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整流滤波电路基础知识（一）

2020.10.13

基础电路

一般直流稳压电源都使用 220 伏市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。

01变压电路

通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组输出所需要的交流电压。通俗的说，电源变压器是一种电→磁→电转换器件。即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。变压器的电路图符号见图 2－3－1。

02整流电路

经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换为直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电。

（1）半波整流电路

半波整流电路见图 2－3－2。其中 B1 是电源变压器，D1 是整流二极管，R1 是负载。B1 次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压，波形如图 2－3－3（a）所示。0～π期间是这个电压的正半周，这时 B1 次级上端为正下端为负，二极管 D1 正向导通，电源电压加到负载 R1 上，负载 R1 中有电流通过；π～2π期间是这个电压的负半周，这时 B1 次级上端为负下端为正，二极管 D1 反向截止，没有电压加到负载 R1 上，负载 R1 中没有电流通过。在 2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源负半周的波形被“削”掉，得到一个单一方向的电压，波形如图 2－3－3（b）所示。由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化，我们称其为脉动直流。

设 B1 次级电压为 E，理想状态下负载 R1 两端的电压可用下面的公式求出：

整流二极管 D1 承受的反向峰值电压为：

由于半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。

（2）全波整流电路

由于半波整流电路的效率较低，于是人们很自然的想到将电源的负半周也利用起来，这样就有了全波整流电路。全波整流电路图见图 2－3－6。相对半波整流电路，全波整流电路多用了一个整流二极管 D2，变压器 B1 的次级也增加了一个中心抽头。这个电路实质上是将两个半波整流电路组合到一起。在 0～π期间 B1 次级上端为正下端为负，D1 正向导通，电源电压加到 R1 上，R1 两端的电压上端为正下端为负，其波形如图 2－3－7（b）所示，其电流流向如图 2－3－8 所示；在π～2π期间 B1 次级上端为负下端为正，D2 正向导通，电源电压加到 R1 上，R1 两端的电压还是上端为正下端为负，其波形如图 2－3－7（c）所示，其电流流向如图 2－3－9 所示。在 2π～3π、3π～4π等后续周期中重复上述过程，这样电源正负两个半周的电压经过 D1、D2 整流后分别加到 R1 两端，R1 上得到的电压总是上正下负，其波形如图 2－3－7（d）所示。

设 B1 次级电压为 E，理想状态下负载 R1 两端的电压可用下面的公式求出：

整流二极管 D1 和 D2 承受的反向峰值电压为：

全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半，比半波整流小一倍。

（3）桥式整流电路

由于全波整流电路需要特制的变压器，制作起来比较麻烦，于是出现了一种桥式整流电路。这种整流电路使用普通的变压器，但是比全波整流多用了两个整流二极管。由于四个整流二极管连接成电桥形式，所以称这种整流电路为桥式整流电路。

由图 2－3－13 可以看出在电源正半周时，B1 次级上端为正，下端为负，整流二极管 D4 和 D2 导通，电流由变压器 B1 次级上端经过 D4、R1、D2 回到变压器 B1 次级下端；由图 2－3－14 可以看出在电源负半周时，B1 次级下端为正，上端为负，整流二极管 D1 和 D3 导通，电流由变压器 B1 次级下端经过 D1、R1、D3 回到变压器 B1 次级上端。R1 两端的电压始终是上正下负，其波形与全波整流时一致。