一個(gè)單相橋式整流電路設(shè)計(jì)

濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。濾波是信號(hào)處理中的一個(gè)重要概念。濾波分經(jīng)典濾波和現(xiàn)代濾波。經(jīng)典濾波的概念，是根據(jù)傅里葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念。根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿(mǎn)足一定條件的信號(hào)，都可以被看成是由無(wú)限個(gè)正弦波疊加而成。換句話說(shuō)，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過(guò)，而阻止另一部分頻率成分通過(guò)的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。

在電子電路中，大多數(shù)都是需要直流穩(wěn)壓電源來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)工作的。比如，在放大電路中直流穩(wěn)壓一方面要為電路工作建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，另一方面還要為信號(hào)的放大提供所需的能量。發(fā)電設(shè)備輸出的是交流電，對(duì)于小功率情況，要變成穩(wěn)定的直流電還需要通過(guò)降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓等幾個(gè)環(huán)節(jié)的處理。下面簡(jiǎn)單講講整流電路和濾波電路的一些工作原理和特點(diǎn)。

整流電路

所謂整流電路，就是把交流電路變成直流電。對(duì)于小功率情況，可以直接利用二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)實(shí)現(xiàn)整流。如果輸入的是正弦交流電，經(jīng)二極管整流后，輸出的是脈動(dòng)的直流電，但這種直流電中也含有大量交流成分。

1.大致介紹一個(gè)最簡(jiǎn)單的單相半波整流電路(假設(shè)負(fù)載為純電阻負(fù)載，理想二極管)。

工作原理：

當(dāng)V2處于正半周期時(shí)，二極管VD正向?qū)?，忽略二極管上的管壓降，輸出V0=V2。

當(dāng)V2處于負(fù)半周期時(shí)，二極管VD反向截止，電路中沒(méi)有電流，輸出電壓V0=0。

綜上：在整個(gè)周期內(nèi)，二極管VD只在V2的正半周期導(dǎo)通，此時(shí)的輸出電壓跟隨輸入電壓變換;而在V2的負(fù)半周期沒(méi)有信號(hào)輸出。所以電路進(jìn)行的是半波整流。

2.再說(shuō)一個(gè)單相橋式整流電路。

工作原理：

當(dāng)V2處于正半周期時(shí)，二極管VD1和VD3導(dǎo)通，VD2和VD4截止，電流從上向下流過(guò)負(fù)載。

當(dāng)V2處于負(fù)半周期時(shí)，二極管VD2和VD4導(dǎo)通，VD1和VD3截止，電流仍然從上向下流過(guò)負(fù)載RL。

綜上，通過(guò)4只二極管分組的交替導(dǎo)通，在整個(gè)周期內(nèi)保證負(fù)載RL上都有同向電流流過(guò)，負(fù)載電壓的方向不變，因此電路進(jìn)行全波整流。

橋式電路的特點(diǎn)就是全波整流電路，具有工作效率高、紋波小、二極管反向工作電壓低等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)電源變壓器的要求不高，因此這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

濾波電路

整流電路輸入的是正弦交流電壓， 輸出的是脈沖直流電壓，其中含有大量的交流成分，即紋波。所以脈沖直流還需要通過(guò)濾波電路來(lái)濾出其中的交流成分。濾波電路主要由電容元件和電感元件組成，分為電容濾波電路、電感濾波電路和復(fù)合濾波電路。

橋式整流電容濾波電路工作原理與半波整流電容濾波電路相似，不同的地方在于一個(gè)是全波整流，一個(gè)是半波整流。顯然對(duì)于全波，電容的放電時(shí)間更短，輸出波形更加平緩，濾波效果更好。電容濾波對(duì)于電路的影響在于加上電容濾波電路后，輸出波形變化平緩了，輸出電壓隨之升高，當(dāng)負(fù)載RL無(wú)窮大時(shí)，電容沒(méi)有放電通路，其上電壓不會(huì)下降。隨著RL減小，放電時(shí)間也隨之下降。對(duì)于全波整流電容濾波電路，其輸出特性就輸出電壓V0隨輸出電流的變化規(guī)律變化。

總之，電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，負(fù)載獲得的直流電壓較高，紋波小，但其輸出特性較差，輸出直流電壓的大小受負(fù)載變化的影響較大，故適合在負(fù)載電壓均較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合應(yīng)用。

個(gè)穩(wěn)定的直流電源是電子裝置必不可少的組成部分，它通常由交流電經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓、整流和濾波電路組成。整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是交流電的整流過(guò)程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過(guò)整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓，習(xí)慣上稱(chēng)單向脈動(dòng)性直流電壓。愛(ài)浦電子在本文將對(duì)整流電路的基本工作原理及簡(jiǎn)單計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)的講解，為工程師們的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

總結(jié)介紹內(nèi)容如下：

1：整流電路的基本工作原理及簡(jiǎn)單計(jì)算

2：濾波電路的原理

一：對(duì)于三種常見(jiàn)整流電路的基本介紹

1 、整流電路的分類(lèi)

電源電路中的整流電路主要有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三種，倍壓整流電路用于其它交流信號(hào)的整流，例如用于發(fā)光二極管電平指示器電路中，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行整流。

2、常見(jiàn)三種整流電路的特性

前三種整流電路輸出的單向脈動(dòng)性直流電特性有所不同，半波整流電路輸出的電壓只有半周，所以這種單向脈動(dòng)性直流電主要成分仍然是50Hz的，因?yàn)檩斎虢涣魇须姷念l率是50Hz，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒(méi)有改變單向脈動(dòng)性直流電中交流成分的頻率;全波和橋式整流電路相同，用到了輸入交流電壓的正、負(fù)半周，使頻率擴(kuò)大在倍為100Hz，所以這種單向脈動(dòng)性直流電的交流成分主要成分是100Hz的，這是因?yàn)檎麟娐穼⑤斎虢涣麟妷旱囊粋€(gè)半周轉(zhuǎn)換了極性，使輸出的直流脈動(dòng)性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍，這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波。

3、常見(jiàn)三種整流電路的區(qū)分

在電源電路的三種整流電路中，只有全波整流電路要求電源變壓器的次級(jí)線圈設(shè)有中心抽頭，其他兩種電路對(duì)電源變壓器沒(méi)有抽頭要求。另外，半波整流電路中只用一只二極管，全波整流電路中要用兩只二極管，而橋式整流電路中則要用四只二極管。根據(jù)上述兩個(gè)特點(diǎn)，可以方便地分辨出三種整流電路的類(lèi)型，但要注意以電源變壓器有無(wú)抽頭來(lái)分辨三種整流電路比較準(zhǔn)確。

4、常見(jiàn)三種整流電路中二極管的要求

一方面是承受的最高方向工作的電壓，另一方面是最大正向平均電流。

在半波整流電路中，當(dāng)整流二極管截止時(shí)，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對(duì)于全波整流電路而言也是這樣，當(dāng)一只二極管導(dǎo)通時(shí)，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對(duì)這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高;對(duì)于橋式整流電路而言，兩只二極管導(dǎo)通，另兩只二極管截止，它們串聯(lián)起來(lái)承受反向峰值電壓，在每只二極管兩端只有反向峰值電壓的一半，所以對(duì)這一電路中整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低。

另外注意一點(diǎn)：在整流電路中，輸入交流電壓的幅值遠(yuǎn)大于二極管導(dǎo)通的管壓降，所以可將整流二極管的管壓降忽略不計(jì)。