我們經(jīng)常說的整流機(jī)，其實(shí)就是指一種整流裝置或元件，它的作用是的將交流電(AC)轉(zhuǎn)化為直流電(DC)。這種把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，是由真空管、引燃管、固態(tài)矽半導(dǎo)體二極管、汞弧等制成的；我們通常把電流容量在1安以下的器件稱為整流二極管，而1安以上的才稱為整流器。整流器如今被廣泛應(yīng)用于供電裝置及偵測無線電信號等。

整流機(jī)的工作原理

整流器就是將交流(AC)轉(zhuǎn)化為直流(DC)的裝置。根據(jù)定義就不難發(fā)現(xiàn)它的主要作用就是：將交流電(AC)變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器。那么整流器究竟有多重要呢？這樣說吧，由于所有的電子設(shè)備都需要使用直流，但是，一般的電力公司都使用交流，因此除非使用電池供電，否則所有電子設(shè)備的電源供應(yīng)器內(nèi)部都少不了整流器。可見，整流器對電子設(shè)備來說是必不可少的供電裝置。再例如，最常見的汽車整流器，它對汽車也起著至關(guān)重要的作用。通過整流原理，不僅可以減輕怠速抖動(dòng)的現(xiàn)象，提升動(dòng)力、有效改善爬坡加速無力、搓車、掉檔等問題，還可以保護(hù)電瓶及汽車電氣電路系統(tǒng)，延長其使用壽命。所以說，小小的整流器在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著巨大的作用。

整流器還可以給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時(shí)又起到了一個(gè)充電器的作用。但特別注意的是，操作上除了為負(fù)載供電外，整流器應(yīng)能在10倍于放電時(shí)間的時(shí)間之內(nèi)，將蓄電池的放電功率恢復(fù)到95%。當(dāng)蓄電池再次充電后，整流器應(yīng)使蓄電池保持在充滿電的狀態(tài)，直到下一次放電。

整流器有時(shí)候并不一定僅僅是用來產(chǎn)生直流作用的，在很早的時(shí)期，在礦石收音機(jī)上使用被稱為“貓須”的金屬細(xì)線，壓在方鉛礦晶體上，就構(gòu)成了點(diǎn)接觸整流器，被稱為晶體檢波器或礦石檢波器。因此整流器有時(shí)候也可以經(jīng)過“加工”而取代檢波器，它的一個(gè)特別的作用便是用來檢波。又例如，在瓦斯氣體加熱系統(tǒng)中，火焰整流就是檢驗(yàn)火焰是否存在的“檢測儀”，如果火焰存在，火焰外側(cè)的兩個(gè)金屬電極形成的電流路徑中，等離子就會(huì)對產(chǎn)生的交流電壓起到整流的作用。

整流器的作用

通常整流器的作用有兩個(gè)：

第一、是將交流電(AC)變成直流電(DC)，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定的直流電供給負(fù)載，如：給蓄電池提供充電電壓，或者給逆變器使用。

第二、檢波。整流的作用有時(shí)并不一定是單純用來產(chǎn)生直流。早期的礦石收音機(jī)使用被稱為“貓須”的金屬細(xì)線壓在方鉛礦晶體上，構(gòu)成點(diǎn)接觸整流器，稱為礦石檢波器或晶體檢波器，目的是檢波。

目前最常見的是硅整流器，以下就以硅整流器為例介紹下它的整流原理。

在這之前，我們先了解下什么是P型半導(dǎo)體，什么是N型半導(dǎo)體;P型半導(dǎo)體(P指positive，帶正電的)：在純凈的硅(或鍺)中通過特殊工藝摻入少量的三價(jià)元素組成，會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴;N型半導(dǎo)體(N指negative，帶負(fù)電的)：在純凈的硅(或鍺)中通過特殊工藝摻入少量的五價(jià)元素組成，會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負(fù)電的自由電子。

采用不同的摻雜工藝，通過擴(kuò)散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅半導(dǎo)體基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/span>

在PN結(jié)上施加電壓，即P結(jié)接正極電壓，N結(jié)接負(fù)極電壓，電流便從P結(jié)一邊流向N結(jié)一邊，空穴和電子都向界面運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變窄，電流可以順利通過，電流導(dǎo)通。如果N結(jié)一邊接電壓的正極，P結(jié)一邊接負(fù)極，則空穴和電子都向遠(yuǎn)離界面的方向運(yùn)動(dòng)，使空間電荷區(qū)變寬，電流不能流過，電流截止。這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴＠眠@個(gè)特性，可以讓正向電壓導(dǎo)通，反向電壓截止，從而實(shí)現(xiàn)對交流電的整流。

