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分享二极管的用法4

高工
2026-10-10 17:11:03     打赏


非常经典的单相桥式整流电路带有电容滤波。


 电路组成

AC输入端:输入交流电通常来自变压器降压后的交流电。

D3桥式整流器:由四个二极管组成的桥式整流堆。图中标记了:

2脚:交流输入端(~)

3脚:交流输入端(~)

4脚:直流输出正极(+)

1脚图中可能标注为负极侧:直流输出负极(-)

C2滤波电容:并联在直流输出端,用于平滑电压。


 工作原理

整流过程(把交流变直流)

交流电在正半周和负半周时,电流流经的二极管路径不同:

正半周:假设AC上端为正,下端为负。电流从上端AC流入,经过D3的2脚,穿过左上方的二极管,从4脚(+)流出,经过负载(C2),再流回D3的1脚(-),最后经过右下方的二极管从3脚流出回到AC下端。

负半周:AC上端为负,下端为正。电流从下端AC流入,经过D3的3脚,穿过右上方或根据内部结构对应的二极管,从4脚(+)流出,经过负载,再流回1脚,最后经过左下方的二极管从2脚流出回到AC上端。

结果:无论交流电是正半周还是负半周,在输出端4脚和1脚之间始终能得到单一方向的脉动直流电即上正下负。


滤波过程把脉动变平滑

整流后的电压是“波浪形”的脉动直流电。

并联的电容 C2 利用其充放电特性来平滑电压:

当整流输出电压升高时,电容充电,储存电能。

当整流输出电压降低时过了波峰,电容放电,向负载补充电能。

这样,负载两端的电压就会变得相对平稳,接近一条直线,纹波大大减小。


 电路特点

全波整流:利用了交流电的正负两个半周,效率比半波整流高一倍。

输出电压高:在未加滤波电容时,输出直流电压平均值约为输入交流电压有效值的 0.9倍;加上电容滤波后,空载时输出电压可达输入交流电压的峰值(约 1.414倍)。

对二极管的要求:每个二极管承受的反向电压等于输入交流电压的峰值即 2 U in ,而流过二极管的平均电流只有负载电流的一半。


电容滤波的特点:

优点:电路简单,成本低,能有效减小输出电压的纹波。

缺点:输出电压受负载影响较大(负载电流越大,电压下降越多),且电容充电瞬间会产生较大的浪涌电流,可能对二极管造成冲击。

应用:这是最基础、最常见的电源电路之一,广泛应用于各种小功率电子设备(如充电器、适配器)的电源前级。

image.png


二极管或门电路(Diode OR Gate),在电路设计中常被称为二极管隔离电路或双输入电源切换电路。


电路组成

IN1、IN2:两个独立的输入电源或信号输入端。

D4、D5:两个整流二极管或开关二极管。

OUT:公共输出端。

两个二极管的阳极三角形底边分别接IN1和IN2,阴极竖线端连接在一起,作为OUT输出。


工作原理

这个电路的核心逻辑是谁电压高,谁就导通,具体分三种情况:

当 IN1 有电,IN2 无电或电压很低时:

D4 正向导通,电流从 IN1 流向 OUT。

D5 反向截止因为 OUT 的电压高于 IN2,阻止电流倒灌回 IN2。

此时 OUT 由 IN1 供电。

当 IN2 有电,IN1 无电或电压很低时:

D5 正向导通,电流从 IN2 流向 OUT。

D4 反向截止,阻止电流倒灌回 IN1。

此时 OUT 由 IN2 供电。

当 IN1 和 IN2 同时有电时:

电压较高的那个二极管会优先导通 IN1 > IN2,则 D4 导通,D5 截止。

此时 OUT 的电压约等于较高输入电压减去二极管的导通压降,通常硅管约 0.7V,肖特基管约 0.3V。

另一个二极管处于反向截止状态,防止高电压向低电压输入端倒灌。


电路特点

优点:

电源隔离防倒灌:这是它最核心的作用。它允许两个电源同时接入,但互相不影响。比如主电源和备用电池,当主电源掉电时,电池自动接管,而不会向主电源反向充电。

自动切换无缝切换:不需要复杂的控制芯片或机械继电器,依靠二极管单向导电性即可实现自动切换,响应速度极快。

电路极其简单:成本极低,只需要两个二极管。


缺点:

有电压降损耗:二极管导通时会有 0.3V~0.7V 的压降。如果输出电流较大,这个压降会导致明显的功率损耗发热和输出电压降低,例如 5V 输入,输出可能只有 4.3V。

无法实现“并联供电”:当两个输入同时存在时,由于电压差,通常只有一个二极管导通,另一个截止。如果想让两个电源同时向负载供电均流,这个电路无法做到。


常见应用场景:

备用电源切换:主电源和锂电池备用电源的自动切换。

多路信号选择:在逻辑电路中实现“或”的逻辑功能只要有一路有信号,输出就有信号。

防止电源反接:在电路输入端串联一个二极管,防止电源正负极接反烧毁电路虽然图中是两个输入,但原理一致。

image.png


总结

两种基础电路。单相桥式整流电容滤波电路:由四个二极管和电容组成,将交流电转换为平稳直流电,全波整流效率高,空载电压可达输入峰值,但负载能力较差、有浪涌电流。二极管或门电路:两个二极管构成双输入电源切换,利用单向导电性实现自动隔离防倒灌,电路简单、切换快,但存在0.3~0.7V压降,无法并联均流。两者广泛用于小功率电源和备用电源切换。


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