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電力電子學(xué)習(xí)筆記：整流電路分析及問(wèn)題集錦【原創(chuàng)】

發(fā)布時(shí)間：2014-04-01 責(zé)任編輯：xiangpeng

【導(dǎo)讀】學(xué)習(xí)電力電子中整流電路是個(gè)很重要的知識(shí)點(diǎn)，很多人在整流電路的學(xué)習(xí)中會(huì)遇到很多問(wèn)題，為了大家更好的學(xué)習(xí)，小編特地把整流電路學(xué)習(xí)的相關(guān)問(wèn)題做了個(gè)總結(jié)，整流電路學(xué)習(xí)中的一些具體問(wèn)題附在后面，希望能給真心學(xué)習(xí)整流電路的同學(xué)幫助。

整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^(guò)程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路，以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到的一些問(wèn)題的解決方法，希望通過(guò)這篇文章給想學(xué)習(xí)整流電路的同學(xué)于幫助。

一、半波整流電路

半波整流電路原理

圖1 簡(jiǎn)單的整流電路

上圖是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負(fù)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。
下面從波形圖上看著二極管是怎樣整流的

簡(jiǎn)單整流電路波形圖

圖2 簡(jiǎn)單整流電路波形圖

變壓器砍級(jí)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5-2（a）所示。在0～K時(shí)間內(nèi)，e2 為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通，e2 通過(guò)它加在負(fù)載電阻Rfz上，在π～2π 時(shí)間內(nèi)，e2 為負(fù)半周，變壓器次級(jí)下端為正，上端為負(fù)。這時(shí)D 承受反向電壓，不導(dǎo)通，Rfz，上無(wú)電壓。在π～2π 時(shí)間內(nèi)，重復(fù)0～π 時(shí)間的過(guò)程，而在3π～4π時(shí)間內(nèi)，又重復(fù)π～2π 時(shí)間的過(guò)程…這樣反復(fù)下去，交流電的負(fù)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(fù)）的電壓，如圖5-2（b）所示，達(dá)到了整流的目的，但是，負(fù)載電壓Usc 。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱它為脈動(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，半波整說(shuō)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(jì)算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值，即負(fù)載上的直流電壓Usc =0.45e2 ）因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，而在一般無(wú)線電裝置中很少采用。

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二、全波整流電路

如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。下圖是全波整流電路的電原理圖。

全波整流電路原理圖

圖3 全波整流電路圖

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(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭，把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓e2a 、e2b ，構(gòu)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5-4 所示的波形圖說(shuō)明。在0～π 間內(nèi)，e2a 對(duì)Dl為正向電壓，D1 導(dǎo)通，在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓；e2b 對(duì)D2 為反向電壓， D2 不導(dǎo)通（見(jiàn)下圖在π-2π時(shí)間內(nèi)，e2b 對(duì)D2 為正向電壓，D2 導(dǎo)通，在Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓；e2a 對(duì)D1 為反向電壓，D1 不導(dǎo)通（見(jiàn)下圖如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件D1 、D2 輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間，都有同一方向的電流通過(guò)，如圖所示的那樣，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（Usc ＝0.9e2，比半波整流時(shí)大一倍）。

全波整流電路整流波形圖

圖4 全波整流電路整流波形圖
全波整流電路圖全波整流濾波電路

圖5 全波整流電路圖

上圖所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱的次級(jí)中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。

三、橋式整流電路

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(jié)構(gòu)，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)。

橋式整流電路的工作原理如下：

e2 為正半周時(shí)，對(duì)D1 、D3 和方向電壓，Dl，D3 導(dǎo)通；對(duì)D2 、D4 加反向電壓，D2 、D4 截止。電路中構(gòu)成e2 、Dl、Rfz 、D3 通電回路，在Rfz ，上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2 為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2 、D4 加正向電壓，D2 、D4 導(dǎo)通；對(duì)D1 、D3 加反向電壓，D1 、D3 截止。電路中構(gòu)成e2 、D2 Rfz 、D4 通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。上述工作狀態(tài)分別如圖所示。

橋式整流電路工作原理圖

圖7 橋式整流電路工作原理圖

如此重復(fù)下去，結(jié)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(jí)電壓的最大值，比全波整洗電路小一半

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學(xué)習(xí)整流電路問(wèn)題集錦：

問(wèn)：分析橋式整流電路，四個(gè)二極管為什么要這么接?

