整流器干嘛的？整流的过程是什么？

有人说，电力电子的历史开始于1902年——发明了池阴极玻璃灯泡汞弧整流器。这种革命性的非线性元件的功劳归功于一位名叫彼得·库珀·休伊特的美国发明家。他在对1901年获得专利的汞蒸气灯进行实验时发现了这一现象。通过实验，他发现电流仅沿一个方向流动，即从阳极流向阴极，因此具有整流作用。

汞弧整流器的发明为许多电子设备铺平了道路，这些电子设备是我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。也难怪有人认为它的发明是电力电子经典时代的开始。

一、什么是整流器？

根据定义，整流器是一种电气设备，可将间歇性反转方向的交流电转换为仅沿一个方向流动的直流电。整流器是电路的一个组件，它允许电流沿一个方向通过，同时阻止电流沿另一个方向流动。在应用方面，可以在典型的台式电源装置中找到整流器。

整流过程本身涉及一种只允许电子单向流动的装置。如您所见，是不是跟某些半导体元件的功能很相似。此外，最基本的整流电路是半波整流器。然而，在物理上，整流器可以有多种形式，包括汞弧阀、半导体二极管、真空管二极管，甚至湿化学电池，这里仅举几例。

如上图所示，这是一个简单的半波整流器。整流器的典型用途可用于台式电源装置。

二、整流器应用

在应用方面，整流器有无数的用途。然而，它们通常用作直流电源或高压直流输电系统中的组件。整改过程也有多种应用。例如，它可以用作无线电信号探测器，或气体加热系统中的火焰存在探测器。

此外，根据交流电源的类型和整流器电路的布置，整流器的输出可能需要进一步平滑以产生既均匀又稳定的输出（电压）。大多数整流器应用需要稳定且恒定的直流电压，即为PC、电视和电机供电。因此，为了满足这些要求，整流器设计采用电子滤波器来平滑整流器的输出。

一般来说，这些电子滤波器可以是电容器、一组电容器、一个扼流圈或扼流圈和电阻器，通常后面跟着一个稳压器以产生稳定的电压。

三、整流装置和整流电路的类型

在使用硅半导体整流器之前，有氧化铜基和硒基金属整流器堆栈，以及真空管热电子二极管。然而，随着半导体电子技术的兴起，真空管整流器的淘汰是不可避免的。比如今天，各种类型的半导体二极管。

当简单的整流还不够时，在输出电压可变的情况下，其他设备投入使用。当然，这些其他设备也能够控制电极并提供单向电流。此外，这些类型的大功率整流器用于高压直流电力传输，并且它们包含各种类型的硅半导体器件。

通常，这些类型的整流器称为晶闸管。这些和其他受控开关固态开关有效地起到二极管的作用，仅在一个方向上通过电流。

总体而言，整流电路可以是多相或单相的，但家用设备中使用的大多数小功率整流器都是单相的。此外，三相整流在工业应用和高压直流输电中必不可少。

四、单相整流器和半波整流器

在具有半波整流的单相电源的情况下，只有一半的交流波会通过，而它会阻挡另一半，无论极性如何。由于只有一半的输入波形到达输出端，这会转化为较低的输出电压。此外，半波整流需要在单相电源中使用单个二极管，在三相电源中使用三个二极管。

通常，整流器产生的直流输出既是单向的又是脉动的。与全波整流器相比，半波整流器产生更多的纹波。当然，这意味着它需要更多的滤波才能从其输出中消除交流频率的谐波。

五、单相整流器和全波整流器

全波整流器将整个输入波形转换为单一且恒定极性的输出（正或负）。全波整流将输入波形的两个极性转换为脉动直流，从而产生更高的输出电压。

在设计方面，您可以创建一个全波整流器，该整流器具有桥式配置的四个二极管或两个二极管和一个中心抽头变压器和一个交流电源，可以是没有中心抽头的变压器。例如，具有中心抽头变压器和两个背靠背二极管（阳极到阳极或阴极到阴极）的单相交流电源可以形成全波整流器。尽管与桥式整流器相比，它需要两倍的变压器次级匝数才能产生相等的输出电压，但其额定功率仍然不受影响。

六、多相整流器

单相整流器通常用于家用设备的电源中。相比之下，大功率和工业应用一般采用多相整流器。与单相整流器一样，三相整流器也可以采用半波电路、全波桥电路或使用中心抽头变压器的全波电路的形式。

您通常可以找到使用晶闸管来代替二极管以进行电压输出调节。此外，大多数提供直流电的设备也会产生三相交流电。例如包含六个二极管的汽车交流发电机，其作为全波整流器为汽车电池充电。

注意：晶闸管是一种固态半导体器件，具有四层交替的P型和N型材料。此外，它仅用作双稳态开关，当栅极接收到电流触发时导通，并随着电压的移除而停止导通。此外，去除方法通常是通过反向偏置，但也可以通过其他方式。

今天有许多设备的功能归功于所谓的整流器，无论是单相配置还是多相配置，电视甚至PC等设备都不可能存在。虽然它的发明可以追溯到20世纪初，但如果没有整流器，我们的现在看起来会大不相同。