12.2 整流电路
12.2 整流电路
利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。
12.2.1 单相半波整流电路
单相半波整流电路如图12-2（a）所示，其中VD为二极管，RL为负载电阻，u1是变压器初级的输入电压，通常有效值为220V，频率为50Hz，u2是变压器次级的输出电压。并设
（12.2.1）
式中：U2m为峰值电压，U2为有效值。
当u2为正半周时，二极管VD承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=iVD。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。当u2为负半周时，二极管VD承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管VD上。
（a）电路 （b）波形
图12-2 半波整流电路及其波形
在半波整流情况下
（12.2.2）
单相半波整流电压的平均值为
（12.2.3）
式（12.2.2）说明，在半波整流情况下，负载上所得的直流电压只有变压器次级绕组电压有效值的45%。如果考虑二极管的正向电阻和变压器等效电阻上的压降，则UO数值还要低。在半波整流电路中，二极管的电流等于输出电流，所以流过负载电阻RL的电流平均值为
（12.2.4）
流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即
（12.2.5）
二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即
（12.2.6）
脉动系数是反映输出电压幅度变化大小的重要参数，它定义为
（12.2.7）
其中Uo1m是输出电压的最低次谐波的峰值，Uo是输出电压的平均值。由脉动系数的定义可知，脉动系数越大，说明输出电压的幅值变化越显著。通常希望脉动系数越小越好。对半波整流电路来说
（12.2.8）
可见半波整流电路输出电压的幅值变化很大。一般选管根据二极管的电流IVD和二极管所承受的最大反向峰值电压URM进行选择，即二极管的最大整流电流IF≥IVD，二极管的最大反向工作电压
UR≥URM=
（12.2.9）
12.2.2 单相桥式全波整流电路
单相桥式全波整流电路如图12-3所示。它是由变压器T，4只二极管D和负载电阻RL组成。由于4只二极管和负载电阻接成电桥形式，故称桥式整流。又因为在变压器次级输出电压u2的整个周期内都有电流通过负载RL，所以该电路又称桥式全波整流电路。
（a）原理电路 （b）简化画法
图12-3 单相桥式全波整流电路
u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b。见电路图12-4。
u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a。见电路图12-5，电路中各处的波形如图12-6所示。
图12-4 u2正半周时电流流向 图12-5 u2负半周时电流流向
图12-6 电路中各式的波形
单相全波整流电压的平均值为
（12.2.10）
流过负载电阻RL的电流平均值为
（12.2.11）
流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即
（12.2.12）
每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即
（12.2.13）
整流变压器副边电压有效值为
（12.2.14）
整流变压器副边电流有效值为
（12.2.15）
由以上计算，可以选择整流二极管和整流变压器。
12.2.3 三相桥式整流电路
图12-7是三相桥式整流电路图，图12-8是电路中各处的波形图。
图12-7 三相桥式整流电路
图12-8 电路中各处的波形图
0～t1期间，c点电位最高，b点电位最低，VD5和VD4导通。负载上的电压uo就是线电压ucb。电流通路为
c→VD5→RL→VD4→b
t1～t2期间，a点电位最高，b点电位仍然最低，VD1和VD4导通，负载电压uo为线电压uab，电流通路为
a→VD1→RL→VD4→b
同理，在t2～t3期间，a点电位最高，c点电位最低，于是二极管VD1和VD6导通，负载电压uo为线电压uac，电流通路为
a→VD1→RL→VD6→c
依此类推，共阴极连接的3个二极管VD1、VD3、VD5在t1、t3、t5等时刻导通；共阳极连接的3个二极管VD2、VD4、VD6在t2、t4、t6等时刻导通。每个二极管导通1/3周期。