单相整流稳压电路的构成与鉴定点8

图1-42 单相半波整流电路

问：简述单相整流稳压电路的组成。

答：单相整流稳压电路由整流、滤波和稳压三部分组成。

（1）单相整流电路 将交流电变为直流电的过程，称为整流。承担整流任务的电路称为整流电路。进行整流的设备，称为整流器。整流电路按波形可分为半波整流电路和全波整流电路；按相数可分为单相整流电路和三相整流电路。单相整流电路又分为单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。

1）单相半波整流电路。单相半波整流电路如图1-42所示。整流变压器将一次电压u₁变为整流电路所需的电压u₂，在交流电一个周期内，二极管半个周期导通，半个周期截止，以后周期性地重复上述过程。用于输出的脉动直流电的波形是输入的交流电波形的1/2，故称为半波整流电路。输出电压U_L中包含了交、直流两种成分，与输入的交流电有本质上的区别，即变成了大小随时间改变但方向不变的脉动直流电。单相半波整流电路中，输出脉动直流电压的平均值为

U_L=0.45U₂

流过负载R_L的直流电流平均值为

二极管导通后，流过二极管的平均电流I_F与R_L上流过的电流平均值相等，即

二极管上承受的最大反向电压U_RM就是u₂的峰值，即

单相半波整电路的特点是电路简单，使用的元器件少，但是输出电压脉动大，效率较低。

图1-43 单相全波整流电路

2）单相全波整流电路。单相全波整流电路如图1-43所示。在交流电一个周期内，两只二极管交替导通，负载得到的是全波脉动直流电压和电流，弥补了单相半波整流电路的缺点。

全波整流电路负载上得到的直流平均电压比单相半波整流提高了1倍，全波脉动电压平均值为

U_L≈2×0.45U₂=0.9U₂

流过负载上的平均电流为

流过整流二极管的平均电流只有负载电流的1/2，即

每只二极管上反向电压的最大值为

单相全波整流电路的特点是输出电压脉动小，整流效率较高，但是变压器二次侧需要中心抽头，二极管承受的反向电压高，需选择耐压等级高的二极管。

3）单相桥式整流电路。单相桥式整流电路如图1-44所示。电路中四只二极管接成电桥形式，所以称为桥式整流电路。

在交流输入电压的正、负半周，都有同一方向的电流流过R_L，四只二极管中，两只、两只轮流导通，负载上得到全波脉动的直流电压和电流，所以这种整流电路属于全波整流类型。(www.xing528.com)

交流电在一个周期内的两个半波都有同方向的电流流过负载，则输出电压的平均值为

U_L=0.9U₂

流过负载的平均电流为

流过每只二极管的平均电流只有负载电流的1/2，即

图1-44 单相桥式整流电路

在单相桥式整流电路中，每只二极管承受的最大反向电压也是u₂的峰值，即

桥式整流电路的特点是：输出电压脉动小，每只整流二极管承受的最大反向电压和半波整流一样。由于每半个周期内变压器二次绕组都有电流流过，变压器利用率高。

（2）滤波电路 把脉动的直流电变为平滑直流电的过程，称为滤波。承担滤波任务的电路，称为滤波电路。它通常用电容器、电感器和电阻器按照一定的方式组合而成，常用的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路和复式滤波电路。滤波电路的几种形式如图1-45所示。

图1-45 滤波电路的几种形式

（3）稳压电路 硅稳压二极管的稳压电路如图1-46所示。电阻R是用来限制电流的，使稳压二极管电流I_Z不超过允许值，还利用它两端电压升降使输出电压U_L趋于稳定。稳压二极管VS反向并联在直流电源两端，使它工作在反向击穿区。经电容滤波后的直流电压通过电阻器R和稳压二极管组成的稳压电路接到负载上，负载上得到的就是一个比较稳定的电压。其工作原理如下：

图1-46 硅稳压二极管的稳压电路

输入电压U_i经R加到稳压二极管和负载R_L上，U_i=IR+U_L。稳压二极管中的电流I_Z与负载电流I_L的关系为I=I_Z+I_L。

设负载电阻R_L不变，当电网电压u₁波动升高时，使稳压电路的输入电压U_i上升，引起稳压二极管VS两端电压增加，输出电压U_L也增加，根据稳压二极管的反向击穿特性可知，只要U_L有少许增大，就会使I_Z显著增加，使流过R的电流I增大，电阻R上电压降增大（U=IR），使输出电压U_L保持近似稳定。上述过程可描述为

反之，如果电源电压u₁下降，其工作过程与上述相反，U_L仍能够趋于稳定。在这种电路中，稳压二极管的稳定电流应按负载电压选取，即

U_Z=U_L

若一只稳压二极管的稳压值不够，可用多只稳压二极管串联。稳压二极管的最大稳定电流I_ZM应是负载电流I_LM的两倍以上，即

I_ZM≥2ILM

【试题精选】在硅稳压二极管稳压电路中，限流电阻的主要作用是（DD）。

（A）减小输出电流 （B）减小输出电压

（C）使稳压二极管工作在截止区 （D）调节输出电压