同步整流电路分析 Revised by Chen Zhen in 2021
同步整流电路分析
一、传统二极管整流电路面临的问题
近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。
开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达～，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。
举例说明，目前笔记本电脑普遍采用甚至或的供电电压，所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）P O，占电源总损耗的60％以上。因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC／DC变换器提高效率的瓶颈。
二、同步整流的基本电路结构
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路
2、单端自激、隔离式降压同步整流电路
图1 单端降压式同步整流器的基本原理图
基本原理如图1所示，V
1及V
2
为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V
1
导通，V
2
关
断，V
1起整流作用；在次级电压的负半周，V
1
关断，V
2
导通，V
2
起到续流作用。同步整流
电路的功率损耗主要包括V
1及V
2
的导通损耗及栅极驱动损耗。当开关频率低于1MHz时，
导通损耗占主导地位；开关频率高于1MHz时，以栅极驱动损耗为主。
3、半桥他激、倍流式同步整流电路
图2 单端降压式同步整流器的基本原理图
该电路的基本特点是：
1）变压器副边只需一个绕组，与中间抽头结构相比较，它的副边绕组数只有中间抽头结构的一半，所以损耗在副边的功率相对较小；
2）输出有两个滤波电感，两个滤波电感上的电流相加后得到输出负载电流，而这两个电感上的电流纹波有相互抵消的作用，所以，最终得到了很小的输出电流纹波；
3）流过每个滤波电感的平均电流只有输出电流的一半，与中间抽头结构相比较，在输出滤波电感上的损耗明显减小了；
4）较少的大电流连接线（high current inter-connection），在倍流整流拓扑中，它的副边大电流连接线只有2路，而在中间抽头的拓扑中有3路；
5）动态响应很好。
它唯一的缺点就是需要两个输出滤波电感，在体积上相对要大些。但是，有一种叫集成磁（integrated magnetic）的方法，可以将它的两个输出滤波电感和变压器都集成到同一个磁芯内，这样可以大大地减小变换器的体积。
三、电路实例分析
同步整流式DC／DC电源变换器的设计
下面介绍一种正激、隔离式／DC电源变换器，它采用DPA－Switch系列单片开关式稳压器DPA424R，直流输入电压范围是36～75V，输出电压为，输出电流为5A，输出功率为。采用400kHz同步整流技术，大大降低了整流器的损耗。当直流输入电压为48V时，电源效率η=87％。变换器具有完善的保护功能，包括过电压／欠电压保护，输出过载保护，开环故障检测，过热保护，自动重启动功能、能限制峰值电流和峰值电压以避免输出过冲。
由DPA424R构成的同步整流式DC／DC电源变换器的电路如图6所示。与分立元器件构成的电源变换器相比，可大大简化电路设计。由C1、L1和C2构成输入端的电磁干扰（EMI）滤波器，可滤除由电网引入的电磁干扰。R1用来设定欠电压值（U UV）及过电压值（U OV），取R1=619kΩ时，U UV=619kΩ×50μA＋=，U OV=619kΩ×135μA＋=。当输入电压过高时R1还能线性地减小最大占空比，防止磁饱和。R3为极限电流设定电阻，取R3=Ω时，所设定的漏极极限电流I′LIMIT==×2.50A=1.5A。电路中的稳压管VD Z1（SMBJ150）对漏极电压起箝位作用，能确保高频变压器磁复位。
图6 同步整流式DC／DC电源变换器的电路
该电源采用漏－源通态电阻极低的SI4800型功率MOSFET做整流管，其最大漏－源电压U DS(max)=30V，最大栅－源电压U GS(max)=±20V，最大漏极电流为9A（25℃）或7A
（70℃），峰值漏极电流可达40A，最大功耗为（25℃）或（70℃）。SI4800的导通时间
t
=13ns（包含导通延迟时间t d(ON)=6ns，上升时间t R=7ns），关断时间t OFF=34ns（包含关ON
断延迟时间t d(OFF)=23ns，下降时间t F=11ns），跨导g FS=19S。工作温度范围是－55～＋
150℃。SI4800内部有一只续流二极管VD，反极性地并联在漏－源极之间（负极接D，正
极接S），能对MOSFET功率管起到保护作用。VD的反向恢复时间t rr=25ns。
功率MOSFET与双极型晶体管不同，它的栅极电容C GS较大，在导通之前首先要对C GS进
行充电，仅当C GS上的电压超过栅－源开启电压〔U GS(th)〕时，MOSFET才开始导通。对
SI4800而言，U GS(th)≥。为了保证MOSFET导通，用来对C GS充电的U GS要比额定值高一些，
而且等效栅极电容也比C GS高出许多倍。
SI4800的栅－源电压（U GS）与总栅极电荷（Q G）的关系曲线如图7所示。由图7可知Q
=Q GS＋Q GD＋Q OD（1）
G
式中：Q GS为栅－源极电荷；
Q
为栅－漏极电荷，亦称米勒（Miller）电容上的电荷；
GD
Q