由整流器的作用可知整流器的主要應(yīng)用是把交流電源轉(zhuǎn)為直流電源。由于所有的電子設(shè)備都需要使用直流，但電力公司的供電是交流，因此除非使用電池，否則所有電子設(shè)備的電源供應(yīng)器內(nèi)部都少不了整流器。整流器還用在調(diào)幅(AM)無線電信號的檢波。 信號在檢波前可能會(huì)先經(jīng)增幅(把信號的振幅放大)，如果未經(jīng)增幅，則必須使用非常低電壓降的二極管。使用整流器作解調(diào)時(shí)必須小心地搭配電容器和負(fù)載電阻。 電容太小則高頻成分傳出過多，太大則將抑制訊號。

整流器的類型

電鍍屬于電解加工過程。不言而喻，電源的性能、類型、特征等因素必將對電鍍工藝過程產(chǎn)生重要影響。特別是在現(xiàn)代電鍍技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電鍍電源更具有重要地位。

第一、傳統(tǒng)硅整流器

硅整流器使用歷史長，技術(shù)成熟，目前是整流器主流產(chǎn)品。

1、整流電路。工業(yè)生產(chǎn)中一般采用三相調(diào)壓器調(diào)壓，50Hz三相工頻變壓器降壓的普通硅整流器。各種整流電路獲得的均是脈動(dòng)直流電，不是純直流，或多或少地含有交流成分。為了比較脈動(dòng)成份的多少，可用紋波系數(shù)來表示，其含義為交流成份在直流成分中占的百分比，其數(shù)值越小，交流成份越少，越接近純直流。

各種整流電路的波動(dòng)系數(shù)不同。其由大到小的次序?yàn)椋喝喟氩ㄕ鳌⑷嗳蚴秸骰驇胶怆娍蛊鞯牧嚯p反星形整流。其中后者工作時(shí)整流元件并聯(lián)導(dǎo)通，波形最為平滑，整流效率較高，工作也較為可靠，時(shí)最為常用的一種。

為了獲得低紋波輸出，則必須采用濾波或其它特殊措施。利用電容、電感貯能元件進(jìn)行濾波，是將脈動(dòng)直流轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為平滑的直流的常用措施。但實(shí)際生產(chǎn)中，除試驗(yàn)用的小型整流器之外，工業(yè)生產(chǎn)基本上不進(jìn)行濾波。特殊情況可使用大電感。電容在低電壓、大電流情況下不適用于濾波。電容濾波，對工頻整流只適合于非常小功率的整流電源。例如輸出10A的單相全波整流器，要達(dá)到低紋波輸出，其濾波電容要達(dá)0.1F以上。隨著頻率的提高，所需電容量減小。

可控硅利用改變可控硅管導(dǎo)通角來調(diào)整輸出平均直流大小的普通可控硅整流器，可控硅管輸出的是間斷脈沖波，其紋波系數(shù)的受導(dǎo)通角控制，輸出紋波系數(shù)大于普通硅整流電路。特別是在使用電流低于額定電流較大的情況下，輸出波形脈動(dòng)系數(shù)更大。

2、整流元件類型

整流元件即通常所說的二極管。由于整流器所有的輸出電流都要經(jīng)過整流元件，因此，可以說是整流器的心臟。整流元件分為硅整流元件和可控硅整流元件二種。鍍鉻整流器主要使用硅整流元件。雖然可控硅技術(shù)已有了長足的發(fā)展，且在電鍍上應(yīng)用也日趨增多，但筆者還是推薦使用硅整流器。其原因主要是波形問題。可控硅整流是采用控制整流元件導(dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間長短來控制電流的。整流器滿負(fù)荷使用時(shí)波形好。但輸出電流較小時(shí)電流波形變差。電流越小，波形越差。而硅整流器輸出電流大小對波形幾乎無影響。

第二、開關(guān)電源

目前一種新型電鍍電源設(shè)備-開關(guān)電源正在發(fā)展之中。它兼有硅整流器的波形平滑性優(yōu)點(diǎn)及可控硅整流器的調(diào)壓方便的優(yōu)點(diǎn)，電流效率最高(可達(dá)90%以上)，體積最小，是大有前途的整流器。目前制造技術(shù)已解決了功率問題，數(shù)千安培至上萬安培的大功率開關(guān)電源已進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)用階段。

