全波和半波整流电路的特点及应用分析

利用二极管的单相导电性，把交流电变成直流电的电路，叫做整流电路。

整流电路主要由交流电源用变压器、整流管或整流堆以及负载等部分组成。

图7-6 单相半波整流电路

1.单相半波整流

如图7-6所示，变压器提供需要的交流电压，当a点为“+”b点为“-”的半个周期时，二极管导通；a点为“-”b点为“+”的半个周期，二极管不导通。此电路形成了半波整流电路。

输出电压的平均值为

U_L=0.45U₂ （7-1）

电路中二极管的电流等于负载电流，即

I_V=I_L （7-2）

二极管承受的最大反向电压为

电路的特点是：结构简单，效率较低，波动最大。其电压与电流波形如图7-7所示。

图7-7 单相半波整流电路电压波形

2.单相全波整流

如图7-8所示，变压器二次绕组设有中心抽头，提供两段相同的交流电压u_2a、u_2b，当a点为“+”b点为“-”时，二极管VD1导通，ac段绕组供电，VD2不导通；当a点为“-”b点为“+”时，二极管VD2导通，bc段绕组供电，这样便为负载提供了全波整流电压。此电路称为全波整流电路。其电压与电流波形如图7-9所示。

图7-8 全波整流电路

图7-9 单相全波整流电路波形

输出电压的平均值为

U_L=0.9U₂ （7-4）

二极管的电流为

二极管承受的最大反向电压为

电路的特点是：二极管工作效率高，反向耐压高，多一组绕组。

3.单相桥式整流

如图7-10所示，变压器提供电路所需的交流电压，整流部分由四个二极管组成桥式连接，交流电源接通后，在a点为“+”b点为“-”时，二极管VD1和VD3导通；在a点为“-”b点为“+”时，二极管VD2和VD4导通，这样同样使负载获得了全波整流电压。此电路为桥式整流电路。其电压与电流波形如图7-11所示。

图7-10 桥式整流电路(www.xing528.com)

图7-11 单相桥式整流电路电压与电流波形

输出电压的平均值为

U_L=0.9U₂ （7-7）

二极管电流为

二极管承受的最大反向电压为

电路的特点是：效率较高，使用4个二极管，且二极管的最大反向电压较低，变压器无需抽头，波动较大。

4.三相桥式整流

如图7-12所示，变压器为三相输出，提供电路所需的交流电压，整流部分由6个二极管组成三相桥式连接。常用于功率较大的电路。电压波形如图7-13所示。电路的工作原理是：

在时间段1，u_c电压最高，u_b电压最低，电流从二极管VD5→R_L→VD4形成回路。

在时间段2，u_a电压最高，u_b电压最低，电流从二极管VD1→R_L→VD4形成回路。

在时间段3，u_a电压最高，u_c电压最低，电流从二极管VD1→R_L→VD6形成回路。

在时间段4，u_b电压最高，u_c电压最低，电流从二极管VD3→R_L→VD6形成回路。

在时间段5，u_b电压最高，u_a电压最低，电流从二极管VD3→R_L→VD2形成回路。

在时间段6，u_c电压最高，u_a电压最低，电流从二极管VD5→R_L→VD2形成回路。

在时间段7，u_c电压最高，u_b电压最低，电流从二极管VD5→R_L→VD4形成回路。

整流过程如以上交换、循环。

输出电压的平均值为

U_L=2.34U₂（线电压） （7-10）

二极管中的电流为

二极管承受的最大反向电压为

图7-12 三相桥式整流电路

图7-13 三相桥式整流电路电压波形

电路的特点是：功率大、效率高、输出电压平稳波动最小。该电路是工业中常用的整流电路。