电路工作原理分析

1.单相半波整流电路

单相半波整流电路由变压器、整流二极管和负载三部分组成，如图1-1-7所示。

图1-1-7　单相半波整流电路组成

当u2为正半周时，二极管V承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=iD。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即Uo=U2，输出电压Uo的波形与U2相同。当u2为负半周时，二极管V承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压Uo=0，变压器副边电压U2全部加在二极管V上，电压波形如图1-1-8所示。

图1-1-8　波形图

单相半波整流电压的平均值为

流过负载电阻RL的电流平均值为

流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即

ID=Io

二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即

—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值：

半波Uo=U2

2.滤波电路

整流电路可以将交流电转换为直流电，但存在较大的脉动电压，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源，但不平整的直流电压对原件的使用寿命有很大的影响。更多的情况是许多电子设备需要平稳的直流电源。这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。

滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。如图1-1-9（a）所示，假设电路接通时恰恰在u2由负到正过零的时刻，这时二极管V开始导通，电源u2在向负载RL供电的同时又对电容C充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压uC紧随输入电压u2按正弦规律上升至u2的最大值。然后u2继续按正弦规律下降，且u2＜uC，使二极管V截止，而电容C则对负载电阻RL按指数规律放电。uC降至u2大于uC时，二极管又导通，电容C再次充电，这样循环下去，u2周期性变化，电容C周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小，如图1-1-9（b）所示。电容C放电的快慢取决于时间常数（τ=RLC）的大小，时间常数越大，电容C放电越慢，输出电压uo就越平坦，平均值也越高。

图1-1-9　滤波电路及输出电压波形

为了获得较平滑的输出电压，在输出负载唯一的前提下，滤波电容C一般选择体积小、容量大的电解电容器，以便于增加时间系数τ。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反了会造成电解电容器的损坏。

加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流（iC+io），为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。

单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为uDR=uC+u2，当负载开路时，承受的反向电压最高，为

电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。

3.稳压电路

将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。

直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。前者使用起来简单易行，但转换效率低，体积大；后者体积小，转换效率高，但控制电路较复杂。

输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如Ui升高将导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。

当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值，保持UR不变，使Uo得以稳定，如图1-1-10所示。

图1-1-10　稳压管稳压过程