目前市售的開關(guān)電源電路屬于“硬開關(guān)”，由于模塊在電流通斷過程的儲(chǔ)能釋放問題，雖然較硅整流器、可控硅整流器電流效率都高，但仍有較大的“開關(guān)”損耗，并造成了對電子模塊的沖擊，使用過程設(shè)備故障率也較高。

最為先進(jìn)的開關(guān)電源是“軟開關(guān)”電源電路。工作過程電子模塊通斷換向點(diǎn)正好處于電流為零的瞬間，因此無“開關(guān)”損耗及能量沖擊，今一步提高了整流效率，將低了故障率。但這類開關(guān)電源的技術(shù)難度較大，成本也較“硬開關(guān)”高，國內(nèi)生產(chǎn)“軟開關(guān)”電鍍電源的為數(shù)不多。可喜的是我市開關(guān)電源的生產(chǎn)技術(shù)已步入國內(nèi)的前列。青島艾特電子技術(shù)有限公司最新研發(fā)的XBD系列諧振變頻電鍍電源，采用西安交大的諧振軟開關(guān)核心技術(shù)，生產(chǎn)的電鍍電源產(chǎn)品具有更高的電流效率及可靠性。該產(chǎn)品目前已批量生產(chǎn)，投入銷售。從而為廣大電鍍用戶提供了更大的開關(guān)電源選擇余地。

開關(guān)電源其頻率已達(dá)音頻，通過濾波實(shí)現(xiàn)低紋波輸出更為簡便易行。而且穩(wěn)流、穩(wěn)壓等功能更易實(shí)現(xiàn)。因此，開關(guān)電源，特別是使用“軟開關(guān)”電源電路的開關(guān)電源是今后發(fā)展的方向。

第三、脈沖電源設(shè)備

隨著電力電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電鍍整流器正在由單一功能向多功能發(fā)展。由于脈沖電源主要是由嵌入式單片計(jì)算機(jī)等進(jìn)行控制，因此，除實(shí)現(xiàn)脈沖輸出之外，一般具備多種控制功能。

1、自動(dòng)穩(wěn)流穩(wěn)壓。傳統(tǒng)硅整流器電流或電壓無法自動(dòng)穩(wěn)定，隨電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而波動(dòng)。而脈沖電源則擁有高精度的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。如電網(wǎng)三相電壓波動(dòng)達(dá)上百伏時(shí)，脈沖電源輸出電壓可以幾乎不變。脈沖電源的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能一般具有二種模式：

①、恒電流限壓模式。當(dāng)電鍍工藝參數(shù)，如零件面積、溫度、濃度、酸堿度等工藝條件發(fā)生改變時(shí)，常規(guī)整流器電流會(huì)發(fā)生波動(dòng)。而恒電流模式下，輸出電流自動(dòng)恒定在設(shè)定值不發(fā)生改變。這對需精確計(jì)算硬鉻厚度情況下是很有用的。采用恒流模式時(shí)的限壓功能目的是保護(hù)設(shè)備不被燒壞。

②、恒電壓限流模式。當(dāng)電鍍工藝參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，輸出電壓自動(dòng)恒定在設(shè)定值不發(fā)生改變。這種模式硬鉻電鍍不常使用，但對于鋁氧化著色則大有作用。

2、多段式運(yùn)行模式。鋁陽極氧化或硬鉻電鍍時(shí)，往往需要進(jìn)行反向電解、大電流沖擊、階梯送電等操作。傳統(tǒng)電源只能靠手工實(shí)現(xiàn)。而具有多段式運(yùn)行模式的脈沖電源則只需提前設(shè)定，生產(chǎn)時(shí)可自動(dòng)按順序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。這一功能對硬鉻電鍍是非常有用的。目前國產(chǎn)脈沖電源已達(dá)到三段式運(yùn)行，每一段時(shí)間可在0——255秒內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)定。

3、雙向脈沖功能。正負(fù)脈沖頻率、占空比、正反向輸出時(shí)間均可獨(dú)立調(diào)節(jié)，使用靈活、方便。配合硬鉻電鍍工藝，可獲得不同物理性能的鍍層。

4、直流疊加功能。輸出正反向脈沖電流的同時(shí)，由同一臺電源疊加輸出一純直流成分，更拓寬了脈沖電源的使用范圍及用途