整流电路及其应用简介

整流电路的主要功能是将交流电变成直流电，电路的核心元件为整流二极管。由于整流二极管具有单向导电性，交流电经整流二极管后只允许正向电压经过，反方向被截止，输出侧只有一个方向的电压，即将交流电变成直流电，图4-1所示为整流电路的功能示意图。

图4-1 整流电路的功能示意图

在电源供电电路中，常见的整流电路有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。

（1）半波整流电路

半波整流电路是采用一个整流二极管实现整流作用的电路，图4-2所示为简单半波整流电路。

图4-2 简单半波整流电路

由图4-2可知，在输入侧电压u₁为正（极性如图所示）的半个周期（称正半周）内，整流二极管正向偏置导通。电流经过整流二极管流向负载，在R_L上得到一个极性为上正下负的电压u_o（如图所示）。而在u₁为负半周时，整流二极管处于反向偏置而截至（断路），电流基本上等于零，由此可知，在负载电阻R_L两端得到的电压极性也是单方向的，即由于整流二极管的单向导电作用，使交流电压变换成负载两端的单向脉动电压，从而实现了整流。由于这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，故称半波整流。

半波整流电路的输出电压为u_o=0.45u₁。

（2）全波整流电路

全波整流电路是在半波整流电路的基础上加以改进而得到的，利用具有中心抽头的变压器（输出交流电压）与两个整流二极管配合，使VD1和VD2在正半周和负半周内轮流导通，全波整流电路如图4-3所示，而且两者流过R_L的电流保持同一方向，从而使正、负半周在负载上均有输出电压，即在负载上得到了直流电压。

图4-3 全波整流电路(www.xing528.com)

由图可见，负载上得到的电流、电压的脉动频率为电源频率的两倍，其直流成分也是半波整流时直流成分的两倍，u_o=0.9u₂。

（3）桥式整流电路

桥式整流电路是由4只整流二极管连接成桥式结构的电路，桥式整流电路的结构如图4-4所示。

图4-4 桥式整流电路的结构

在电路整流过程中，4个二极管两两轮流导通，正负半周内都有电流流过R_L。例如，当u₁为正半周时，整流二极管VD1和VD3因加正向电压而导通，VD2和VD4因加反向电压而截止。电流i₁从电源a端出发流经整流二极管VD1、负载电阻R_L和整流二极管VD2，最后流入电源b端，并在负载R_L上产生电压降u_o′。

反之，当u₁为负半周时，整流二极管VD2、VD4因加正向电压导通，而整流二极管VD1和VD3因加反向电压而截止，电流i₂流经VD2、R_L和VD4，并同样在R_L上产生电压降u_o″。

由于i₁和i₂流过R_L的电流方向是一致的，所以R_L上的电压u_o为两者的和，即u=u_o′+u_o″。桥式整流电路的几种主要波形与图4-3所示波形基本一样，因而其输出直流电压同样为u_o=0.9u₁。

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电流也有如水流，将水车供水通道构成桥式，如图4-5所示，当图4-5a中送来水的方向为上入下出的情况时（上为高压方），图示的两个闸门打开，另两个闸门关闭，水流使水车正向旋转。而当送来水的方向变成下入（高压方）上出时，如图4-5b所示，原来打开的闸门关闭了，原来关闭的闸门打开了，推动水车转动的水的流向不变。这就是一个桥式闸门控制的水系，送入的水流是变化的，但送出的水流方向是恒定不变的。利用上述原理构成的桥式整流电路原理图如图4-5c所示，输入、输出波形如图4-5d所示。

图4-5 桥式结构的水车供水通道