硒整流器

硒整流器是目前应用比较广泛的一种半导体整流器。它的优点是坚固耐用，不怕振动，因此目前在很多交流收音机里用它来代替整流管供给高压。本文介绍一般收音机中使用的小功率硒整流器的构造，以及使用和计算方法。

一、硒整流器的构造

硒整流片是在铝片上镀一层镍，然后再涂上一层硒，在硒外面再喷一层合金作电极，如图1所示。从铝片到合金层是正方向（通流方向），这个方向的电阻很小；而反方向的电阻却很大，电流几乎完全不能通过。因此当整流片接上方向变化的交流电压时，在整流片的负载中就不能反应这种方向变化，而出现单向的脉动直流，起着整流的作用。

硒整流片一般有方形和圆形两种，有各种不同的大小规格。每片能耐受的反向电压约为18伏（有效值），所容许通过的整流电流大小随硒片的面积大小和所采用的整流电路而不同。几种小型硒片的规格尺寸和容许的电流、电压数值列在表1内。

硒整流器（简称硒堆）就是由许多这样的整流片，根据不同的电路需要，按照一定的连接方式组装起来的。目前市售的小型硒堆可分为三种基本类型，即半波式、全波中心式和全波桥式，如图2所示。厂家出品的硒堆上面注有输入交流电压和输出直流电流的数值。例如华北无线电器材厂出品的0423、0425、0427型半波整流硒堆就是专供收音机使用的，它们都是直接用于220伏交流输入，规定输出电流不应大于60毫安。0423型输出电容不应大于5微法，0425型不应大于10微法，0427型不受限制。硒整流器上的接线片一般都用颜色套管标志，黄色的接交流的一根线，红色的是输出电压的正极，蓝色的是输出电压的负极。

如果你把一个组装好的硒整流器拆卸开来，就全发现，每节硒片之间还有许多装配的元件（如图3）。硒片和这些元件都是装在一根螺杆上（见图2甲），最外端有螺帽固定着。螺帽里面依次装有弹簧垫圈、铁垫圈、绝缘胶木圈各一个、然后就是连接片。连接片里面装有一块硒整流片，合金面向右。里面是一个绝缘垫圈、一个菊花片、一个间隔垫圈以及一个或几个铜垫圈，再以后又是整流片。

半波式整流器串连的硒片和菊花片都是朝着一个方向的，而全波中心式的组装方法是在半数整流片的地方将合金面倒过来和另一半相反地装在螺杆上，并在中间加入连接片作整流堆的正极。全波桥式和中心式装法相同，只是在整流片数1/4和3/4的地方加入连接片作为交流输入。

1.半波电路电路如图4甲。整流器和变压器次级的一端及负载相串联，当电路中的a点电位为正时，正好是整流片的通流方向。电流从a点流经整流片和负载回到b点。当b点电位为正时a点为负，是整流片的逆流方向，负载中没有电流通过（严格说来还有很小的反向电流通过）。只有在交流电的正半周负载中才有电流，所以电流的脉动很大，输出的平均直流电压和电流比较小，变压器的利用率很低。当负载为纯电阻时，整流电流的波形如图4乙所示。图中I\(_{M}\)是最大值，IO是输出直流的平均值。

2.全波中心式电路（图5）

这种电路相当于两个半波的合成，变压器次级具有两个匝数相同的线圈和两个整流臂（若整流元件的一端和变压器相连，另一端和负载的正极或负极相连，则构成一个整流臂）。当a点电位为正时，电流流经整流片1和负载回到0点，此时整流片2处于整个反电压作用之下。当b点电位为正时，整流片2导电，而整流片1处于反电压之下。在交流电的一个周期内两个臂交替工作，所以负载内一直有电流通过，电流的脉动比半波整流的要小得多，脉动频率为电源频率的二倍。但由于变压器次级具有两个相当于半波的线圈，所以其体积要比半波所用的变压器来得大，变压器的利用率也不高。

3．全波桥式电路（图6）在此电路中整流器具有四个整流臂，在交流电的正半周假设a点为正，则电流流经整流片1和负载，由整流片3回到电源。负半周则流经整流片4和2。其整流电流的大小和波形与全波中心式相同。这种电路的优点是：加于整流臂的反向电压是抽头工的一半。变压器的利用率高。这种电路对于采用半导体来作整流无件时特别适合。因为在同样的输出电压下，所用整流片的数目并不比全波中心式增加，可是变压器次级圈数却可减少一半。使用电子管整流时就很少采用桥式电路，因为它有四个整流臂，需用两个双二极管，而且整流管阴极处于不同的电位，灯丝供电就比较麻烦。

电路的选择可根据我们的要求及电路特点来确定。目前在收音机中所用的硒整流器以半波和桥式的为多。如果有现成的中心抽头变压器可以利用的话，用全波中心式也未尝不可。

整流器的计算主要是根据所进择的电路以及所需要的直流电压和直流电流，确定整流片的尺寸，计算必须串联和并联的整流片数目，以及加于整流器上交流电压的大小（即变压器次级电压）。关于硒整流器的详细和全面的计算是比较复杂的，不仅要考虑所采用的整流电路、负载的性质（电容输入式滤波器还是电感输入式滤波器），而且要考虑滤波元件的具体数值。收音机中的整流器一般都是电容性负载，这里就以电容性负载为例来说明它的基本计算方法。

