桥式整流电路
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模拟电子技术基础
第十八讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
15.1 单相整流电路
15.2 滤波电路
电子电路工作时都需要直流电源提供能量， 电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的 仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直 流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：
电源的方框图如图15.01所示。
(a)电路图 (b)波形图 图15.04 单相半波整流电路
根据图15.04可知，输出电压在一个工频周期 内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正 弦波。负载上输出平均电压为：
VO VL 1 π 2π 0 2V2 sin td(t )
2 V2 0.45 V2 π
Leabharlann Baidu
流过负载和二极管的平均电流为
VRmax 2 2V2
单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式 整流电路相同。
4 2V2 S 3π
2 2V2 2 0.67 π 3
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流 流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流 过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高， 在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单 相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波 整流电路，故广泛应用于直流电源之中。
（3）单相桥式整流电路的负载特性曲线
单相桥式整流电路的负载特性曲线是指 输出电压与负载电流之间的关系曲线
VO f ( I O )
该曲线如图 15.03所示。曲线 的斜率代表了整 流电路的内阻。
图15.03 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
15.1.2单相半波整流电路
单相整流电路除桥式整流 电路外，还有单相半波和全波 两种形式。单相半波整流电路 如图 15.04(a) 所示，波形图如 图15.04(b)所示。
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和 交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时 谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波 的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
2 4 4 vO 2V2 ( cos 2 t cos 4 t ) π 3π 15π
4 2V2 S 3π 2 2V2 2 0.67 π 3
15.1.1 单相桥式整流电路
(1) 工作原理
单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流的 电路，其电路如图15.02（a） 所示。
（a）桥式整流电路 （b）波形图 图15.02 单相桥式整流电路
在分析整流电路工作原理时，整流电路 中的二极管是作为开关运用，具有单向导电
性。根据图15.02(a)的电路图可知：
ID 2V2 0.45 V2 IL π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
15.1.3 单相全波整流电路
单相全波整流电路 如 图 15.05(a) 所 示 ， 波 形图 如 图 15.05(b) 所示。
(a)电路图 图15.05 单相全波整流电路
(b)波形图
根据图15.05（b）可知，全波整流电路的输 出，与桥式整流电路的输出相同。输出平均电压 为： 1π 2 2 VO VL 2V2 sin td( t ) V2 0.9V2 π0 π 2 2V2 0.9V2 流过负载的平均电流为： I o I L π RL RL 二极管所承受的最大反向电压
当正半周时二极管D1、D3导通，在负载 电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管 D2、 D4导通，在负载 电阻上得到正弦波仍是正半周。单相桥式整
流电路的波形图见图15.02(b)。
（动画15-1） （动画15-2） (动画15-8exe）
（2）参数计算
根据图 15.02（ b）可知，输出电压是单相脉动电压。 通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为：
变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 VA 流过每只二极管电流平均值
1 1 I D Io 2 1 A 2 2
举例：
试分析图示桥式整流电路中的二极管 D2 或D4断开
时负载电压的波形。如果 D2 或 D4 接反，后果如何？ 如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
U DRM 2U 2 122 172 V
例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压 220 V， 负载电阻 RL = 50，负载电压 Uo=100V，试求 变压器的变比和容量，并 选择二极管。
解：整流电流的平均值
变压器副边电流有效值
U o 100 Io 2A R L 50
I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A
整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分 的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减 少交流成分，增加直流成分。
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术 进一步稳定直流电压。
15.1 单相整流电路
15.1.1 单相桥式整流电路
15.1.2 单相半波整流电路 15.1.3 单相全波整流电路
1π 2 2 VO VL 2V2 sin td t V2 0.9V2 π0 π
流过负载的平均电流为
流过二极管的平均电流为
2 2V2 0.9V2 IL π RL RL
IL 2V2 0.45V2 ID 2 π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。 整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）—-用有效值或最大值； 输出（交直流）-—用平均值； 整流管正向电流—-用平均值；
整流管反向电压-—用最大值。
例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压 为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压 Uo=100V ， 试 求 变 压 器 的 变 比 和 容 量 ， 并 选择二极管。 U o 100 解：变压器副边电压有效值 U 111 V 0.9 0.9 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变 压器副边电压一般应高出 5%~10%，即取 220 U = 1.1 111 122 V 变比 K 1.8 122 每只二极管承受的最高反向电压
