整流電路的工作原理，整流電路的作用，什么是整流電路

　　什么是整流電路：

　　整流電路”（recTIfying circuit）是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。

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　　它在直流電動(dòng)機的調速、發(fā)電機的勵磁調節、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。

　　變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實(shí)現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離。整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)程，整流電路主要由整流二極管組成。

　　經(jīng)過(guò)整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習慣上稱(chēng)單向脈動(dòng)性直流電壓。

　　整流電路圖：

　　整流電路的作用：

　　整流：把交流電變換成近似直流電的電路。最原始的整流電路為半波整流，也就是在交流回路中串接一個(gè)二極管，利用二極管的單向導通性，將交流電的負半波切去，只保留間隔一個(gè)半波時(shí)隙的正半波，因為沒(méi)有負半波而只有正半波的脈動(dòng)電動(dòng)勢，故稱(chēng)半波整流更高一級的是全波整流，四個(gè)背對背的二極管構成全波整流電路，把交流電的負半波反轉后填到兩個(gè)正半波之間的時(shí)隙中，使電源電流波形成為連續起伏的近似直流電

　　整流電路有幾種？

　　整流電路常見(jiàn)的有四種：

　　1.半波整流電路：

　　電路中使用一只整流二極管構成一組整流電路。

　　2.全波整流電路：電路中使用兩只整流二極管構成整流電路。

　　3.橋式整流電路：電路中使用四只整流二極管構成一組整流電路。

　　4.倍壓整流電路：電路中至少使用兩只整流二極管構成一組整流電路。

　　整流電路的工作原理：

　　電力網(wǎng)供給用戶(hù)的是交流電，而各種無(wú)線(xiàn)電裝置需要用直流電。整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^(guò)程。利用具有單向導電特性的器件，可以把方向和大小改變的交流電變換為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。

　　半波整流電路 半波整流電路是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負載電阻Rfz ，組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓e2，D 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。 　變壓器砍級電壓e2，是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓，它的波形如圖所示。在0～K時(shí)間內，e2為正半周即變壓器上端為正下端為負。此時(shí)二極管承受正向電壓面導通，e2通過(guò)它加在負載電阻Rfz上，在π～2π 時(shí)間內，e2為負半周，變壓器次級下端為正；上端為負。這時(shí)D承受反向電壓，不導通，Rfz，上無(wú)電壓。在2π～3π時(shí)間內，重復0～π 時(shí)間的過(guò)程，而在3π～4π時(shí)間內，又重復π～2π時(shí)間的過(guò)程…這樣反復下去，交流電的負半周就被削掉了，只有正半周通過(guò)Rfz，在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向（上正下負）的電壓，如圖所示，達到了整流的目的，但是，負載電壓Usc。以及負載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱(chēng)它為脈動(dòng)直流。

　　這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整流是以犧牲一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低（計算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內的平均值，即負載上的直流電壓Usc =0.45e2，此處注意e2是變壓器二次端口的有效值，而不是最大值。如變壓器得到e2=，e2取值為20 ）因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，而在一般無(wú)線(xiàn)電裝置中很少采用。

　　整流電路 如果把整流電路的結構作一些調整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖是全波整流電路的電原理圖。

　　全波整流電路，可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級線(xiàn)圈中間需要引出一個(gè)抽頭，把次組線(xiàn)圈分成兩個(gè)對稱(chēng)的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2a 、e2b ，構成e2a 、D1、Rfz與e2b 、D2、Rfz ，兩個(gè)通電回路。

　　全波整流電路的工作原理，可用圖所示的波形圖說(shuō)明。在0～π間內，e2a 對Dl為正向電壓，D1 導通，在Rfz 上得到上正下負的電壓；e2b 對D2為反向電壓，D2 不導通。在π-2π時(shí)間內，e2b 對D2為正向電壓，D2導通，在Rfz 上得到的仍然是上正下負的電壓；e2a 對D1為反向電壓，D1 不導通。

　　帶平衡電抗器的雙反星型可控整流電路帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路是將整流變壓器的兩組二次繞組都接成星形，但兩組接到晶閘管的同名端相反；兩組二次繞組的中性點(diǎn)通過(guò)平衡電控器LB連接在一起。 橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結構，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。

　　整流電路橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時(shí)，對D1、D3和方向電壓，Dl，D3導通；對D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構成e2、Dl、Rfz 、D3通電回路，在Rfz ，上形成上正下負的半波整流電壓，e2為負半周時(shí)，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導通；對D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構成e2、D2Rfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。

　　如此重復下去，結果在Rfz ，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖5-6中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。

　　三相橋式全控電路TR為三相整流變壓器，其接線(xiàn)組別采用Y/Y-12。VT1~VT6為晶閘管元件，FU1~FU6為快速熔斷器。TS為三相同步變壓器，其接線(xiàn)組別采用△/Y-11。P端為集成化六脈沖觸發(fā)電路+24V電源輸出端，接脈沖變壓器一次繞組連接公共端。P1~P6端為集成化六脈沖觸發(fā)電路功放管V1~V6集電極輸出端，分別接脈沖變壓器一次繞組的另一端。UC端為移相控制電壓輸入端。

　　三相橋式半控電路三相橋式半控整流電路與三相橋式全控整流電路基本相同，僅將共陽(yáng)極組VT4，VT6，VT2的晶閘管元件換成了VD4，VD6，VD2整流二極管，以構成三相橋式半控整流電路。

　　整流電路的計算公式及實(shí)例分析：

　　橋式整流屬于全波整流，它不是利用 副邊帶有中心抽頭的變壓器，8ttt8用四個(gè)二極管接成電橋形式，使在電壓V2的正負半周均有電流流過(guò)負載，在負載形成單方向的全波脈動(dòng)電壓。

