单相整流电路

7.1.1　单相整流电路

1.半波整流电路

单相半波整流电路如图7-1（a）所示，图中Tr为电源变压器，用来将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。设VD为整流二极管，令它为理想二极管，R_L为要求直流供电的负载等效电阻。

图7-1　单相半波整流电路

①变压器二次变压：

②输出电压的平均值：

③流过二极管的平均电流：

④二极管承受的反向峰值电压：

由图7-1可见，负载上得到单方向的脉动电压，由于电路只在u₂的正半周有输出，所以称为半波整流电路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，因此，它只适用于要求不高的场合。

2.桥式整流电路

为了克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路，如图7-2所示，图中VD₁、VD₂、VD₃、VD₄4只整流二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。

（1）工作原理和输出波形

设变压器二次电压u₂＝2^1/2U₂sinωt，波形如电压、电流波形图7-2（c）中的①所示。在u₂的正半周，即a点为正，b点为负时，VD₁、VD₃承受正向电压而导通，此时有电流流过R_L，电流路径为a→VD₁→R_L→VD₃→b，此时VD₂、VD₄因反偏而截止，负载R_L上得到一个半波电压，如电压、电流波形图7-2（c）中②的0～π段所示。若略去二极管的正向压降，则u_O≈u₂。

电压、电流波形在u₂的负半周，即a点为负、b点为正时，VD₁、VD₃因反偏而截止，VD₂、VD₄正偏而导通，此时有电流流过R_L，电流路径为b→VD₂→R_L→VD₄→a。这时R_L上得到一个与0～π段相同的半波电压如电压、电流波形图7-2（c）中②的π～2π段所示，若略去二极管的正向压降，u_O≈-u₂。

由此可见，在交流电压u₂的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL，故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍，所以桥式整流电路输出电压平均值为u_O＝2×0.45U₂＝0.9U₂。桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半，在u₂的正半周，VD₁、VD₃导通时，可将它们看成短路，这样VD₂、VD₄就并联在u₂上，其承受的反向峰值电压为U_RM＝2^1/2U₂。同理，VD₂、VD₄导通时，VD₁、VD₃截止，其承受的反向峰值电压也为U_RM＝2^1/2U₂。二极管承受电压的波形如电压、电流波形图7-2（c）中④所示。

由图7-2可见，在交流电压u₂的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻R_L，故R_L上得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍。桥式整流电路与半波整流电路相比较，其输出电压U_O提高，脉动成分减小了。

（2）参数估算

①整流输出电压平均值：

②二极管平均电流：

③二极管最大反向压：

图7-2　桥式整流电路