好的,整流二極管是電子電路中非?；A(chǔ)和重要的元器件,其核心作用是利用單向?qū)щ娦?只允許電流從陽(yáng)極流向陰極)?以下是總結(jié)的需要使用整流二極管的典型情況:
- 交流電轉(zhuǎn)直流電(AC-DC轉(zhuǎn)換) - 核心應(yīng)用
情況描述: 這是整流二極管最根本?最常見(jiàn)的用途?當(dāng)電路或設(shè)備需要直流電源(如電池供電?大多數(shù)電子元器件工作所需),但輸入是交流電(如市電220V/110V)時(shí)?
為何要用: 交流電的電流方向是周期性變化的?整流二極管像一個(gè)“單向閥門”,只允許交流電的正半周(或負(fù)半周,取決于電路連接)通過(guò),而阻擋反向電流?通過(guò)特定的電路結(jié)構(gòu)(如半波整流?全波整流?橋式整流),可以將交流電轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電,再通過(guò)濾波電容平滑后得到可用的直流電壓?
典型應(yīng)用: 手機(jī)充電器?筆記本電腦電源適配器?臺(tái)式電腦電源(內(nèi)部)?家電控制板電源部分?工業(yè)設(shè)備電源模塊?電動(dòng)車充電器等任何需要將市電轉(zhuǎn)化為設(shè)備內(nèi)部所需直流電壓的地方?橋式整流電路(由4個(gè)整流二極管構(gòu)成)是最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)方式?
- 防止電源反接(反極性保護(hù))
情況描述: 當(dāng)設(shè)備使用電池或外接直流電源供電時(shí),如果操作者不慎將電源正負(fù)極接反?
為何要用: 反接的電源會(huì)對(duì)電路中不耐反向電壓的元器件(如電解電容?IC芯片等)造成嚴(yán)重?fù)p壞甚至燒毀?在電源輸入端串聯(lián)一個(gè)整流二極管(陽(yáng)極接電源正極輸入點(diǎn),陰極接電路正極),電流正常流入時(shí)導(dǎo)通;一旦電源反接,二極管因反向偏置而截止,如同斷開電路,有效保護(hù)了后級(jí)電路?
典型應(yīng)用: 電池供電的便攜設(shè)備(玩具?手持儀器)?需要外接直流電源的設(shè)備(如開發(fā)板?某些電機(jī)驅(qū)動(dòng)器)的輸入保護(hù)電路中?
- 在開關(guān)電源中續(xù)流
情況描述: 在開關(guān)電源(如Buck降壓?Boost升壓電路)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)(如H橋)中,當(dāng)控制開關(guān)(通常是MOSFET)關(guān)斷時(shí)?
為何要用: 電路中存在感性元件(電感?電機(jī)線圈)?根據(jù)楞次定律,當(dāng)電流試圖減小時(shí),感性元件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)(反向電壓)試圖維持原電流方向?這個(gè)反向高壓可能擊穿開關(guān)管?并聯(lián)在電感或線圈兩端的整流二極管(稱為續(xù)流二極管或飛輪二極管)為這個(gè)反向電流提供了一個(gè)低阻抗的泄放回路,保護(hù)了開關(guān)管,并將儲(chǔ)存的能量回饋給負(fù)載或電源?
典型應(yīng)用: DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器模塊?步進(jìn)電機(jī)/直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器?繼電器線圈保護(hù)電路?
- 信號(hào)峰值檢測(cè)與解調(diào)
情況描述: 需要提取交流信號(hào)(如音頻信號(hào)?無(wú)線電信號(hào))的峰值電壓或?qū)φ{(diào)幅信號(hào)進(jìn)行解調(diào)(檢波)?
為何要用: 利用其單向?qū)щ娦?只允許信號(hào)的正向部分(超過(guò)二極管導(dǎo)通壓降的部分)通過(guò)并給電容充電?電容上的電壓就近似反映了輸入信號(hào)的峰值(峰值檢測(cè))?在調(diào)幅收音機(jī)中,二極管檢波器正是利用此原理從載波中提取出音頻信號(hào)(解調(diào))?
典型應(yīng)用: 簡(jiǎn)單的峰值檢測(cè)電路?調(diào)幅收音機(jī)檢波電路?部分傳感器信號(hào)調(diào)理電路?
- 電壓隔離(在特定電路中)
情況描述: 在某些需要防止電壓反向或需要單向隔離的電路中?
為何要用: 雖然不如光耦或繼電器隔離徹底,但在一些對(duì)隔離要求不高或成本敏感的場(chǎng)景,串聯(lián)二極管可以阻止反向電壓或電流從一個(gè)電路部分流向另一部分,起到簡(jiǎn)單的電壓阻斷或“或門”作用(如冗余電源備份電路)?
典型應(yīng)用: 簡(jiǎn)單邏輯電平隔離?冗余電源輸入選擇?防止信號(hào)反饋?
- 在發(fā)電機(jī)/交流電源中提供直流輸出
情況描述: 小型發(fā)電機(jī)(如自行車發(fā)電機(jī)?汽車交流發(fā)電機(jī))?太陽(yáng)能電池板(本質(zhì)是直流,但某些控制器或連接方式可能涉及)需要輸出直流電?
為何要用: 發(fā)電機(jī)通常產(chǎn)生交流電,太陽(yáng)能電池板單體是直流但串聯(lián)后可能需防反流?整流二極管用于將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電整流為直流電供蓄電池充電或設(shè)備使用(汽車發(fā)電機(jī)內(nèi)部有整流橋)?在太陽(yáng)能電池板串聯(lián)電路中,旁路二極管用于防止某個(gè)板子被遮擋時(shí)成為負(fù)載消耗能量,而阻塞二極管則防止夜間蓄電池電流倒灌回電池板?
典型應(yīng)用: 汽車?摩托車發(fā)電機(jī)整流器,小型風(fēng)力/水力發(fā)電機(jī)輸出整流,太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中的旁路二極管和阻塞二極管?
總結(jié)關(guān)鍵點(diǎn)(何時(shí)考慮使用):
你需要將交流電變成直流電時(shí)?
你需要阻止電流反向流動(dòng),保護(hù)電路免受反接損壞時(shí)?
電路中存在電感/線圈,需要在開關(guān)斷開時(shí)為電流提供續(xù)流通路以保護(hù)開關(guān)管時(shí)?
你需要檢測(cè)交流信號(hào)的峰值或解調(diào)調(diào)幅信號(hào)時(shí)?
你需要在一個(gè)方向上隔離電壓或電流時(shí)(簡(jiǎn)單應(yīng)用)?
你需要從發(fā)電機(jī)或類似交流源中提取直流電時(shí)?
選擇整流二極管時(shí),還需考慮其最大正向電流?最大反向耐壓?正向壓降?反向恢復(fù)時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù),以確保其能滿足具體電路的要求?
