相对于半波整流技术,全波整流的应用显得更为广泛。在实际应用中,如LED灯电源板、各种适配器以及直流电源模块等,均采用了全波整流技术。
全波整流,常被称为桥式整流,它由四个精密二极管构成,如图所示:
在图中,D1至D4组成了全波整流的桥臂,其构造类似于惠斯登电桥,因此习惯上称之为桥式整流。
当次级绕组u2的电压波形处于正半轴时,D1和D3会导通,而D2和D4则会截止。相反,当u2的电压波形处于负半轴时,D2和D4将导通,而D1和D3则会截止。这就是桥式整流的具体工作机制。
桥式整流电路的整流过程是连续的,与半波整流不同,它不会滤除负半轴波形,从而避免了断层式的脉动。通过观察其整流波形可以清晰地了解其工作状态,如图所示。
在D1和D3导通,D2和D4截止时,即u2处于正半轴的情况下,忽略D1、D3的管压降,我们可以得到U0等于u2。当u2处于负半轴时亦是如此,此时U0则为负u2。
交流电的有效值与直流电的平均值是两种不同的度量方式。在整流出的直流电中,我们需要计算其平均值。经过计算,我们可以得知U0等于0.9倍的U2,其中U0是平均值,而U2则是有效值。
那么,为什么会有0.9倍的差异呢?在半波整流电路中,U0仅占U2的45%。这是因为直流电的平均值与所包围的面积成正比。从断层脉动波变为连续脉动波后,其面积增大了整整一倍。
一旦我们了解了直流电压的平均值U0,便可以通过欧姆定律求得直流电流I0。由于四个二极管两两导通,因此每个二极管上的平均电流应为I0的一半。它们所能承受的最大反向电压仍然是u2的最大值,即√2倍的U2。这为选择二极管提供了依据。
在桥式整流电路中,有几个关键点需要注意。如果桥式整流电路中的一个桥臂出现断路,那么全波整流将变为半波整流,其波形与半波整流波形相同,直流输出电压也将减半,导致电路无法正常工作。四个二极管的极性必须正确连接。如果接错,可能会导致电源短路,尤其是在变压器的输出端。为避免短路,最好选择封装好的整流模块。
如果在运行过程中二极管发生击穿,那么该桥臂将短接,同样可能导致电源短路。有必要在整流侧施加保护措施,以防止其他器件损坏或引发火灾。这种情况在实际应用中并不罕见,例如在LED灯的电源板中,二极管击穿的情况就时有发生。