为米勒电容充满后的过充电荷。
OD
图7 SI4800的U GS与Q G的关系曲线
当U GS=5V时，Q GS=，Q GD=5nC，Q OD=，代入式（1）中不难算出，总栅极电荷Q G=。
等效栅极电容C EI等于总栅极电荷除以栅－源电压，即
C
=Q G／U GS（2）
EI
将Q G=及U GS=5V代入式（2）中，可计算出等效栅极电容C EI=。需要指出，等效栅极电容远大于实际的栅极电容（即C EI>>C GS），因此，应按C EI来计算在规定时间内导通所需要的栅极峰值驱动电流I G（PK）。I G（PK）等于总栅极电荷除以导通时间，即
I
G
=Q G／t ON（3）
将Q G=，t ON=13ns代入式（3）中，可计算出导通时所需的I G(PK)=0.91A。
同步整流管V
2
由次级电压来驱动，R2为V2的栅极负载。同步续流管V1直接由高频变压
器的复位电压来驱动，并且仅在V
2截止时V
1
才工作。当肖特基二极管VD
2
截止时，有一部
分能量存储在共模扼流圈L2上。当高频变压器完成复位时，VD2续流导通，L2中的电能就
通过VD
2继续给负载供电，维持输出电压不变。辅助绕组的输出经过VD
1
和C4整流滤波
后，给光耦合器中的接收管提供偏置电压。C5为控制端的旁路电容。上电启动和自动重启动的时间由C6决定。
输出电压经过R10和R11分压后，与可调式精密并联稳压器LM431中的基准电压进行比较，产生误差电压，再通过光耦合器PC357去控制DPA424R的占空比，对输出电压进行调节。R7、VD3和C3构成软启动电路，可避免在刚接通电源时输出电压发生过冲现象。刚上电时，由于C3两端的电压不能突变，使得LM431不工作。随着整流滤波器输出电压的升高并通过R7给C3充电，C3上的电压不断升高，LM431才转入正常工作状态。在软启动过程中，输出电压是缓慢升高的，最终达到的稳定值。
四、用于同步整流的功率MOSFET最新进展
为满足高频、大容量同步整流电路的需要，近年来一些专用功率MOSFET不断问世，典型产品有FAIRCHILD公司生产的NDS8410型N沟道功率MOSFET，其通态电阻为Ω。Philips公司生产的SI4800型功率MOSFET是采用TrenchMOS TM技术制成的，其通、断状态
可用逻辑电平来控制，漏－源极通态电阻仅为Ω。IR公司生产的IRL3102（20V／
61A）、IRL2203S（30V／116A）、IRL3803S（30V／100A）型功率MOSFET，它们的通态电阻分别为Ω、Ω和Ω，在通过20A电流时的导通压降还不到。这些专用功率MOSFET的输入阻抗高，开关时间短，现已成为设计低电压、大电流功率变换器的首选整流器件。
最近，国外IC厂家还开发出同步整流集成电路（SRIC）。例如，IR公司最近推出的IR1176就是一种专门用于驱动N沟道功率MOSFET的高速CMOS控制器。IR1176可不依赖于初级侧拓扑而单独运行，并且不需要增加有源箝位（active clamp）、栅极驱动补偿等复杂电路。IR1176适用于输出电压在5V以下的大电流DC／DC变换器中的同步整流器，能大大简化并改善宽带网服务器中隔离式DC／DC变换器的设计。IR1176配上IRF7822型功率MOSFET，可提高变换器的效率。当输入电压为＋48V，输出为＋、40A时，DC／DC变换器的效率可达86％，输出为时的效率仍可达到85％。
4 结语
在设计低电压、大电流输出的DC／DC变换器时，采用同步整流技术能显着提高电源效率。在驱动较大功率的同步整流器时，要求栅极峰值驱动电流I G(PK)≥1A时，还可采用CMOS高速功率MOSFET驱动器，例如Microchip公司开发的TC4426A～TC4428A。
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.02(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。
下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下： ②讨论C和RL的大小对输出电压的影响。
课题单相桥式整流电路执教者教学时间40×2分钟 教学方法启发讲授、项目示范、练习巩固教学用具黑板/粉笔，投影，二极管整流电路示范装置，交流电源调节器，通用双踪示波器，万用表 教学目的通过对单相桥式整流电路原理的理解，能够正确的使用和安装单向桥式整流电路或桥堆（1）根据二极管的单向导电性正确判断桥中二极管的导通、截止状态，并用波形表示；（2）使用示波器分析工作中电路的波形，正确判断桥及桥中二极管的工作情况是否正常；（3）使用万用表对桥的输入、输出电压进行测量、监控，掌握桥的输入、输出关系；（4）根据要求正确地选择二极管或集成的桥堆； （5）正确安装整流桥并接入电路，注意好的职业习惯的培养； 教学重点单向桥式整流电路原理的理解及电路安装 教学难点（1）桥中各桥臂二极管的工作情况分析；（2）整流桥中二极管参数的选择； （3）二极管在整流电路安装时的操作要点。 教学过程 项目内容备注 导入：8min 1、二极管的单向导电性； 2、单向半波、全波整流电路的优劣特点 使用万用表和示波器 对相关内容进行复习。
