什么是整流电路?

[拼音]：zhengliu dianlu

[外文]：rectifier circuit

利用器件单向导电特性将交流电变成直流电的电路。电子设备需要各种不同电压的直流电源，而供电电源供给的一般都是交流电，因此须用整流电路提供所需要的直流电。常用的整流器件有金属整流器件、电子管整流器件和半导体整流器件。电子管整流器件效率较低，可靠性差，不易维护，已逐渐为半导体整流器件所代替。

根据整流器件在电路中的接法，整流电路可分为半波、全波、桥式和倍压等电路形式。交流供电又分为单相供电和三相供电电路。前者常为小功率整流器所采用，后者则为中、大功率整流器所采用。

图1为纯电阻负载的单相半波整流电路。变压器Tp次级的交流电压为e2，与加于初级线圈的交流电压e1同频。当e2为正弦波时，由于整流管D的单向导电特性，电阻RL中的直流电流i和电压 UL＝iRL，均不再是正弦波。若e2＝


，则

电流i（或电压UL）的波形如图1c，它单相流动，但并非恒定不变。其中既有直流成分，也有基波分量及偶次谐波分量。

整流电路的主要技术指标有纹波因数r，变压器次级功率利用系数F 和反峰电压 UR 等。

（1）纹波因数r:它是负载上交流分量的有效值与直流分量之比，即r＝负载上交流分量有效值／负载上直流分量。纯电阻负载半波整流电路的纹波因数r＝1.21，这表明交流分量比直流分量还要大，所以这种电路的性能很差。

（2）变压器次级功率利用系数F:它是直流输出功率Po与变压器次级功率容量P2之比值，即


。半波整流电路的F=0.287，利用系数较低。半波整流电路的另一缺点是变压器次级绕组中只有单方向电流流过，铁芯容易饱和。

（3）反峰电压UR：它是整流管的最高反向工作电压，应小于反向击穿电压。单相半波整流电路的反峰电压为3.14U0，与全波整流电路的相同。

图2为单相纯电阻负载的全波整流电路，它的变压器的次级绕组有一中心抽头。整流管D1和D2在外加交流电压的两个半周期内轮流导电。在变压器绕组中，电流i1和i2的方向相反，使变压器铁芯因磁路中直流磁化抵消而不易饱和。流过负载RL的电流iL仍是单方向的，其波形如图2c。纯电阻负载全波整流的纹波因数r=0.48，比半波整流的有所改善。

图3为单相纯电阻负载的桥式整流电路。当变压器次级绕组的上端为正极性时，D1和D3导通；当上端为负极性时，D2和D4导通，所以其输出波形与全波整流电路的相同。这种电路的变压器不需要中心抽头，整流管的反向耐压比全波整流电路的低一半，因此应用较广。

纯电阻负载整流电路的纹波因数r都很大。在实际应用时必须加接滤波器，滤掉输出电流中的交变分量，使输出尽量平稳。滤波电路一般由电抗元件组成。最简单的方法是在负载电阻RL两端并联一个足够大的电容器C，或用一个与RL串联的扼流圈L;有时也采用Г型LC滤波器或π型CRC滤波器。图4a是采用电容器滤波的单相桥式整流电路。在未加上滤波电容器C之前，负载RL两端的电压如图4b的虚线。电容器C 的作用是使输出波形变得比较平滑。例如，当交流电压e2升高时，电容器C把部分能量存储起来；而当e2降低时，就把能量释放出来。这样就使负载RL上的输出电压不随e2的变化而急剧变化，起伏较小，如图4b实线u0。滤波的具体过程是：在


的区间内变压器次级电压e2高于负载电压u0，D1和D3导通，导通电流i1(=i3)对电容器C充电。在


区间内u0＞e2，各二极管都截止，电容器C 对RL放电，把能量释放给负载。如此周而复始，即可获得比较平稳的直流输出电压。

电容滤波整流电路的纹波因数与交流电源的角频率ω和RLC的乘积有关。ωCRL越大，r越小。通常可以使波纹因数r 达到10-2的量级。这种整流电路不太复杂，纹波因数也较小，应用比较广泛。中、大功率整流电路大都采用可控闸流管作整流器件。

当工作电流较小、工作电压又较高时，为了避免因提高变压器电压而带来的困难，可采用倍压整流电路。图5为二倍压整流电路，正半周时电容器C1被充电至Uc1，负半周时电容器C2被充电至uc2。当输出电流较小，C1及C2的值足够大时，


。而


。利用这种电路原理可以制成多倍压整流电路。

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