桥式整流电路的计算公式及输出电压波形图-全文

桥式整流简介

桥式整流器，英文BRIDGE RECTIFIERS，也称为整流器桥堆，是使用二极管的单向电导率进行整流的最常用电路，通常用于将AC转换为DC.

桥式整流电路图

桥式整流器电路如图1所示. 图（a），（b）和（c）是桥式整流器电路的三种不同绘制方法. 它由电源变压器，四个整流二极管D1〜4和负载电阻RL组成. 四个整流二极管以电桥形式连接，因此称为桥式整流器.

桥式整流电路的计算公式

桥式整流是全波整流. 它不是在次级侧具有中心抽头的变压器. 它与四个二极管相连以形成一个桥，从而使电流在电压V2的正半周和负半周中流过负载. 在一个方向上形成全波脉动电压.

桥式整流电路计算的主要参数:

单相全波整流电路图

变压器的次级侧具有中心抽头，两个二极管构成一个全波整流器电路，如下图所示. 从图中可以看出，电流在正负半周中流过负载，从而提高了整流效率.

全波整流的特征

输出电压VO高；脉动小；在正负半个周期中有电流提供给负载，因此变压器得到了充分利用，效率很高. 主要参数:

桥式整流电路的电感滤波原理

电感器滤波电路利用电感器两端电流不突变的特性，将电感器和负载串联连接，以达到平滑输出电流的目的. 从能量的角度来看，当电源提供的电流增加时（由电源电压的增加引起），电感器L会存储能量；当电流减小时，能量再次释放全桥逆变电路图，使负载电流变得平滑，并且电感L具有平坦波效应.

桥式整流电路电感滤波器的优点: 整流二极管的导通角大，峰值电流小，输出特性相对平坦.

桥式整流电路的电感滤波缺点: 铁芯存在，体积大，体积大，容易引起电磁干扰，一般只适用于低电压，大电流的场合.

示例10.1.1桥式整流器的滤波电路如图所示. 众所周知，V1是频率为50Hz的220V交流电源，并且需要DC电压VL = 30V和负载电流IL = 50mA. 尝试找到电源变压器次级侧上的电压v2的有效值，然后选择整流二极管和滤波电容器.

桥式整流电路电容器滤波电路

图10.5是单相桥式整流器电路图和整流器滤波电路的部分波形. 这里假设当t << 0时，电容器C已充电至交流电压V2的最大值（如波形图所示）.

结论1: 由于电容器的储能作用，输出波形相对平滑，脉动分量减小，输出电压平均值增大.

结论2: 如图10.6所示，滤波电路中二极管的导通角小于180o，导通时间缩短. 因此，当在短的导通时间内有较大的浪涌电流流过二极管时，必须选择一个容量更大的二极管.

桥式整流电路输出电压的计算

我们必须熟悉整流电压的输出电压. 很会说，平均输出为全波的0.9倍和半波的0.45倍是有效的. 但是在设计中，我们经常会发现一个事实，例如，经过半波整流后，获得的输出电压为0.45倍以上，经过9V交流整流后可能为11〜12V. 以前我很困惑，记得计算倍数吗？看了很多书之后，这个公式肯定是正确的. 发生了什么事？

也许在学校学习这方面知识时我们曾经过于专注于整流器电路，却忽略了脉动比的概念，因此我们中的许现在对这种简单知识并不十分清楚. 实际上，这是由于滤波电容器连接在整流电路后面. 我们可以通过参考模拟电路的知识来理解. 整流后，通常会增加滤波电压调节，滤波电路会改变整流输出的纹波比，并与负载有关. 因此，除了整流方法之外，最终整流之后获得的电压还与负载和滤波电容器的尺寸有关. RL * C的值直接影响输出电压的大小. 因此，滤波电容器的选择不是任意的，而是需要根据负载选择适当的值. 访问滤波器电路后，输出电压的平均值约为1.2倍，开路负载为1.414倍. RC =（3-5）T / 2以确定电容选择. 其中T代表电网周期性电容器滤波电路，适用于小负载电流的情况，而电感滤波电路适用于大负载电流的情况. （电流越大，R越小，C越难选择）

单相半波整流器电路图

半波整流是利用二极管的单向电导率，以使来自变压器的电压Vo可以在半个周期内到达负载，从而使负载电压VL为单向脉动直流电压.

主要参数:

桥式整流电路的输出电压波形

一个半波整流电路

图5-1是最简单的整流器电路. 它由电源变压器B，整流二极管D和负载电阻Rfz组成. 变压器将市电电压（通常为220伏）转换为所需的交流电压e2，而D将交流电转换为脉动直流电.

让我们看看如何根据图5-2中的波形对二极管进行整流.

变压器截止电压e2是正弦波电压，其方向和大小会随时间变化. 其波形如图5-2（a）所示. 在从0到K的时间内，e2为正半个周期，即变压器的上端为正，下端为负. 此时，二极管承受正向电压，并且通过它将e2添加到负载电阻Rfz. 在π〜2π的时间内，e2为负半个周期，变压器的次级端为正，上端为负. 此时，D承受反向电压且不导通，并且Rfz上没有电压. 在π〜2π的时间中，重复0〜π时间的过程，在3π〜4π的时间中，重复π〜2π时间的过程...这样全桥逆变电路图，交流电的负半周期为如图5-2（b）所示，“切掉”仅在一个半周期内通过Rfz的正电压，在Rfz上获得单个向右（正负电压）电压，达到了整流的目的，但是负载电压Usc. 负载电流的大小也随时间而变化，因此通常称为脉动直流.

除了图中的半周期和半周期以外，这种整流方法称为半波整流. 不难看出，半波整流理论以“牺牲”一半交流电为代价来交换整流效果，并且电流利用率非常低（计算表明，半波电压的平均值通过整个周期的整流得到的，即负载直流电压Usc = 0.45e2）. 因此，它通常用于高压和小电流场合，但很少在一般设备中使用.

第二个全波整流电路

如果对整流器电路的结构进行一些调整，则可以得到可以充分利用电能的全波整流器电路. 图5-3是全波整流电路的电气原理图.

全波整流器电路可以看作是两个半波整流器电路的组合. 变压器次级线圈中间需要抽头，将次级线圈分成两个对称绕组，以便汲取大小相等但极性相反的两个电压e2a和e2b，以形成e2a，D1，Rfz和e2b，D2和Rfz. 两个电源电路.

全波整流电路的工作原理可以通过图5-4所示的波形来解释. 在0和π之间，e2a是相对于D1的正电压，D1导通，并且在Rfz上获得正负电压； e2b是D2的反向电压，而D2并未导通（见图5-4（b）. 在π-2π时间内，e2b是D2的正电压，D2导通，在Rfz上获得的电压为仍然向上和向下； e2a是D1的反向电压，而D1并未打开（请参见图5-4（C）.

重复一次. 如图5-4（b）所示，由于两个整流器元件D1和D2交替导通，负载电阻Rfz在正负半个周期内有相同方向的电流流过. 因此，这称为全波. 整改. 全波整流不仅利用正半周期，而且巧妙地利用负半周期，大大提高了整流效率（Usc = 0.9e2，是半波整流的两倍）.

图5-3所示的全波整流电路要求变压器具有次级中心抽头，该次级抽头使两端对称，这给生产带来了很多麻烦. 另外，在该电路中，每个整流二极管承受的最大反向电压是变压器次级电压的两倍.

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