例如本刊1961年第1期所载“一架优良的两管交流外差式收音机”的整流器就是采用硒堆半波整流、П型滤波（电容性负载）电路。收音机用电子管6A2П、6HlП各一只，它的电路如图7。那么，硒堆应该用多大尺寸、多少片呢？

在计算的时候首先要知道所需要的直流电压和直流电流，也就是要知道电子管所需的最高屏压和各管屏流和帘栅流的总和。

由电子管手册查得：

其最高屏压为250伏。屏极和帘栅极消耗的总电流I\(_{总}\)=3＋7＋7.5=17.5≈18毫安。

1．计算整流片的尺寸或并联片数。

如果整流器的负载电流为I\(_{0}\)，而单片容许的正向电流为I′0，则并联片数

当整流器是纯电阻负载的时候，就可以用上式来直接计算。可是在整流器是电容性负载时，因在滤波电容器上充有一定的电压，只有当外加交流电压高于电容器上的电压时整流臂才导电，整流器导电的时间比较短，要输出同样大的整流电流（平均值），它的有效值就要高些，因而要把整流片的容许电流降低20％来计算，此时上式变为

前面已算出整流电流I\(_{0}\)是18毫安，那么1.3I0=1.3×18=23.4毫安。根据表1可选用12×12型硒片，其输出电流I′\(_{0}\)在半波电路中为25毫安，P约等于1，不需要并联片子。

2．计算串联片数

假使加在整流臂上的最大反向电压为U\(_{反}\)，每片容许的最大反向电压为U′反，则串联片数

最大反向电压怎样坟呢？我们知道，在电容性负载的电路中，加在每个整流臂上的最大反向电压近似地等于变压器次级电压最大值（U\(_{2m}\)）的二倍（在桥式电路中加在每个整流臂上的反电压是等于U2m的一倍），也就等于整流器空载时整流电压的二倍：

整流器的空载电压应等于有负载时的输出电压（U\(_{0}\)）加上变压器、整流元件和滤波器中的压降损耗，即

式中△U\(_{TP}\)——变压器线圈中的压降,一般为负载电压U0的5%～15%；

△U\(_{B}\)——整流堆的压降，△UB=Kn△U\(_{0}\)（K是电路系数，半波和全波中心式为1，桥式为2；n是每臂串联片数；△U0是每片整流片的电压降)；

△U\(_{φ}\)——滤波器中的压降，一般为负载电压U0的5％～20％。

因此先求出空载电压，然后就可以计算最大反向电压和串联片数了。

在本例中U\(_{0}\)=250伏，我们取△UTP=10％U\(_{0}\)，△U0=0.6伏，△U\(_{φ}\)=10%U0，则

由表1查得单片反向耐压为有效值18伏，最大值U\(_{反}\)应该是\(\sqrt{2}\)×18伏，所以串联片数。

3.总片数可用下面公式来算：

在本例中N=1×25×1=25片。

4.变压器的次级电压

对整流器性能好坏的基本要求是：在额定的电流和电压下能长期使用，不致击穿和超过温度上限（硒片最高温度为75℃）。串联片间的电压分配和并联片间的电流分配应该每个片上接近一致。否则由于每片上电流、电压分配不均，人使某些整流片过热，以致提前损坏。

我们购买市售硒堆时，可用欧姆表测量每个整流片的正向和反向电阻，反向电阻越大越好，正向电阻越小越好。各片间的电阻越接近一致，质量越好。在测量过程中容易碰到整流片短路的现象，即正向和反向电阻都很小，且接近相等。造成短路的原因有两个，一个是在生产过程中造成的，一个是由于放置时间较长而形成的自身短路。出厂产品一般都经过检验，我们发现的短路多属于后一个原因。遇到这种情况可在整流片的两端加上5～20伏的交流电压，进行瞬间冲击（所用变压器容量要大些)，一般可以使短路消除。

整流器在装用前还需进行所谓“冶性”（即赋能）手续，即在50%的额定负载下通电15—30分钟，然后将负载提高到75%保持15—30分钟，最后达到额定负载的100％。这样可使已退性的整流片恢复原来的性能。

若购买的硒堆和电路不符合，也可以自己改装。例如有一个Ф25毫米圆形片8片的桥武硒堆，其交流输入电压为36伏，直流输出150毫安。若需要的电压很高，电流很小，则可改为半波式。改法是将硒堆一端螺帽拆下，取下四片把它和另外四片按同方向装上（合金面同方向），然后用螺帽重新拧紧，则成为交流输入144伏直流输出75毫安的半波硒堆了。

如果需要的电压较大、电流也较大，则可改装成两组半波并联或改装成全波，如图8所示。这时原整流堆可以不动，只将接线换一下就可以了。

将半波改为全波或桥式可按相反的方法进行，这时需要另外增加连接片。

如果现有硒堆是其他型号的，也可以根据上述计算和改装方法适当地增减整流片数目装成适合电路的整流器。（王文颖）