二极管单相整流电路

7.4.2　二极管单相整流电路

整流电路是指将交流电转换成直流电的电路。整流电路的类型很多，按输出波形可分半波和全波整流，按输入电源的相数可分单相和多相整流电路，按元件的特性又可分为不可控整流和可控整流。下面重点讨论单相半波和单相全波整流电路。

1.单相半波整流电路

简单的单相整流电路如图7.4-3(a)所示。设电路的输入电压

图7.4-3　单相半波整流

则当输入电压u_i为正半周0～π期间，二极管D处于正向导通状态，如果忽略二极管正向电压，则u_o=u_i;而当输入电压u_i为负半周π～2π期间，二极管D则处于反向截止状态，负载电阻上无电流流通，使u_o=0。如此周而复始，得输出波形如图7.4-3(b)所示。输出电压u_o的平均值U_o与输入电压的有效值U_i具有以下关系:

该电路实现了交流变直流，但由于在每一个周期中，只有输入电压的正半个周期得到利用，所以称图7.4-2(a)电路为“半波整流”电路。

2.单相桥式(全波)整流电路

图7.4-4　全波整流电路

半波整流电路只利用了输入电压的半个周期，所得整流电压的脉动较大。为了克服这些问题，采用四个二极管组成图7.4-4所示的全波整流电路。该电路在输入电压u_i为正半周0～π期间，二极管D₁、D₄处于正向导通状态，D₂、D₃处于反向截止状态，a→D₁→R_L→D₄→b形成电流i_o通路，如果忽略二极管正向电压，则负载电阻两端电压u_o=u_i;而在输入电压u_i为负半周π～2π期间，二极管D₂、D₃处于正向导通状态，二极管D₁、D₄处于反向截止状态，b→D₂→R_L→D₃→a形成电流i_o通路，于是负载电阻上电压u_o=－u_i。如此周而复始，得输出波形如图7.4-4(b)所示。

显然，输出电压的平均值与输入电压的有效值具有以下关系:

【例7.4-2】如图7.4-5所示整流电路，设其非故障状态下的输出电压u_o的平均值U_o= 18V，若二极管D₁因损坏而断开，则输出电压u_o的波形及其平均值U_o为(　)。

图7.4-5　例7.4-2图(1)

解:答案为选项(C)。

图示电路在非故障状态下具有全波整流作用，输出波形如图7.4-6(a)所示，输出电压U_o的平均值与u₂有效值之间存在关系式:U_o=0.9U₂，根据已知U_o=18V可得:U₂=20V。当D₄损坏而断开后，电路变为半波整流电路，其输出波形如图7.4-6(b)所示，半波整流电路输出电压U_o的平均值与u₂有效值之间存在关系式:U_o=0.45U₂，所以，U₂=0.9V。故选项(C)正确。

图7.4-6　例7.4-2图(2)