浅析单相整流电路

韦兰芳

[摘 要] 在精密仪器和家用电器中往往需要直流稳压电源，而稳压电源的第一部分是整流电路，主要对单相半波整流电路和单相桥式整流电路进行了分析比较。

[关 键 词] 半波整流电路；桥式整流电路；單相整流电路

[中图分类号] TM13 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2018）06-0196-01

在工农业生产和科学实验中，一般使用交流电，但在精密仪器和家用电器中往往需要直流稳压电源，而稳压电源的第一部分是整流电路，它的作用是把大小和方向都变化的正弦交流电压变为单向脉动电压。常用的整流电路有单相半波整流电路和单相桥式整流电路。

一、单相半波整流电路

（一）电路的结构及工作原理

单相半波整流电路中，在电源电压的一个周期内，流过负载的电流和负载两端的电压只有半个周期，所以称为半波整流。

设U2为正半周时，极性为上正下负，这时加在二极管两端的为正向电压，因此二极管导通，电路中有电流流过，并且负载和二极管上的电流相等，因为二极管的正向电压很小，可以忽略不计，所以负载两端的输出电压近似等于变压器副边电压，输出电压的波形和变压器副边的电压相同。

当U2为负半周时，极性为上负下正，这时加在二极管两端的为反向电压，因此二极管截止，电路中没有电流，输出电压U0=0，变压器副边电压全部加在二极管上[1]。

（二）参数计算

1.负载上的电压平均值和电流平均值

负载上得到的整流电压虽然是单方向的，但大小是变化的，常用一个周期的平均值来衡量这种单向脉动电压的大小。单相半波整流电路输出电压的平均值为U0=■■U0d（ωt）=■■■U2sinωtd（ωt）=■U2≈0.45U2，负载RL上的电流平均值为I0=■≈0.45■

2.整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压

流过整流二极管的平均电流IV与流过负载的电流相等，即IV=I0=■=0.45■，二极管承受的最高反向电压URM是二极管截止时两端电压的最大值，它等于变压器副边电压的最大值，即URM=■U2

实际中，根据IV和URM选择合适的整流二极管。二极管的反向峰值电压要选得比URM大一倍左右。

半波整流电路的优点是电路简单，缺点是电源的利用率低，输出电压低，脉动大，只适用于要求不高的场合[2]。

二、单相桥式整流电路

单相桥式整流电路可以克服单相半波整流电路的缺点。

（一）电路结构及工作原理

单相桥式整流电路是由四个整流二极管接成电桥的形式构成的。

设U2正半周时，极性为上正下负，这时加在二极管V1、V3两端的为正向电压，因此二极管V1、V3导通，而加在二极管V2、V4两端的为反向电压，因此二极管V2、V4截止。此时电流的路径为a→V1→RL→V3→b。

当U2负半周时，极性为上负下正，这时加在二极管V2、V4两端的为正向电压，因此二极管V2、V4导通，而加在二极管V1、V3两端的为反向电压，因此二极管V1、V3截止。此时电流的路径为b→V2→RL→V4→a。

可见，在电压U2变化的一个周期内，负载RL上都有相同方向的电流流过。

（二）参数计算

1.负载上的电压平均值和电流平均值

由上述分析可知，桥式整流电路中负载上的电压和电流是半波整流的2倍。即U0=0.9U2，I0=■≈0.9■

2.整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压

在桥式整流电路中，由于二极管V1、V3和V2、V4在电源电压变化的一个周期内轮流导通，所以流过每个二极管的电流都等于负载电流的一半，即IV=■I0=0.45■，二极管承受的最高反向电压URM是二极管截止时两端电压的最大值，它等于变压器副边电压的最大值，即URM=■U2

桥式整流电路与半波整流电路相比，电源利用率提高了1倍，同时输出电压提高，波动成分减少[3]，因此桥式整流电路应用非常广泛。桥式整流电路的缺点是二极管用得较多，容易出错，因此，常将四只二极管集成在一起构成整流桥，内部结构及外形如下图所示。使用一个“全桥”或“半桥”，就可构成桥式整流电路，非常方便。

三、应用拓展，梳理总结

将桥式整流电路与半波整流电路相比，无论是虚拟仿真、理论分析，还是实验观察，都可得出电源利用率提高了1倍，同时输出电压波动小，桥式整流电路广泛应用于仪器仪表、通信、控制装置等设备中。此时，可展示学生专业课中的电路，让其感到学有所用。强调电路中二极管不能接反，拓展桥堆知识。

参考文献：

[1]李仁华，冯.电子技术[M].北京理工大学出版社，2010.

[2]黄冬梅.电子技术[M].北京：中国轻工业出版社，2011.

[3]苏士美.模拟电子技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.