什麼是整流電路

將交流轉換為單一方向流動之電流(直流)的電路。有以二極體去除負半週的半波整流電路、以4個二極體組成的橋式電路使兩個半週都朝同一方向的全波整流電路,以及以6個二極體整流三相交流的三相全波整流電路等。輸出含有漣波,因此以平滑電容或電感使其接近直流。若以閘流體取代二極體,就能以觸發角調整輸出電壓。

日文名稱: 整流回路

「整流電路」出現在3領域的11道練習題中(電力電子電路, PN接面與二極體, 功率半導體等)。

這個名詞所屬的領域: 電力電子電路

平均值與漣波

將有效值V的正弦波全波整流後,波形的平均值為 (2√2/π) × V ≈ 0.90V,半波整流則約為0.45V。漣波的基本頻率在半波整流時與電源相同,全波整流時為2倍,三相全波整流時為6倍,頻率越高越容易平滑。三相全波整流輸出的平均值約為線電壓有效值的1.35倍,200 V的三相交流可得到約270 V的直流。

以電容平滑時的輸入電流

在二極體後方放置大型平滑電容時,輸出電壓會保持在最大值附近,但二極體只在輸入電壓高於電容電壓的波峰附近短時間導通。因此輸入電流成為寬度很窄的脈衝,含有大量諧波,功率因數大幅下降。為此會使用功率因數校正電路(PFC電路)。

元件的選擇

商用頻率的整流使用一般整流用的矽二極體。切換式電源的高頻整流,則使用逆向恢復快的快速恢復二極體,或順向電壓低的蕭特基二極體;想進一步降低損耗時,則採用以MOSFET整流的同步整流。在橋式電路中電流總是通過2個二極體,因此在大電流時,順向電壓造成的損耗與散熱設計十分重要。

練習整流電路的題目

關於由4個二極體構成的橋式整流電路的作用,下列何者正確?

  1. A將直流轉換為交流
  2. B放大訊號
  3. C將交流全波整流,成為單一方向流動的電流(脈動電流)
查看答案與解析

正確答案:C. 將交流全波整流,成為單一方向流動的電流(脈動電流)

在橋式整流電路中,正半週與負半週分別由不同的2個二極體導通,無論哪個半週,負載上的電流方向都相同(全波整流)。電流總是通過2個二極體,因此會有約1.4 V的電壓降。輸出會脈動,所以要用電容平滑後作為直流電源使用。漣波的頻率為輸入的2倍(50 Hz時為100 Hz),比半波整流更容易平滑。

將正弦波交流輸入由1個二極體與電阻構成的半波整流電路時,輸出為下列何者?

  1. A交流原樣輸出
  2. B負半週也被反轉為正後輸出
  3. C只輸出正或負其中一個半週
查看答案與解析

正確答案:C. 只輸出正或負其中一個半週

在半波整流電路中,只有二極體為順向的半週有電流流通,其餘半週被截斷,因此輸出只有單側的半週。輸出的峰值比輸入的峰值低了二極體的順向電壓(約0.7 V)。雖然只需1個零件,但只能利用輸入功率的一半,且漣波頻率與輸入相同而不易平滑,因此電源主要使用全波整流。

常見問題

全波整流與半波整流哪一個比較好?

幾乎所有的電源都使用全波整流。由於利用兩個半週,平均值變為2倍,漣波頻率也變為2倍而容易平滑,而且變壓器中不會流過直流成分,鐵心也不會被單向磁化。半波整流所需零件較少,只用於非常小電流的用途。

以直流電壓表量測整流後的電壓,會顯示多少V?

顯示平均值的一般直流電壓表,對有效值100 V的輸入,未平滑的全波整流輸出約顯示90 V。加上平滑電容且負載很輕時,輸出電壓會接近最大值約141 V。

解析中的「整流電路」

出現「整流電路」的題目(11題)

  1. 關於由4個二極體構成的橋式整流電路的作用,下列何者正確?
  2. 將正弦波交流輸入由1個二極體與電阻構成的半波整流電路時,輸出為下列何者?
  3. 在整流電路的輸出並聯電容,其主要目的為下列何者?
  4. 對以4個二極體組成的單相橋式整流電路施加交流時,關於某一個半週中電流流經路徑的說明,正確的是下列何者?
  5. 關於以6個二極體組成的橋式電路整流三相交流的三相全波整流電路,其輸出特徵的說明,正確的是下列何者?
  6. 將有效值100 V的正弦波交流以理想二極體的橋式電路全波整流。沒有平滑電容時,最接近輸出電壓平均值的是下列何者?
  7. 假設在漣波的一個週期內,負載電流全部由電容供應來估算。將50 Hz的交流全波整流,以10,000 µF的平滑電容平滑,並對負載流過固定的2 A電流時,輸出電壓的漣波(峰對峰)大約是下列何者?
  8. 以使用閘流體的單相全波整流電路對有效值200 V的單相交流進行相位控制,供電給電阻負載。觸發角為60°時,最接近輸出電壓平均值的是下列何者?
  9. 二極體只讓電流單方向良好流通、在逆向幾乎不流通的性質稱為什麼?
  10. 關於電源電路所使用的功率因數校正(PFC)電路之目的,下列何者正確?
  11. 在輸入電流不是正弦波而含有大量諧波的電源裝置中,即使電流的基本波與電壓同相,功率因數也不為1,其理由正確的是下列何者?

出現這個名詞的比較

相關名詞

有效值 平滑電容 功率因數校正 功率因數 變壓器 三相交流 閘流體 升壓轉換器 虛功率 升降壓轉換器

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