第十八讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
15.1 单相整流电路
15.2 滤波电路
电子电路工作时都需要直流电源提供能量， 电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的 仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直 流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：
电源的方框图如图15.01所示。
(a)电路图 (b)波形图 图15.04 单相半波整流电路
根据图15.04可知，输出电压在一个工频周期 内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正 弦波。负载上输出平均电压为：
VO VL 1 π 2π 0 2V2 sin td(t )
2 V2 0.45 V2 π
Leabharlann Baidu
流过负载和二极管的平均电流为
VRmax 2 2V2
单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式 整流电路相同。
4 2V2 S 3π
2 2V2 2 0.67 π 3
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流 流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流 过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高， 在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单 相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波 整流电路，故广泛应用于直流电源之中。
（3）单相桥式整流电路的负载特性曲线
单相桥式整流电路的负载特性曲线是指 输出电压与负载电流之间的关系曲线
VO f ( I O )
该曲线如图 15.03所示。曲线 的斜率代表了整 流电路的内阻。
图15.03 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
15.1.2单相半波整流电路
单相整流电路除桥式整流 电路外，还有单相半波和全波 两种形式。单相半波整流电路 如图 15.04(a) 所示，波形图如 图15.04(b)所示。
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和 交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时 谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波 的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
2 4 4 vO 2V2 ( cos 2 t cos 4 t ) π 3π 15π
4 2V2 S 3π 2 2V2 2 0.67 π 3
15.1.1 单相桥式整流电路
(1) 工作原理
单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流的 电路，其电路如图15.02（a） 所示。
（a）桥式整流电路 （b）波形图 图15.02 单相桥式整流电路
在分析整流电路工作原理时，整流电路 中的二极管是作为开关运用，具有单向导电
性。根据图15.02(a)的电路图可知：
ID 2V2 0.45 V2 IL π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
15.1.3 单相全波整流电路
单相全波整流电路 如 图 15.05(a) 所 示 ， 波 形图 如 图 15.05(b) 所示。
(a)电路图 图15.05 单相全波整流电路
(b)波形图
根据图15.05（b）可知，全波整流电路的输 出，与桥式整流电路的输出相同。输出平均电压 为： 1π 2 2 VO VL 2V2 sin td( t ) V2 0.9V2 π0 π 2 2V2 0.9V2 流过负载的平均电流为： I o I L π RL RL 二极管所承受的最大反向电压
当正半周时二极管D1、D3导通，在负载 电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管 D2、 D4导通，在负载 电阻上得到正弦波仍是正半周。单相桥式整
流电路的波形图见图15.02(b)。
（动画15-1） （动画15-2） (动画15-8exe）
（2）参数计算
根据图 15.02（ b）可知，输出电压是单相脉动电压。 通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为：
变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 VA 流过每只二极管电流平均值
1 1 I D Io 2 1 A 2 2
举例：
试分析图示桥式整流电路中的二极管 D2 或D4断开
时负载电压的波形。如果 D2 或 D4 接反，后果如何？ 如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
U DRM 2U 2 122 172 V
例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压 220 V， 负载电阻 RL = 50，负载电压 Uo=100V，试求 变压器的变比和容量，并 选择二极管。
解：整流电流的平均值
变压器副边电流有效值
U o 100 Io 2A R L 50
I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A
整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分 的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减 少交流成分，增加直流成分。
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术 进一步稳定直流电压。
15.1 单相整流电路
15.1.1 单相桥式整流电路
15.1.2 单相半波整流电路 15.1.3 单相全波整流电路
1π 2 2 VO VL 2V2 sin td t V2 0.9V2 π0 π
流过负载的平均电流为
流过二极管的平均电流为
2 2V2 0.9V2 IL π RL RL
IL 2V2 0.45V2 ID 2 π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。 整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）—-用有效值或最大值； 输出（交直流）-—用平均值； 整流管正向电流—-用平均值；
整流管反向电压-—用最大值。
例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压 为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压 Uo=100V ， 试 求 变 压 器 的 变 比 和 容 量 ， 并 选择二极管。 U o 100 解：变压器副边电压有效值 U 111 V 0.9 0.9 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变 压器副边电压一般应高出 5%~10%，即取 220 U = 1.1 111 122 V 变比 K 1.8 122 每只二极管承受的最高反向电压