全波桥式整流电路的设计

电子系统的正常运行离不开稳定的电源，除了在某些特定场合下采用太阳能电池 或化学电池作电源外，多数电路的直流电是由电网的交流电转换来的这种直流 电源的组成以及各处的电压波形如图所示全波桥式整流电路的设计（一）例如输入为3V,则输出只有2V多，需要考虑二极管标谁画法、血、■＞说简易画法图中各组成部分的功能如下：⑴电源变压器：将电网交流电压（220V或380V） 变换成符合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得电子设备所需的直流 电压因为大多数电子电路使用的电压都不高，这个变压器是降压变压器⑵整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz 交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电⑶滤波电路：利用储能元件电容器C两端的电压（或通过电感器L的电流）不能 突变的性质，把电容C （或电感L）与整流电路的负载RL并联（或串联），就可 以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电 在小功率整流电路中，经常使用的是电容滤波⑷稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅 值也将随之变化，因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随 交流电网电压和负载的变化而变化。

利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电压变为单向脉动电压本章 为便于分析整流电路，把整流二极管当作理想元件，即认为它的正向导通电阻为 零，而反向电阻为无穷大但在实际应用中，应考虑到二极管有内阻，整流后所 得波形，其输出幅度会减少0.6~lV,当整流电路输入电压大时，这部分压降可 以忽略但输入电压小时， 正向压降的影响在小功 率直 流电源中，常见的几 种整流电路有单相半 波、全波、桥式和三 相整流电路等整流（ 和滤 波）电路中既有交流 量，又有直流量对 这些量经常采用不同 的表述方法：输入（交 流）——用有效值或 最大值；输出（直流）—用平均值；二极 正向电流——用平 均值；二极管反向电 压——用最大值 单相全波桥式整流电 路的工作原理 由图可看出，电路中 采用四个二极管，互 相接成桥式结构利 用二极管的电流导向作用，在交流输入电压U2的正半周内，二极管DI、D3导通，D2、D4截止，在 负载 RL 上得到上正下负的输出电压；在负半周内，正好相反， D1、 D3 截止， D2、 D4导通，流过负载RL的电流方向与正半周一致因此，利用变压器的一个副边 绕组和四个二极管，使得在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方 向不变的脉动直流电压和电流。

交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中 这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的要把脉动直流变成波形平滑的直流， 还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波换句话说，滤波的任务，就是把整流器输 出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电一、电容滤波电容器是一个储存电能的仓库在电路中，当D1-D4图5-9具有电容谑波黑的整流电路c有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电， 把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低） 之后，电容器将把储存的电能再放出来充电的时 候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电 压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失电容器的容量越大，负载电阻值越 大，充电和放电所需要的时间越长这种电容带 两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤 波的任务图 5-9 是最简单的电容滤波电路，电容器与 负载电阻并联，接在整流器后面，下面以图5-9（a）所示半波整施情况说明电容滤波的工作过 程在二极管导通期间，e2向负载电阻Rfz提 供电流的同时，向电容器C充电，一直充到最大值e2达到最大值以后逐渐下 降；而电容器两端电压不能突然变化，仍然保持较高电压。

这时，D受反向电压, 不能导通，于是Uc便通过负载电阻Rfz放电由于C和Rfz较大，放电速度很慢，在 e2 下降期间里， 电容器 C 上的电压降得 不多当 e2 下一个周期 来到并升高到大于 Uc 时，又再次对电容器充 电如此重复，电容器 C 两端（即负载电阻 Rfz：两端）便保持了一个较平 稳的电压，在波形图上呈 现出比较平滑的波形图 5-10（a） （b）中分别示 出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形显然，电容量越大，滤波效果越好，输出波形越趋于平滑，输出电压也越高但 是，电容量达到一定值以后，再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用通常 应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量表 5-2 中所列滤波电容器容 量和输出电流的关系，可供参考电容器的耐压值一般取J氏左；的1. 5倍表 5-3 中列出带有滤波器的整流电路中各电压的关系表一、输出电流2A左右1A左右0.5-1A 左 右0.1-0.5A100-50mA50mA以下滤波电容4000u2000u1000u500u200u—500u200u表二、输入交流电压（有效值）负载开路时的 输出电压带负载时的 输出电压每管承受的最 大反向电压半波整流 全波整流 桥式整流采用电容滤波的整流电路，输出电压随时出电流变化较大，这对于变化负载 如乙类推挽电路）来说是很不利的。

二、电感滤波利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，可以用带铁芯的线圈做成滤 波器电磁滤波输出电压较低，相输出电压波动小，随负载变化也很小，适用于 负载电流较大的场合三、复式滤波器把电容按在负载并联支路，把电感或电阻接在串联支路，可以组成复式滤波 器，达到更佳的滤波效果口这种电路的形状很象字母n,所以又叫n型滤波器图5 — 12所示是由电磁与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，几乎没 有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合但是，这种滤波 器由于电感体积和重量大（高频时可减小），比较笨重，成本也较高，一般情况 下使用得不多由电阻与电容组成的RC滤波器示于图5 — 13中这种复式滤波器结构简单，能 兼起降压、限流作用，滤波效能也较高，是最后用的一种滤波器上述两种复式 滤波器，由于接有电容，带负载能力都较差.附：稳压电路。