四個(gè)二極管為什么要這么接

圖8 四個(gè)二極管為什么要這么接

答：因?yàn)樽儔浩鞒鰜?lái)的是交流電，你需要的是直流電，而二極管具有單向?qū)ǖ奶匦?，所以?腳上永遠(yuǎn)是正極，2腳上永遠(yuǎn)是負(fù)極，出來(lái)后并了個(gè)電容是濾波的，得到更穩(wěn)定的直流電源假如變壓器上面的抽頭這一秒是正極，出來(lái)經(jīng)過(guò)二極管上左邊那個(gè)截止，上右邊那個(gè)二極管導(dǎo)通，正極流向1腳。假如變壓器上面的抽頭下一秒是負(fù)極，左邊的導(dǎo)通，負(fù)電子流向2腳，右邊的截止。變壓器下邊的抽頭，情況和上面的一樣，利用二極管單向?qū)ǖ奶匦?，?腳永遠(yuǎn)是正極，2腳永遠(yuǎn)是負(fù)極。但是二極管反向的時(shí)候還是會(huì)有小部分交流電漏過(guò)，所以雖然整流后但得到的不是純凈的直流電，所以要加電容濾波，后面是個(gè)穩(wěn)壓三極管，然后再濾波，就是你想要的直流電源了。

問(wèn)：在橋式整流電路中，如果一個(gè)二極管發(fā)生開(kāi)路，短路或反接，將會(huì)出現(xiàn)什么情況？

答：橋式整流通常是指由四支二極管組成的全波整流電路，當(dāng)通電后，若其中一支二極管開(kāi)路時(shí)，則變成半波整流電路。若其中一支二極管短路時(shí)，當(dāng)此管在上橋臂，則相鄰下橋臂二極管會(huì)短路損壞；當(dāng)此管在下橋臂，則相鄰的上橋臂二極管會(huì)短路損壞。當(dāng)然，因短路電流通過(guò)PN結(jié)，也可能會(huì)使其變?yōu)殚_(kāi)路。若其中一支二極管反接時(shí)，則電源會(huì)通過(guò)與其相鄰的另一支二極管形成短路，此兩管都因通過(guò)短路電流后而損壞。當(dāng)然，這種短路也會(huì)造成前級(jí)電路的反應(yīng)（保險(xiǎn)熔斷或跳閘）。

問(wèn)：橋式整流二極管的正負(fù)極判斷

答：對(duì)于二極管來(lái)講：1、電流流入的是正極，流出的是負(fù)極。2、整流輸出正電壓的那端是二極管的負(fù)極；輸出負(fù)電壓的那端是二極管的正極。

問(wèn)：怎樣根據(jù)單相橋式整流電路的工作原理判斷輸出平均電壓？

答：橋式整流電路計(jì)算主要參數(shù)：

1.單相橋式整流電路輸出不帶電解電容濾波的，輸出電壓為變壓器次級(jí)電壓（有效值）的0.9倍。

2.單相橋式整流電路輸出帶電解電容濾波的，輸出電壓為變壓器次級(jí)電壓（有效值）的1.2倍。

3.只接電容，濾波后的電壓是變壓器輸出的1.414倍。（是最大值）。只接電感濾波后的電壓是變壓器輸出的1.2倍。（有效值）。又接電感及電容濾波后的電壓也是變壓器輸出的1.414倍（是最大值）。只整流不濾波輸出的電壓只是變壓器輸出的0.9倍。（有效值）

橋式整流電路輸出電壓，濾波電容計(jì)算