全波整流器比半波整流器好吗?

电器工程 电源 二极管 整流器
2022-01-02 20:33:58

我很好奇基于半波整流器或全波整流器的直流电源之间是否存在实际差异。

我的意思是我有几个小型直流电源单元,每个应该提供 12V 0.1A。它们都有一个240V->18V的变压器,然后是1个二极管或4个二极管,然后是78L12(0.1A稳压器)和一个或两个电容器(通常为220uF或470uF)。

我的问题是,当添加一个 470uF 电容器和 78L12 时,电源是否可以仅使用半波整流器(单个二极管)提供高质量的直流电压,或者桥式整流器(4 个二极管)是否更好。

我还有一个基于齐纳二极管而不是 7812 稳压器的旧 12V 0.2A 电源。它也有 18V 只连接一个二极管,然后是 33R 电阻器,将电流限制在 0.2 安培,然后是齐纳二极管与一个 1000uF 电容器并联。再说一遍:那里有 4 个二极管会更好,还是由于 1000uF 电容器,这里的半波整流足够好?

(我所有的电源都工作得很好,我只是好奇这些东西“为什么”和“如何”工作。)

更新:

我发现了两个更有趣的信息:

  1. 对于每 0.1 安培(或更多)的输出,电容应约为 500 uF。这适用于全波整流器。由于我在半波整流器中看到了相同的值,这还不够,而且它们的设计很糟糕。

  2. 当我们想用一个简单的变压器组合 5V/12V 输出(或任何其他两个电压)时,不能使用 4 二极管整流,因为它不能为两个不同的电路提供公共接地。(一个更复杂的实际例子:我有一个电源,从变压器-7/0/+7/+18伏特的四根输出线。然后它使用2二极管整流得到全波7V输出,1二极管整流得到半波18V输出。18V线不能在这里“升级”为4二极管整流。)

4个回答

如果设计得当,任何一个都可以正常工作。如果您有一个为 7805 供电的哑整流器电源,那么整流器部分需要做的就是保证满足 7805 的最小输入电压。

问题是这样的电源只在线路周期峰值时为输入电容充电,然后 7805 将在峰值之间将其耗尽。这意味着电容需要足够大,以便在最坏情况下的电流消耗下仍能在峰值之间的最长时间内提供最小的 7805 输入电压。

全波整流器的优点是同时使用了正负峰值。这意味着上限的充电频率是两倍。由于自上一个峰值以来的最长时间更短,因此上限可以更短以支持相同的最大电流消耗。全波整流器的缺点是它需要 4 个二极管而不是 1 个,并且损失了一个二极管的电压降。二极管既便宜又小,所以大多数时候全波整流器更有意义。制作全波整流器的另一种方法是使用中心抽头变压器次级。中心接地,每端有一个二极管连接到原始正极电源。这种全波整流只需在路径中使用一个二极管压降,但需要更重且更昂贵的变压器。

半波整流器的一个优点是交流输入的一侧可以直接连接到与直流输出相同的地。当交流输入是变压器次级时,这无关紧要,但如果交流已经以地为参考,这可能是一个问题。

简化解释:

理想的半波整流器仅“使用”交流波形的一半(因此称为半波)。

来自维基百科的半波整流器

理想的全波桥式整流器将使用整个交流波形。

来自维基百科的全波整流器

理想的全波整流器(带有中心抽头变压器)也将使用整个交流波形。

来自维基百科的另一个全波整流器

您可以看到,对于半波整流器,每隔一个交流周期就会跳过一次,从而在输出波形中留下一个间隙。对于全波整流器,由于使用了整个波形,因此没有间隙(有效输出频率增加一倍)。

如果将这些波形应用于电容器,您可以非常清楚地看到,对于半波整流器,为了保持干净的 DC,电容器需要足够大以在那个大间隙期间保持电压。对于全波整流器,由于有更多的“峰值”,因此电容可以比相同功率水平的半波整流器小。

对于你的问题,一个设计合理的半波整流器应该有一个足够大的电容器来维持调节,尽管只使用了一半的交流波形,所以调节应该很好。无需使用桥接器“升级”电路。

澄清一下,进行降压的变压器仅适用于交流电。整流器将交流电转换为直流电,这并不是说电压没有变化,只是电流不是双向的。全波整流器绝对比半波整流器更棒,因为它们在周期的两个半波都为您提供电力。他们甚至可以纠正直流极性反转!

我在 70 年代后期学到的经验法则是 60 Hz 时每安培 2000 uF。那位讲师还解释说,从历史上看,由于成本是基于使用真空管汞整流器,而且铜和钢制成的变压器组件价格便宜,因此设计一个或两个整流器是一个经济决策。时间可以改变工程决策的经济基础。