笔记-整流桥工作原理

整流桥工作原理
如下图1-1 所示.下面主要讲整流桥的工作原理，以及具体的有效功率，有效电流等等.
图1-1
首先，我们先详细介绍二极管的工作特性，在介绍全桥整流滤波电路时,我是让大家记住二极管的一个非常重要的工作特性--单向导通特性。

这里,我教大家一个便于理解二级管单向导通性的方法。

如图1—2 所示,这是个普通二级管，想必大家都已经不陌生了吧。

图1-2
从图中我们可以看出来,箭头指向的方向为负,电流只能从左向右流，即从正往负流,是不能够由右向做流的。

这就是二级管的单向导通性——只能从正往负
流，不能从负往正流.
打个如下比喻：
渔夫去捕鱼的时候,他都有一个篓子,我们称为渔篓子，这个篓子是用来捕鱼的。

如图1-3 所示.
图1-3
渔民通常都是把这个渔篓子放在逆水的地方，当鱼从锥形的口子进入鱼篓子，这个口里放置很多的横条，鱼进入篓子里的时候,挤开横条进入里面，然而进入里面后,鱼就再也出不去了。

二极管也相当于鱼篓子这么个功能，从正往负是导通的,从负到正就截止了。

整流桥的作用是把交流电变成直流电。

一个全桥的整流桥，无论是在电源的正半周期，还是在电源的负半周期，它都能够为负载供电。

如图1—2 所示。

图1-4
在电源正半周期，电流流经方向为L —D2-R—D3-N；在电源负半周期,电流
流经方向为N-D4—R—D1—L.在这么个流向的过程中，负载上面的波形是个什么样的波形？
我们知道交流电AC 是一个正弦波，如图1-5 所示.
图1—5
那么此时二极管导通的波形是怎么样的呢？首先，二级管两端的电压必须大于0.7V 它才导通的，小于0。

7V 是处于截止的状态。

这里我们把D2、D4 这两个二级管放一块分析，在正半周期，当交流电电压小于0。

7V 时，没有二极管导通，当电压大于0.7V 的时候，D2 是导通的，D4 是截止的；在负半周期，同理，只有电压大于0。

7V 的时候，D4 是导通的，D2 是截止的,。

所以,我们绘出二级管的电压波形,如图1-6 所示、1-7 所示.图1—6
图1—7 所示的是二级管D2、D4 导通时的波形。

图1-6 二极管正常工作有导通、截止和击穿三种状态。

导通的基本条件是正向电压高于起始阈值电压（例如硅二极管是0.7V）；截止的条件是正向电压低于起始阈值电压，或者外加反向电压不超过基击穿电压；击穿的条件是反射电压等于略高于PN结的雪崩击穿电压值（稳压二极管就是工作在击穿状态的）。

二极管截止指的是没有导通，也没有击穿的状态。

它的重要特点是电流为0.
图1—7
图1—6 中,二级管D2 的导通时间不是从0~π，而是电压的值大于0。

7V 时才开始导通，电压低于0.7V 时就截止,在这段时间t 内才是二级管的导通角,这个时间小于π。

接下来，我们来绘制电阻R 上的电压波形，我们知道，不论交流电压在正半周期还是在负半周期，电阻上的电压都是从上往下流，即上正下负。

我们就能够得出如下图1-8 所示的输出电压波形图.
图1-8
从图中，我们可以直观的看出，经过整流桥的输出电压明显是比交流电两端
的电压小，他们的之间的关系为U
0 0。

9U
in
，U
in
是AC 输出电压，U
为经过整
流桥后的电压。

这个公式仅仅针对图1-4 所示的电路有效，即在整流桥后没有加电容的电路。

如果在负载上并联上一个电容,负载上将会得到什么波形？
如果在负载上并联上一个电容,负载上将会得到什么波形？如图1-1 所示.
图1-1
通过这个图，我们来分析此时的电容上电压波形图.如图1—9 所示为电容
上电压波形图。

