图解整流电路原理

一、二极管特性

        二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出，二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，相当于一只断开的开关，图1。

  图1 二极管单向导通特性

二、二极管工作原理（正向导通，反向截至）

        二极管由P型半导体和n型半导体形成的P-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，当无外加电压时，由于P-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，二极管截至。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流，二极管导通，如图2。

图2 二极管单向导通原理

三、单相桥式整流

        二极管的作用有很多，这里主要介绍它的整流作用，利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉冲直流电。

        常用的整流形式有半波、全波、桥式与三相半波和三相桥式等多种方式，图3是典型的单相桥式整流。当输入U>0时，上左、下右管子导通，上右、下左管子截止，当输入U>0时，上右、下左管子导通，上左、下右管子截止，保证输出是上正下负，输出是脉动的直流电压。

图3 桥式整流原理

四、三相整流原理

        将交流电变换为直流电的过程叫做整流，进行整流的设备叫做整流器，整流器是利用半导体二极管的单向导电性来将交流变换为直流的。在数据中心，整流器应用最广的就是三相整流技术，如图4。

图4 三相整流原理

五、整流电路应用

        在数据中心的高压直流系统、UPS系统和各类变频器中，三相整流应用非常广泛，图5就是UPS系统组成架构图，三相整流器就是关键的器件。  

  图5 UPS组成架构