電源電路

• 整流電路可將雙向變化的交流電壓轉變為單向的脈動直流電壓。

• 脈動直流電壓不宜直接供給各種裝備，宜再加上濾波電路。

• 如需更加穩定的電壓則可加上穩壓電路。

直流電源供器方塊圖

整流

• 整流主要目的是將交流電壓轉變為脈動直流電壓

• 利用具有單向導通特性元件皆可完成整流工作

• 常用的元件是 PN二極體

• 依電路結構可分為半波整流電路

全波整流電路

半波整流電路

半波整流電路（續）

半波整流後的電壓及其直流值

平均值 V dc=1 V m=0.318V m

有效值 V rms= V m2

22

=V m2

4=12V m

I rms=V rmsR

=12V m

R=0.5Im

P=V rms I rmsPIV=V m

有一半波整流電路，輸入交流電壓之峰值 Vm=120V ，試求其輸出直流電壓平均值

V dc=0.318Vm=0.318×120=38.16V

計算出平均電壓、平均電流及平均功率值， RL=1KΩ

V變壓器次級圈電壓峰值 m為V m=1202×4=678.72VV dc=0.318V m=0.318×678.72=215.83V

I dc=V dc

RL= 215.83

1K=0.21583A

Pdc=V dc I dc=21.83×0.21583=46.58W

半波整流電路的輸入電壓為 Vi=200sin377t V, 若二極體為理想，試求 (1) 輸出頻率 (2) 輸出電壓峰值 (3) 輸出電壓平均值 (4) 輸出電壓有效值 (5) 二極體 PIV 值

1=2 f i=377 rad /s ∴ f o= f i=3772 s

−1=60Hz

2V P=V m=200V

3V av=V m ≃0.318×200=63.6V

4V rms=V m

2 =0.5×200=100V

5PIV=V m=200V

圖為一半波整流輸出電壓波形 , 若輸出電壓峰值為100V, 試求 (1) 輸出電壓平均值 (2) 輸出電壓有效值(3) 二極體 PIV 值

由圖知 V m=100V

1V av=V m

≃0.318×100=31.8V

2V rms=V m

2=0.5×100=50V

3PIV=V m=100V

全波整流電路

• 全波整流器能使輸入的交流電壓在正、負兩個半週期間均產生單向的負載電流

• 提供直流值是半波整流的兩倍

• 依電路結構可分為

中間抽頭全波整流

橋式整流

全波整流電路 ( 中央抽頭式 )

全波整流器，電路的詳細操作情形

（ a ）正半週的操作

全波整流器，電路的詳細操作情形

• 當輸入為正半波週時， D1為順向偏壓， D2為逆向偏壓。電流經由 D1流經負載 R

• 當輸入為負半波週時， D2為順向偏壓， D1為逆向偏壓。電流經由 D2流經負載 R

• 輸入訊號的一週內流經負載 R的脈動電流是兩次

• 二極體 PIV電壓為 2Vm

平均值 V dc=2 V m≃0.636Vm

I dc=2 I m≃0.636Im

有效值 V rms=V rms

R = 12V m

R ≃0.707Vm

I rms=V rms

R= 12V m

R≃0.707Im

R考慮二極體的順向電阻 時，較精確之計算為

I m=V m

R fRL，V dc=

2Vm − I dc R f

f o=2f i，PIV=2Vm

中間抽頭全波整流

• 優點

可獲得較大的直流電壓

漣波較小

• 缺點

PIV須大於兩倍峰值電壓

需一中心抽頭式變壓器

峰值電壓 Vm 為 100V 的中心抽頭式全波整流電路，試計算其輸出直流電壓為若干伏特 ?

V dc=0.636Vm=0.636×100=63.6V

中心抽頭式全波整流器欲產生 80V 直流電壓，試計算二極體之 PIV 值

∵ V dc=0.636Vm

∴V m=V dc

0.636= 800.636

=125.79V

PIV二極體 =2V m=2×125.79=251.58V

中央抽頭式整流電路的輸出電壓峰值為 200V, 試求(1) 輸出電壓均值 V

av (2) 輸出電壓有效值 V

rms (3) 二

極體 PIV 值

V m=200V

1V av=2Vm

≃0.636×200=127.2V

2V rms=V m

2≃0.707×200=141.4V

3PIV=2Vm=2×200=400V

如電路，若初級圈的電壓 / 頻率為 100V/60Hz ，線圈匝數比為 N

1:N

2=10:1 ，試求 (1) 整流後的脈動直流頻率 f

o (2) 輸出電

壓平均值 Vav

(3) 輸出電壓有效值 Vrms

(4) 二極體 PIV 值

1 f o=2f i=2×60Hz=120Hz2次級圈輸出有效值為

V 2rms=100V×110

=10V

次級圈輸出最大值V 2m=2Vm=2V 2rms=102VV m=

12V 2m=52V

∴V av=2Vm ≃0.636×52≃4.5V

3V rms=V m

2=52

2=5V

4 PIV=V 2m=2Vm=102V

全波橋式整流電路

橋式全波整流電路

• 電路需要 4個二極體

• 不需要中心抽頭式變壓器

• 二極體兩端最大電壓為 Vm

• 可減少電路體積

橋式電路正半週的操作

（ a）傳導路線

橋式電路正半週的操作

（ b）不傳導路線

橋式電路負半週的操作

（ a）傳導路線

橋式電路負半週的操作

（ b）不傳導路線

橋式整流

• 較中心抽頭式全波整流多兩個二極體

• 不需使用中心抽頭式變壓器，因此體積縮小，設計上較簡單，價格較便宜

• 每個二極體所需要的逆向峰值電壓 (PIV)只是中間抽頭式全波整流的一半。 PIV=Vm

在橋式全波整流電路中，如欲產生 35V 的直流電壓，則請計算出電路採用的二極體所需逆向峰值電壓的額定值

∵ V dc=0.636Vm

∴V m=V dc

0.636= 350.636

=55.303V

對於橋式整流器而言 ，V二極體逆向峰值電壓的額定值就是 m

所以，PIV=V m=55.03V

橋式整流電路的輸出電壓峰值為 200V, 試求 (1) 輸出電壓均值 V

av (2) 輸出電壓有效值 V

rms (3) 二極體

PIV 值

V m=200V

1V av=2Vm

≃0.636×200=127.2V

2V rms=V m

2≃0.707×200=141.4V

3PIV =V m=200V

如電路，若初級圈的電壓 / 頻率為 100V/60Hz ，線圈匝數比為 N

1:N

2=1:1 ，試求 (1) 輸出峰值電壓 V

m (2) 輸出電壓平均值

Vav

(3) 輸出電壓有效值 Vrms

(4) 二極體 PIV 值

1次級圈輸出有效值為

V 2rms=100V×11=100V

次級圈輸出最大值V m=V 2m=2V 2rms=1002V

2V av=2Vm ≃0.636×1002≃90V

3V rms=V m

2=1002

2=100V

4PIV=V 2m=2Vm=1002V