【经验】解析整流电路的基本工作原理及简单计算

时间： 2021-08-28 来源：爱浦电子

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一个稳定的直流电源是电子装置必不可少的组成部分，它通常由交流电经过稳压、整流和滤波电路组成。整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。爱浦电子在本文将对整流电路的基本工作原理及简单计算进行详细的讲解，为工程师们的设计提供理论基础。

总结介绍内容如下：

1：整流电路的基本工作原理及简单计算

2：滤波电路的原理

一：对于三种常见整流电路的基本介绍

1 、整流电路的分类

电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种，倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。

2、常见三种整流电路的特性

前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率；全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大在倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。

3、常见三种整流电路的区分

在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外，半波整流电路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。

4、常见三种整流电路中二极管的要求

一方面是承受的最高方向工作的电压，另一方面是最大正向平均电流。

在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高；对于桥式整流电路而言，两只二极管导通，另两只二极管截止，它们串联起来承受反向峰值电压，在每只二极管两端只有反向峰值电压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。

另外注意一点：在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降，所以可将整流二极管的管压降忽略不计。

二：分别介绍三种整流电路

1、半波整流电路

图1. 上面是单相半波整流电路的电路图和电路的电压波形

首先将U1（一般电网电压220V）转换为U2。由于二极管D的单向导电性，当U2为正半周期时，理想情况下，RL两端的波形与U2相等；当U2为负半周期时，D截止，U0 = 0。因此，整流电路的输出电压的极性一定，其大小是随时间改变的。

用相应的公式可以求得U0的平均值，即U0 = 0.45U2，继而可以求出I0的平均值。流过二极管的电流ID就是整流后的电流I0，因此二极管的最大正向平均电流ID = I0。二极管D截止时，交流电压U2加在D的两端。因此二极管承受的最高发向工作电压为根号二倍的U2。

2、单相全波整流电路

图2. 上面是单相半波整流电路的电路图和电路的电压波形

全波整流电路的工作原理,其实它就是两个单相半波整流电路的组合，在前半个周期，D1为正向电压，对于D1导通，对于D2截止，在RL上得到的是上正下负的电压，在后半个周期，D2为正向电压，D2导通，D1截止，在RL上得到的是上正下负的电压。

如此反复，由于两个整流元件D1、D2整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率，从而使得U0= 0.9U2。继而也可以求出I0的平均值。流过每个二极管的电流等于I0的一半。当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压，即为最高发向工作电压为根号二倍的U2。

3、单相桥式全波整流电路

图3. 上面是单相桥式全波整流电路的电路图

前半个周期，D1和D3导通，而D2和D4截止，加在RL上的是上正下负电压，后半个周期，D2和D4导通，而D1和D3截止，加在RL上的还是上正下负的电压。

如此反复此电路和全波整流电路一样，都完全利用了电流的整个过程。从而使得U0= 0.9U2。继而也可以求出I0的平均值；流过每个二极管的电流等于I0的一半；在不考虑压降的情况下，当一组二极管导通时，另一组二极管截止，承受全部交流峰值电压，即为最高发向工作电压为根号二倍的U2。

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产品型号	品类	输出功率(W)	输入电压范围(V)	输出电压(V)	输出电流	包装形式（Package）	应用等级	等级认证标准
FD6-18S05A3	模块电源	6W	9V~36V	5V	1.2A	管	工业级	CE/RoHS

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