二极管整流电路基础知识详解

二极管整流电路包括：

二极管整流电路 半波整流器 全波整流器 双二极管全波整流器 全波桥式整流器 同步整流器    

二极管整流电路是电子设备中使用的关键电路之一。它们可用于开关模式电源和线性电源、射频信号解调、射频功率检测等。

二极管整流电路有几种不同类型，每种都有自己的优点和缺点。决定使用哪种类型的二极管电路取决于给定的情况。

二极管电路符号

二极管整流电路基础知识

任何整流电路中的关键元件自然是所使用的一个或多个二极管。这些器件的独特之处在于只允许电流在一个方向上通过，并阻止电流在另一个方向上流动。

有趣的是，安布罗斯·弗莱明（Ambrose Fleming）发明了第一种形式的二极管 - 热离子二极管 - 称他的版本为阀门，因为它是单向作用。半导体二极管现在执行相同的功能，但占用的空间很小，通常只是成本的一小部分。

PN二极管VI特性

半导体二极管具有如图所示的特性。在正向方向上，二极管两端需要一个小电压才能导通，这称为导通电压。

实际导通电压取决于二极管整流器的类型和所用材料。对于标准硅二极管整流器，此导通电压约为 0.6 伏。锗二极管的导通电压约为 0.2 - 0.3V，硅肖特基二极管的导通电压相似，即在 0.2 - 0.3V 范围内。

在相反方向上，二极管整流器将通过非常小的电流。漏电流很小，但对于现在使用的整流二极管来说，这通常可以忽略不计。

然而，值得记住的是，随着反向电压的增加，二极管最终会击穿。击穿电压通常远高于导通电压 - 图上的刻度已在相反方向上改变（压缩），以说明反向击穿的发生。

对于功率整流应用，通常使用功率二极管或肖特基二极管。对于信号整流，可以使用小点接触二极管、信号二极管或肖特基二极管。肖特基二极管较低的正向导通电压对于射频检波二极管来说是一个明显的优势，因为射频检波二极管的信号电平可能很小，甚至导通电压电平也非常重要。但是，反向漏电流特性不如普通硅二极管。

二极管封装

半导体器件采用多种封装。它们可作为引线二极管使用，一些小信号二极管采用含铅玻璃封装，而另一些则采用塑料引线封装。

二极管电路符号和二极管物理方向

对于更高功率的应用，一些二极管采用封装，可以用螺栓固定在散热器上。这些器件适用于电流非常高的电路设计，在这些电路设计中，由于正向压降和消耗的电流，可能会耗散大量热量。

此外，还有多种表面贴装二极管可供选择。随着自动化生产的日益普及，表面贴装技术和表面贴装二极管的使用也越来越多。当然，它们的功耗可能不足以满足高功率设计，但它们仍然适用于许多电子电路设计。

另一种类型的二极管封装是桥式整流器。它由单个封装中的四个二极管组成，以提供全波整流器。这些桥式整流器非常有用，因为它们意味着只需要一个器件，而不是四个器件。

二极管整流器动作

二极管的作用是只允许电流沿一个方向流动。因此，如果将交替波形施加到二极管上，则它只允许传导超过一半的波形。剩下的一半被阻止。

二极管的整流作用

二极管整流器电路配置

可以使用多种不同配置的二极管整流器电路。这些不同的配置各有优缺点，因此适用于不同的应用。

半波整流电路：这是最简单的整流器形式。通常只使用一个二极管会阻塞一半的周期，并允许通过另一个二极管。因此，仅使用一半的波形。

虽然该电路的优点是简单，但缺点是整流信号的连续峰值之间有较长的时间。这使得平滑效果降低，并且更难实现高水平的纹波抑制。

该电路不用于任何电源应用，更常用于信号检测和电平检测应用。

桥式全整流电路：这是一种特殊形式的全波整流器，在桥式拓扑中使用四个二极管。桥式整流器应用广泛，特别是用于功率整流，它们可以作为包含以桥式格式连接的四个二极管的单个组件获得。

这种格式使用四个二极管，每个周期的一半有两个导通。这确实意味着有两个二极管压降可以耗散一些功率，但节省了对中心抽头变压器的要求，从而节省了大量成本。此外，二极管不需要像两个二极管配置中使用的二极管那样具有如此高的反向额定电压。

鉴于存在两个二极管压降，该电路很少用于信号检测应用。但是，它非常适合用于线性电源，在许多情况下也适用于开关模式电源。

同步整流电路：同步或有源整流器使用有源元件代替二极管来提供开关。这克服了二极管损耗，并显著提高了效率水平。

鉴于同步整流器可以提供更高的效率水平，它们在高效开关模式电源中的应用非常广泛。它们的复杂性远远超过可达到的更高效率水平。

鉴于不同类型的整流电路种类繁多，使用哪种类型是有很好的选择。在许多情况下，这取决于所需的性能水平，并且在大多数情况下，需要一种形式的全波整流器。由于桥式整流器的可用性和低成本，这通常是最便宜的选择，而不是节省二极管，然后需要一个中心胶带变压器>。

随着现代电源对效率的要求越来越高，许多设计人员都在寻求使用同步整流器。尽管它们更复杂，因此成本更高，但这种成本通常值得它们在提高效率水平方面带来的回报。

审核编辑：黄飞