极管D1、D4保持反向偏置并处于关断状态。

该整流过程通过D2、D3产生的净输出直流如图所示。由于我们想象二极管是理想的，因此输出为 vo = vin。

现在，同样，对于输入信号二极管D1的负半周期，D4导通，二极管D2，D3进入OFF状态，如下图所示：

我们可以清楚地看到，桥式整流器的输出已将输入交流的正半周和负半周转换为中心轴上方的两个直流半周。

由于轴上方的这个区域现在是半波整流获得的区域的两倍，因此输出直流也将变成两倍的幅度，如下公式计算：

Vdc = 2（0.318Vm）

或

Vdc = 0.636Vm （全波）

如上图所示，如果使用硅二极管代替理想二极管，则在导线上应用基尔霍夫电压定律将得到以下结果：

vi - VT - vo - VT = 0，vo = vi - 2VT，

因此，输出电压峰值vo将为：

最大功率 = Vm - 2VT

在 V 》》 2VT 的情况下，我们可以使用前面的方程以相当高的精度获得平均值：

V 直流 ≅ - 0.636（Vm - 2VT），

再一次，如果我们的Vm明显高于2VT，则可以简单地忽略2VT，方程可以求解为：

直流≅ - 0.636（虚拟机）

PIV （峰值反向电压）

在设计整流器电路时，二极管的峰值反向电压或（PIV）额定值（有时也称为峰值反向电压（PRV）额定值）成为关键参数。

它基本上是二极管的反向偏置电压范围，不能超过，否则二极管可能会通过过渡到称为齐纳雪崩区域的区域而击穿。

如果我们将基尔霍夫电压定律应用于半波整流器电路，如下所示，它只是解释了二极管的PIV额定值必须高于用于整流器输入的电源输入的峰值。

对于全桥整流器，PIV额定值的计算与半波整流器相同，即：

PIV ≥ Vm，因为 Vm 是施加到连接负载的总电压，如下图所示。

全桥整流网络求解实例

确定以下二极管网络的输出波形，并计算网络中每个二极管的输出直流电平和安全PIV。

解决方案：对于正半周期，电路的行为如下图所示：

我们可以通过以下方式重新绘制它，以便更好地理解：

这里，vo = 1/2vi = 1/2Vi（max） = 1/2（10 V） = 5 V

对于负半周期，二极管的导通作用可以互换，这将产生如下所示的输出vo：

电桥中缺少两个二极管会导致直流输出减少，其幅度为：

Vdc = 0.636（5 V） = 3.18 V

这与我们从具有相同输入的半桥整流器获得的完全相同。

PIV将等于R两端产生的最大电压，即5 V，或用相同输入整流的半波所需电压的一半。