教学过程( 续) 新 课： 65 min 单相桥式 整流电路 原理 (35min) 1、用不同颜色的发光二极管代替普通的整流二极管组成桥式整流电路，正确接入电 路，演示二极管整流过程。 2、将双踪示波器分别接入相邻、相对两桥臂，观察其变化过程。(1、2共18min) 3、使用万用表对其输入、输出电压进一步跟踪，调节输入电压的大小，测量输出电 压，发现它们之间的数量关系。（14min） 4、师生对上述过程进行分析，探究上述现象形成的原因。(3min) 运用模块式任务导向 教学原理，展开教学， 以突出重点、分化难 点。 器件的选 择与电路 安装 (30min) 1、根据上述原理分析，获得二极管桥式整流电路中二极管上承受最大反压、流过二 极管整流电流值与整流桥交流侧输入电压的关系，从而理解该电路在选择二极管时 所采用的经验式。 2、示范练习并指导学生根据需要选择二极管，并将其正确接入电路。 注意事项 电路安装时，一定要认准交流侧“阴阳-阴阳”串联，直流侧“阴阴-阳阳”并联； 测试桥式整流电路输入、输出电压时要注意万用表使用安全； 测试信号波形时，因测试探头“公共接地”端在测试中的作用，在测试时为了分析方便，当测试扫描一旦确 定，在进行输出、管压降测试时，不要再次调节该参数。 课堂总结及作 业布置(5min) 总结本教学单元的重点，巧妙设置问题考查学生的掌握程度，同时提出思考，为进入滤波电路学习做好铺垫。课堂答疑（2 min）针对本教学单元内的相关问题，课堂上回答学生的疑问，并对比较集中的、非常规性的问题在全班进行解释。教学反思（附后） 2
1、桥式整流 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。 桥式整流电路如图Z0705所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的 三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载 电阻R L组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示。在u2的正半周，D1、 D3导通，D2、D4截止， 电流由T R次级上端经 D1→R L →D3回到 TR次级下端，在负载 RL上得到一半波整流 电压。 在u2的负半周，D1、 D3截止，D2、D4导通， 电流由Tr次级的下端 经D2→R L→D4回到 Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流 电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电 流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 GS0709 I L = 0.9U2／R L GS0710 流过每个二极管的平均电流为 I D= I L／2 = 0.45 U2／R L 每个二极管所承受的最高反向电压为 2、半波整流电路 半波整流电路，由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成，如下图所示。电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2的正半周电压基本相同。
市电（交流电网）变为稳定的直流电需经过变压、整流、滤波和稳压四个过程。利用二极管的单向导电性，将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。有时将变压器、整流电路和滤波电路一起统称为整流器。 （1）正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。 （2）负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。
三相半波桥式（全波）整流及六脉冲整流电路 1. 三相半波整流滤波 当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相都和单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o 叠加，并且整流输出波形不过0点，其最低点电压 式中Up——是交流输入电压幅值。 并且在一个周期中有三个宽度为120o的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流 时的电容量都小。 图1 三相半波整流电路原理图 2. 三相桥式（全波）整流滤波 图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3是它们的整流波形图。图3(a)是三相交流电压波形；图3(b)是三相半波整流电压波形图；图3(c)是三相全波整流电压波形图。在输出波形图中，N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值，虚线以下和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。
图2 三相桥式全波整流电路原理图 由图1和图2可以看出，三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构是有区别的。 （1）三相半波整流电路只有三个整流二极管，而三相全波整流电路中却有六只整流二极管； (2) 三相半波整流电路需要输入电源的中线，而三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 图3 三相整流的波形图 ①三相半波整流波形的脉动周期是120o而三相全波整流波形的脉动周期是60o； ②三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值：三相半波整流波形的脉动幅度是： (1) 式中U——脉动幅度电压；Up是正弦半波幅值电压，比如有效值为380V的线电压， 其半波幅值电压为： (2)