开始时，电容上电压为零。

二级管两端的电压大于0。

7V 时，电路才导通,电路导通后，由于输入的是交流电，所以电路中的电压开始往上升，给电容充电, 所以电容电压开始上升.图1-2 中，当交流电的电压达到最大值时（t= ），然后
2
就开始往下降,直到降到某个电压值，该电压使得二级管D2 两端电压低于0.7V 是，这时二极管截止,电路就不导通了，电容也停止充电，且电容上的电压达到最大值。

整流桥部分电路不导通，但是,电容和电阻仍然形成闭合回路，所以在二极管D2 截止后,电容就开始放电,给负载供电，维持负载正常工作。

此时，电容上电压就开始往下降了。

直到在交流电负半周期，电源电压上升到大于电容电压，且二级管D4 两端的正向电压差大于0。

7，电容就停止放电，开始充电。

又充电到二级管D4 两端的正向电压小于0。

7V 时截止，然后为维持负载正常工作，就又给负载放电。

如此循环反复。

2 U
图 1—9
通过以上的分析，大概知道了电容上电压的波形。

现在，请大家看一下图 1-10 所示,我们来分析每一个二级管的反向耐压是多少？
图 1—1
从图 1-3 中有个电容的，经过全桥整流后这个电容上的电压U DC 电容 =
ACin 即电容上的电压为交流输入的 2 倍,并且这个电压是直流电压。

在电源电压处在正半周期的时候，交流电经过二极管给电容充电，这时候电容上正极端（b 点） 的电位为 1.414U AC ，由于这是个正弦电压，当电压达到最高点的时候,它会往下降
的,当它降到最低点的时候，他的值是-U AC ,即在图中 a 点的电位为-U AC ， 此时
电容上的电位，即 b 点的电位为 1.414U AC ,那么，二级管的电压差为，刚才
11
我们讲过,正半周期，电容上b 点的电位为1。

414U AC ，整流桥a 点的为—U AC ，是
不是就为1。

414
U AC ,因为对于 a 点来讲，最高的时候能够达到+U AC ，最低的
时候可以达到—U AC ，所以对于 a 点来讲,他本身的压差就是 2U AC ，而电容上的
电压它是不变的，所以，我们就需要这管子的耐压为1.414 U A C 。

接下来,我们来看它的一个电流,我们说了,二级管上流过的电流为多大？ 假设负载上的电流为 I ，那么在正半周期，电流是经过 D2 的，经过 D2 之后,
经过电容，再通过 D3，再回到电源，即Ｎ线上。

我们就知道，在正半周期的时候,就只有 D2 给负载提供电流。

那么在负半周期的时候，我们知道，电流时经过 D4，然后经过负载，再经过 D1，回到电源，L 线。

也就是说,在负半周期, 是 D4 对电容来进行一个充电。

就是说，这上面每一个管子，在完整的周期里面只开通了一半，D2 也只开通了一半，D4 也只开通了一半。

在整个完整的周期里面(T=2π）里面,D2 和 D4，或者 D1 和 D3，它们都只开通一半，也就是他们只有一半的时间给电容充电,另一半的时间休息,另一半的时间交给另外两个管子完成，比如说在正半周期的时候，D2 和 D3 导通，给电容充电，负责维持负载的电流，那么在负半周期的时候就是 D4 和 D1 工作，D2 和 D3 就截止了，这时候（负半周期）给电容进行充电,维持负载的另一半时间的电流是 D4 和 D1。

因此，我们说，这两个二级管在一个完整的周期里面，他们都只工作了一半，只提供
了负载的一半的电流，前一半的电流是靠 D2 和 D3 维持，后一半的时间就靠 D4 和 D1 提供，因此，我们说了，二级管上流过的电流，实际上只提供了负载上所需要的
电流的一半，二级管上的电流值要求为负载上电流的一半,所以有I D
二极管上电流, I R 为负载上电流。

1 I 2
R ， I D 为 现在，我们知道，二级管上流过的电流为负载上的一半,而反向耐压为 1。

414 倍的交流输入电压。

(在给出的假设的情况下）。