交流整流器效率

整流电路类型

整流器是用来进行这种转换的设备。

整流器有两种类型:半波整流器和全波整流器。全波整流器进一步分为中心抽头全波整流器和桥式整流器。

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半波整流

基本半波整流电路和输入输出波形如图所示。半波整流器只在正半周期内导电。它只允许一半的交流波形通过负载，RL，因此，名称半波整流器。在正半周期内，二极管正向偏置，将充当短路，允许波形通过负载。在负半周期内，二极管反向偏置，将作为开路。

半波整流器的效率

整流效率定义为直流功率与输入交流功率之比。

整流效率，η =直流输出功率/交流输入功率

Idc= Im / π

直流输出功率为:Pdc= I2dc × RL = (Im / π)2 × RL

交流输入功率为:Pac= I2rms(rf + RL)，其中rf为二极管电阻。

对于半波整流波:Irms= Im / 2

因此，Pac=(Im/2)2 × (rf+RL)

因此整流效率，η =直流输出功率/交流输入功率

= [(Im/π)2xRL] / [(Im/2)2x(rf+RL)]

= 0.406 RL/ (rf + RL)

= 0.406 / (1+rf/RL)

当rf与RL相比可以忽略不计时，效率将达到最大值

因此，最大整流效率= 40.6%。这意味着只有40.6%的输入交流功率转换为直流功率。

全波整流

中心轻按全波整流器

图中显示了一个带有两个二极管和一个变压器的中心抽头全波整流电路。中心丝锥作为接地或零电压参考点。与半波整流器不同，输入的正半周和负半周都是在两个二极管和一个中心抽头变压器的帮助下使用的。在交流输入的正半周期内，A端为正极，B端为负极。因此，二极管D1将正向偏置，二极管D2将反向偏置。电流将沿着AD1CEFG流动。正半周期将出现在RL上，如图2波形所示。

在负半周期中，B端变成正电，A端变成负电。二极管D1将反向偏置，二极管D2将正向偏置。电流将沿着BD2CEFG流动。

Idc= 2 Im /π = 2 Vm /π RL

Irms= Im /√2 = 0.707 Im

整流效率，η = Pdc / Pac

= I2dcRL/ I2rms (rf + RL)

= 0.812 / [1+ (rf / RL)]

= 81.2%，如果二极管电阻rf与RL相比可以忽略不计。

中心抽头全波整流器的效率是半波整流器的两倍。

桥式整流器

桥式整流器是直流电源中最常用的电路。它由四个二极管D1到D4组成，如图所示，连接的形成桥的．在正输入半周期内，A端为正电，B端为负电。二极管D1和D3将变为正向偏置，而D2和D4将变为反向偏置。电流将沿着ACFGEDB流动，在负载电阻RL上产生一个下降。在负输入半周期内，B端为正极，A端为负极。二极管D2和D4将成为正向偏置，二极管D1和D3将成为反向偏置。电流将沿着BDFGECA流动。在交流输入的两个半周期内，电流沿同一方向FG流过负载电阻RL。

桥式整流效率，η = Pdc / Pac

= 81.2%(计算公式与中心抽头全波整流器相同)

这意味着全波桥式整流器的效率也是半波整流器的两倍。

参考资料及图片

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参考文献

《基础电子学》，B.L.Theraja著，Chand (S.) & Co Ltd.，印度，2007(平装版)

Bright Hub公司:如何建立一个桥式整流器， Swagatam Majumdar

微孢子虫(Microsemi Scottsdale):整流桥和双整流器，肯特·沃尔特斯(PDF)