常见的几种二极管整流电路解析：

　　二极管半波整流电路实际上利用了二极管的单向导电特性。

　　当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管导通，输出电压vo=vi-vd。当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管截止，输出电压vo=0。半波整流电路输入和输出电压的波形如图所示。

　　对于使用直流电源的电动机等功率型的电气设备，半波整流输出的脉动电压就足够了。但对于电子电路，这种电压则不能直接作为半导体器件的电源，还必须经过平滑（滤波）处理。平滑处理电路实际上就是在半波整流的输出端接一个电容，在交流电压正半周时，交流电源在通过二极管向负载提供电源的同时对电容充电，在交流电压负半周时，电容通过负载电阻放电。

　　通过上述分析可以得到半波整流电路的基本特点如下：

　　（1）半波整流输出的是一个直流脉动电压。

　　（2）半波整流电路的交流利用率为50%。

　　（3）电容输出半波整流电路中，二极管承担反向电压为2倍交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。

　　（3）实际电路中，半波整流电路二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。

　　全波整流

　　当输入电压处于交流电压的正半周时，二极管D1导通，输出电压Vo=vi-VD1。当输入电压处于交流电压的负半周时，二极管D2导通，输出电压Vo=vi-VD2。

　　由上述分析可知，二极管全波整流电路输出的仍然是一个方向不变的脉动电压，但脉动频率是半波整流的一倍。

　　晶体二极管组成的各种整流电路。

　　一、半波整流电路

　　下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。　　图5-1、是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。

　　变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。在0~K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π~2π 时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在π~2π时间内，重复0~π 时间的过程，而在3π~4π时间内，又重复π~2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被“削”掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。

　　这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以“牺牲”一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。

　　二极管整流电路电路赏析

　　全波整流电路

　　如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图5-3 是全波整流电路的电原理图。

　　全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ，构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2、Rfz ，两个通电回路。

　　全波整流电路的工作原理，可用图5-4 所示的波形图说明。在0~π间内，e2a 对Dl为正向电压，D1导通，在Rfz 上得到上正下负的电压;e2b 对D2为反向电压，D2 不导通（见图5-4（b）。在π-2π时间内，e2b 对D2为正向电压，D2导通，在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压;e2a 对D1为反向电压，D1 不导通（见图5-4（C）。

　　如此反复，由于两个整流元件D1、D2轮流导电，结果负载电阻Rfz 上在正、负两个半周作用期间，都有同一方向的电流通过，如图5-4（b）所示的那样，因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc=0.9e2，比半波整流时大一倍）。

　　图5-3所示的全波整滤电路，需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制作上带来很多的麻烦。另外，这种电路中，每只整流二极管承受的反向电压，是变压器次级电压值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。

　　图5-5（a ）为桥式整流电路图，（b）图为其简化画法。

　　桥式整流电路

　　桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。

　　桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通;对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz 、D3通电回路，在Rfz ，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通;对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。

　　上述工作状态分别如图5-6（A） （B）所示。

　　如此重复下去，结果在Rfz ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的值，比全波整洗电路小一半！

　　整流元件的选择和运用

　　需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子;或者大材小用，造成浪费。表5-1 所列参数可供选择二极管时参考。

　　“另外，在高电压或大电流的情况下，如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。

　　图5-7 示出了二极管并联的情况：两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半口三只二极管并联，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，”流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是，在实际并联运用时“，由于各二极管特性不完全一致，不能均分所通过的电流，会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器，使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大，R应选得越小。

　　图5-8示出了二极管串联的情况。显然在理想条件下，有几只管子串联，每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均：内阻大的二极管，有可能由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反应，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分配均匀。均压电阻要取阻值比二极管反向电阻值小的电阻器，各个电阻器的阻值要相等。　　向电阻值小的电阻器，各个电阻器的阻值要相等。

　　可控硅整流电路波形原理分析：

　　某一电压（或电流）的有效值与其平均值之比，我们称之为波形系数。在可控硅整流电路中波形系数是个值得注意的问题。为说明这个问题，我们先按图1所示的可控硅半波整流电路做个实验，各元件的型号和参数仅供参考。

　　先将R值调至，接通电源，此时直流电压表指示为零，灯泡不亮。然后慢慢减小R值，电压表读数逐渐增大，灯泡逐渐增亮。我们会发现当直流电压表指示为10伏时，灯泡便达到正常亮度了，这就是说灯泡的功耗已达额定功率了，若再继续增高电压，灯泡就可能烧毁。为什么电压表的读数还远没有达到灯泡的额定电压36伏，而灯泡的功耗却已达到额定功率了呢？

　　灯光中流过的电流是单向脉动电流，灯泡两端的电压为单向脉动电压，其波形如图2中实线所示。直流电压表的读数是这种脉动电压的平均值，而刁；是它的有效值。其有效值却要比平均值大得多。

　　根据电工学知识，这种周期性的单向脉动电压的有效值U。乃是瞬时值的平方在一个周期内平均值的算术平方根（均方根值），即

　　将不同的Q值代入式（3），就得到相应的K值，如表一所示。由表一可以看出，当可控硅的移相角由零变到n时，波形系数K值逐渐增大，而且增大的速度越来越快，当。接近，I时，K值将急聚增加（而U和Uo都急聚下降。）

　　现在再来看看实验结果。据式（2）可算出，当直流电压表指示10伏即U。=10伏时，CO$n=-0．7979，波形系数K~3．57， Uo~35．7伏。Uo己相当接近灯泡的额定电压了，所以灯泡达到正常亮度。

　　根据同样的道理可算出， 当G相同时，在电阻性负载的全波可控整流电路中，输出脉动电压（波形见图3中的实线）系数的1／／2倍。在上述计算中，均忽略了可控硅导通时的正向压降。对其他形式的整流电路以及负载呈电感性时输出电压的波形系数，本文不再赘述。

　　由上面的分析可知，在用可控硅进一行整流时，直流电压表（或电流表）上L的读数是输出电压（或电流）的平均1K值，不能将读数直接代入公式卜U2 L来计算负载上的功耗，这是因为式中U为负载R，上的电压有效值，即U=Uo。

　　如欲减小波形系数，使输出出电压有效值接近于平均值，有三条措施可取：

　　（1） 尽量减小可控硅的移相角，如Q：o时，则K=I．57（单相半波）： （2）当负载额定电压比输入交流电压的有效值低得多时，先用变压器降压再进行整流； （3）尽量采用单向可控整流或三相可控整流电路。如忽视波形系数的影响，尽管电压表的读数还远未达到负载的额定电压，但仍有可能烧毁电器，以致造成不应有的损失。这是必须注意的。

　　在实际应用中，为方便起见，我们可根据表二来估算不同的输出直流电压时的波形系数，从而估算出输出电压的有效值。表二中的n为直流电压表的读数U。与输入交流电压有效值U的比。即 23 （3），便可得到相应的波形系数K。例如在图1所示的电路中，当直流电压表指示为 50伏时，n=50／220~0．23，根据表二可估算出此时波形系数K在2．32和1．98之间。

　　对于全波可控整流电路来说，

　　根据同样的道理，可得出全波可控整流电路中，对应于不同n值（可控硅全导通时n取得值0．9）时的波形系数K