　　橋式整流電路計算主要參數：

　　單相全波整流電路圖

　　利用副邊有中心抽頭的變壓器和兩個(gè)二極管構成如下圖所示ssBbww的全波整流電路。從圖中可見(jiàn)，正負半周都有電流流過(guò)負載，提高了整流效率。

　　全波整流的特點(diǎn)：

　　輸出電壓VO高；脈動(dòng)??；正負半周都有電流供給負載，因而變壓器得到充分利用 ，效率較高。

　　主要參數：

　　橋式整流電路電感濾波原理

　　電感濾波電路利用

　　電感器兩端的電流不能突變的特點(diǎn)，把電感器與負載串聯(lián)起來(lái)，以達到使輸出電流平滑的目的。從能量的觀(guān)點(diǎn)看，當電源提供的電流增大（由電源電壓增加www.8 t tt8. com引起）時(shí)，電感器L把能量存儲起來(lái)；而當電流減小時(shí)，又把能量釋放出來(lái)，使負載電流平滑，8ttt8電感L有平波作用。

　　橋式整流電路電感濾波優(yōu)點(diǎn)：整流二極管的導電角大，峰值電流小，輸出特性較平坦。

　　橋式整流電路電感濾波缺點(diǎn)：存在鐵心，笨重、體積大，易引起電磁干擾，SsbbwW.com只適應于低電壓、大電流的場(chǎng)合。

　　例10.1.1橋式整流器濾波電路如圖所示ssBbww，已知V1是220V交流電源，頻率為50Hz，

　　直流電壓VL=30V，負載電流IL=50mA。試求電源變壓器副邊電壓v2的有效值，選擇整流二極管及濾波電容。

　　橋式整流電路電容濾波電路。

　　圖10.5分別是單相橋式整流電路圖和整流濾波電路的部分波形。這里假設t《0時(shí)，電容器C已經(jīng)充電到交流電壓V2的最大值（如波形圖所示ssBbww）。

　　結論1：www.ddd tt. com電容的儲能作用，使得輸出波形比較平滑，脈動(dòng)成分降低輸出電壓的平均值增大。

　　結論2：從圖10.6可看出，濾波電路中二極管的導電角小于180o　，導電時(shí)間縮短。因此www.8 t tt8. com，在短暫的導電時(shí)間內流過(guò)二極管很大的沖擊電流，必須ssbbww. c om選擇較大容量的二極管。

　　在純電阻負載時(shí)：

　　有電容濾波時(shí)：

　　結論3：電容放電的時(shí)間τ=RLC越大，放電過(guò)程越慢，輸出電壓中脈動(dòng)（紋波）成分越少，濾波效果越好。SsbbwW.com取τ≥（3～5）T/2，T為電源交流電壓的周期。

　　整流電路輸出電壓計算

　　對于整流電壓的輸出電壓大小，大家一定不陌生。很多人會(huì )說(shuō)，輸出平均值全波0.9倍，半波0.45倍的交流有效。但是在設計中，我們常常發(fā)現一個(gè)事實(shí)，例如在半波整流后，輸出電壓得到的不止0.45倍，9V交流整流后可能有11～12V。之前我一直很困惑，是我記錯了計算倍數嗎？翻了很多書(shū)籍，公式當然是沒(méi)錯的。那到底怎么回事？

　　可能之前我們在學(xué)校學(xué)這個(gè)方面知識點(diǎn)的時(shí)候太過(guò)注重整流電路，而忽略了脈動(dòng)比的概念，所以造成我們現在很多人對這一簡(jiǎn)單的知識不是很清晰。其實(shí)這里是由于整流電路后面接的濾波電容有關(guān)的，查閱模電知識我們即可了解到，整流后往往會(huì )加濾波穩壓，而濾波電路會(huì )改變整流輸出的脈動(dòng)比，并且和負載有關(guān)。因此最終整流后得到的電壓除了跟整流方式有關(guān)，還和負載、濾波電容大小有關(guān)系。RL*C的數值直接影響輸出電壓的大小。因此濾波電容選擇其實(shí)不是隨意的，而是需要根據負載選取合適的值。

　　接入濾波電路后，輸出電壓平均值近似取值為1.2倍，負載開(kāi)路取1.414倍。

　　RC=（3-5）T/2 來(lái)確定電容容量選擇。其中T表示電網(wǎng)周期。

　　電容濾波電路適用于負載電流較小情況，而電感濾波電路適用于大負載電流。（電流較大時(shí)R較小，C較難選擇）

　　練習：

　　1.若U2為電源變壓器副邊電壓的有效值，則半波整流電容濾波電路和全波整流電容濾波電路在空載時(shí)的輸出電壓均為1.414U。（）

　　2.對于全波整流電路，已知變壓器副邊電壓有效值U2為10V，RC=（3-5）T/2 （T為電網(wǎng)電壓的周期）。測得輸出電壓平均值UO（AV）可能的數值為

　　A. 14V B. 12V C. 9V D. 4.5V

　　選擇合適答案填入空內。

　?。?）正常情況UO（AV）≈ ；

　?。?）電容虛焊時(shí)UO（AV）≈ ；

　?。?）負載電阻開(kāi)路時(shí)UO（AV）≈ ；

　?。?）一只整流管和濾波電容同時(shí)開(kāi)路，UO（AV）≈ 。

　　答案：√；：（1）B （2）C （3）A （4）D

　　單相半波整流電路圖

　　半波整流利用 二極管的單向導電性能，使經(jīng)變壓器出來(lái)的電壓Vo只有半個(gè)周期到達負載，造成負載電壓VL是單方向的脈動(dòng)直流電壓。

　　主要參數：