二極管電橋是如何工作的？

硬件筆記本 · 發(fā)表于 2024-9-18 07:43:00

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二極管電橋是用于將交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC）的簡(jiǎn)單電路。在本指南中，您將了解它是如何工作的、它的用途以及如何構(gòu)建自己的。

整流二極管
二極管橋電路是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的電路，僅由四個(gè)以方形連接的整流二極管組成。二極管只允許電流沿一個(gè)方向流動(dòng)（從陽(yáng)極到陰極），這使得它非常適合從交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

您可以在下面看到通過(guò)二極管連接時(shí)交流電壓波形是如何轉(zhuǎn)換的。交流信號(hào)在正值和負(fù)值之間交替。當(dāng)該交流信號(hào)通過(guò)二極管時(shí)，只剩下正半周期。

上面的電路也稱為半波整流器，在深入研究二極管橋（全波整流器）之前，這是一個(gè)需要掌握的關(guān)鍵概念。

二極管電橋電路
二極管電橋由四個(gè)二極管組成，它們連接成一個(gè)正方形：

您可以看到 D1 和 D4 共享同一陰極，而 D2 和 D3 通過(guò)陽(yáng)極連接。這兩點(diǎn)構(gòu)成了輸出。
您還可以看到 D3 的陰極連接到 D1 的陽(yáng)極，D2 的陰極連接到 D4 的陽(yáng)極。這兩點(diǎn)構(gòu)成了輸入。

當(dāng)您將交流輸入施加到該電路時(shí)，您將獲得如下所示的整流輸出：

上一節(jié)的半波整流器只使用了正半周期，浪費(fèi)了負(fù)半周期。
作為橋式整流器連接的四個(gè)二極管通過(guò)讓正半周期流動(dòng)，同時(shí)將負(fù)半周期轉(zhuǎn)換為正半周期來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。從而利用整個(gè)交流波形。

工作原理：正半周期內(nèi)的電流
在電源的正半周期內(nèi)，二極管 D1 和 D2 可以導(dǎo)通，而二極管 D3 和 D4
則不能導(dǎo)通，因?yàn)樗鼈兪欠聪蚱玫摹Ｍㄟ^(guò)這種布置，正半周期為您提供流過(guò)電路的電流，如下所示：

工作原理：負(fù)半周期內(nèi)的電流
在負(fù)半周期內(nèi)，二極管 D3 和 D4 導(dǎo)通，而二極管 D1 和 D2
不導(dǎo)通。盡管電路現(xiàn)在接收到負(fù)半周期，但您可以在下圖中看到電流如何以與以前相同的方向流過(guò)負(fù)載（輸出）。這就是該電路如何將負(fù)半周期變成正周期的方式。

二極管電橋與中心抽頭電橋整流器
二極管電橋不是唯一的全波整流器，還有另一種稱為“中心抽頭電橋”的通用電路。它允許交流信號(hào)的正半周期流動(dòng)，并將負(fù)半周期轉(zhuǎn)換為正信號(hào)。關(guān)注公眾號(hào)：硬件筆記本。
如下圖所示，中心抽頭整流器僅使用兩個(gè)二極管和一個(gè)中心抽頭變壓器即可實(shí)現(xiàn)全波整流。

與二極管電橋相比，中心抽頭電橋由于其特殊配置而表現(xiàn)出更低的效率、有限的額定電壓、更多的元件數(shù)量、更大的尺寸、更高的成本以及更低的靈活性。
應(yīng)用
二極管電橋最常見的應(yīng)用是直流電源。以下是 5V 直流線性電源電路的示例：

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