整流器是非線(xiàn)性设备吗？整流的过程是什么？

2020-05-28

什么是整流器？

根据定义，整流器是一种電(diàn)气设备，它可(kě)以将断续地反转方向的AC（交流電(diàn)）转换為(wèi)DC（直流電(diàn)），而DC仅在一个方向上流动。整流器是電(diàn)路的组件，它允许電(diàn)流沿一个方向通过，同时阻止電(diàn)流沿另一方向流动。在应用(yòng)方面，您可(kě)以找到典型的台式電(diàn)源设备中使用(yòng)的整流器。

整流过程本身涉及仅允许電(diàn)子单向流动的设备。如您所知，这完美地描述了半导體(tǐ)的功能(néng)。而且，最基本的整流電(diàn)路是半波整流器。

但是，在物(wù)理(lǐ)上，整流器可(kě)以采用(yòng)多(duō)种形式，包括汞弧阀，半导體(tǐ)二极管，真空管二极管，甚至是湿化學(xué)電(diàn)池，仅举几例。

整流器的典型用(yòng)途是用(yòng)于台式電(diàn)源

整流器应用(yòng)

就应用(yòng)而言，整流器具有(yǒu)多(duō)种用(yòng)途。但是，它们通常用(yòng)作直流電(diàn)源或高压直流输電(diàn)系统中的组件。整改过程也有(yǒu)多(duō)种应用(yòng)。例如，它可(kě)以充当无線(xiàn)電(diàn)信号检测器或燃气加热系统中的火焰存在检测器。

此外，根据交流電(diàn)源的类型和整流器電(diàn)路的布置，整流器的输出可(kě)能(néng)需要进一步平滑以产生均匀且稳定的输出（電(diàn)压）。大多(duō)数整流器应用(yòng)需要稳定且恒定的直流電(diàn)压，即用(yòng)于PC，電(diàn)视和收音机的電(diàn)源。因此，為(wèi)了适应这些要求，整流器设计中集成了電(diàn)子滤波器，以平滑整流器的输出。

通常，这些電(diàn)子滤波器可(kě)以是電(diàn)容器，一组電(diàn)容器，扼流圈或扼流圈和電(diàn)阻器，通常紧随其后的是稳压器以产生稳定的電(diàn)压。

整流器装置和整流電(diàn)路的类型

在使用(yòng)硅半导體(tǐ)整流器之前，有(yǒu)基于氧化铜和基于硒的金属整流器堆，以及真空管热電(diàn)子二极管。然而，随着半导體(tǐ)電(diàn)子技术的兴起，真空管整流器的淘汰是不可(kě)避免的。迅速发展到现在，各种类型的半导體(tǐ)二极管被用(yòng)于从极低電(diàn)流到极高電(diàn)流应用(yòng)的整流。

当简单的整流还不够时，在输出電(diàn)压可(kě)变的情况下，其他(tā)设备也将投入使用(yòng)。当然，这些其他(tā)设备也能(néng)够控制電(diàn)极并提供单向電(diàn)流。此外，这些类型的大功率整流器用(yòng)于高压DC電(diàn)力传输中，并且它们结合了各种类型的硅半导體(tǐ)器件。

通常，这些类型的整流器称為(wèi)晶闸管。这些和其他(tā)受控开关固态开关有(yǒu)效地充当二极管，仅在一个方向上通过電(diàn)流。

总體(tǐ)而言，整流器電(diàn)路可(kě)以是多(duō)相或单相的，但是家用(yòng)设备中使用(yòng)的大多(duō)数低功率整流器都是单相的。同样，三相整流在工业应用(yòng)和高压直流输電(diàn)中也必不可(kě)少。

单相整流器和半波整流器

对于具有(yǒu)半波整流的单相電(diàn)源，无论极性如何，交流電(diàn)中只有(yǒu)一半会通过，而另一半则会通过。由于只有(yǒu)一半的输入波形到达输出，因此转换為(wèi)较低的输出電(diàn)压。同样，半波整流需要在单相電(diàn)源中使用(yòng)单个二极管，在三相電(diàn)源中使用(yòng)三个二极管。

通常，整流器产生的直流输出既是单向的又(yòu)是脉动的。与全波整流器相比，半波整流器产生的波纹要大得多(duō)。当然，这意味着它需要进行更多(duō)的滤波才能(néng)从其输出中消除交流频率的谐波。

单相整流器和全波整流

全波整流器将整个输入波形转换為(wèi)单极性恒定输出（正或负）。全波整流将输入波形的两个极性都转换為(wèi)脉动的DC，从而导致更高的输出電(diàn)压。

在设计方面，您可(kě)以创建一个全波整流器，该整流器具有(yǒu)四个桥接配置的二极管或两个二极管，一个中心抽头变压器和一个交流電(diàn)源，可(kě)以是没有(yǒu)中心抽头的变压器。例如，具有(yǒu)中心抽头变压器和两个背对背（阳极到阳极或阴极到阴极）的二极管的单相交流電(diàn)源可(kě)以形成全波整流器。尽管与桥式整流器相比，变压器的次级绕组需要两倍的匝数才能(néng)产生相等的输出電(diàn)压，但其额定功率仍不受影响。

多(duō)相整流器

单相整流器通常用(yòng)于家用(yòng)设备的電(diàn)源中。相反，大功率和工业应用(yòng)通常使用(yòng)多(duō)相整流器。与单相整流器一样，三相整流器也可(kě)以采用(yòng)半波電(diàn)路，全波桥電(diàn)路或使用(yòng)中心抽头变压器的全波電(diàn)路的形式。

通常，您会发现使用(yòng)晶闸管来代替二极管来调节電(diàn)压输出。此外，大多(duō)数提供直流電(diàn)的设备也会产生三相交流電(diàn)。例如包含六个二极管的汽車(chē)交流发電(diàn)机，它可(kě)以作為(wèi)全波整流器為(wèi)汽車(chē)電(diàn)池充電(diàn)。

注意：晶闸管是一种固态半导體(tǐ)器件，具有(yǒu)四层交替的P型和N型材料。此外，它仅用(yòng)作双稳态开关，当栅极接收到電(diàn)流触发并在移除電(diàn)压时停止导通时导通。此外，去除方法通常是通过反向偏压，但是也可(kě)以通过其他(tā)方式。

如果对電(diàn)源设计没有(yǒu)正确的了解，您可(kě)能(néng)会发现自己迷失在整流器领域

如今有(yǒu)许多(duō)设备的功能(néng)归功于我们称為(wèi)整流器的非線(xiàn)性设备。无论是单相配置还是多(duō)相配置，都不会存在電(diàn)视，收音机甚至PC等设备。尽管其发明可(kě)以追溯到20世纪初，但如果没有(yǒu)整流器，我们现在的情况将大為(wèi)不同。