随着现代电子技术向高速度高频率发展的趋势，电源模块的发展趋势必然是朝着更低电压、更大电流的方向发展，电源整流器的开关损耗及导通压降损耗也就成为电源功率损耗的重要因素。而在传统的次级整流电路中，肖特基二极管是低电压、大电流应用的首选。其导通压降基本上都大于0.4V，当电源模块的输出电压随着现代电子技术发展继续降低时，电源模块的效率就低得惊人了，例如在输出电压为3.3V时效率降为80%，1.5V输出时效率不到70%，这时再采用肖特基二极管整流方式就变得不太可能了。 为了提高效率降低损耗，采用同步整流技术已成为低电压、大电流电源模块的一种必然手段。同步整流技术大体上可以分为自驱动（selfdriven）和他驱动（controldriven）两种方式。本文介绍了一种具有预测时间和超低导通电阻（低至2.8mΩ/25℃）的他驱动同步整流技术，既达到了同步整流的目的，降低了开关损耗和导通损耗，又解决了交叉导通问题，使同步整流的效率高达95%，从而使整个电源的效率也高达90%以上。 1SRM4010同步整流模块功能简介 SRM4010是一种高效率他激式同步整流模块，它直接和变压器的次级相连，可提供40A的输出电流，输出电压范围在1∽5V之间。它能够在200∽400kHz 工作频率范围内调整，且整流效率高达95%。如果需要更大的电流，还可以直接并联使用，使设计变得非常简单。 SRM4010模块是一种9脚表面封装器件，模块被封装在一个高强电流接口装置包里，感应系数极低，接线端功能强大，具有大电流低噪声等优异特性。 SRM4010引脚功能及应用方式一览表 引脚号引脚名称引脚功能应用方式 1CTCHCatch功率MOSFET漏极接滤波电感和变压器次级正端 2FWDForward功率MOSFET漏极接变压器次级负端 3SGND外控信号参考地外围控制电路公共地 4REGin内部线性调整器输入可以外接辅助绕组或悬空 5REGout5V基准输出可为次级反馈控制电路提供电压 6PGND同步整流MOSFET功率地Catch和Forward功率MOSFET公共地 7CDLY轻载复位电容端设置变压器轻载时的复位时间 8CPDT同步整流预测时间电容端Catch同步整流管设置预置时间
三相桥式PWM整流电路分析 【摘要】为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波。通过对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制，使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近1的功率因数。本文主要对电压型三相半桥式PWM整流电路进行分析，在此基础上对PWM 整流技术加以探讨，对PWM整流装置的维护和设计有一定参考价值。 【关键词】PWM整流；三相桥 1.引言 随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染。电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变。 为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位。这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。高功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。只要对整流器各开关器件施以适当的PWM控制，就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制，不仅可实现交流电流接近正弦波，而且可使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数总是接近于1。本文主要对电压型三相半桥式PWM整流电路进行分析，在此基础上对PWM 整流技术加以探讨，对PWM整流装置的维护和设计有一定参考价值。 2.传统整流电路的存在的问题 在我国，当前主要的谐波源主要是一些整流设备，如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式，采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流，造成电网的谐波污染，而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低，因换流引起电网电压波形畸变等缺点。这些整流器从电网汲取电流的非线性特征，给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。因此，十分必要开发趋于理想参数的更优电路，电压型三相半桥式PWM整流电路就是其中一种。 3.三相桥式PWM整流电路 3.1 整流电路的理想状态 为使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数接近于1。整流电
简单RC滤波电路的工作原理 滤波电路是直流电源的重要组成部分，它一般是由电容等储能元件组成，用来滤除单向脉动电压中的谐波分量，从而得到比较平滑的直流电压。图1所示为桥式整流简单RC滤波电路。由图可以看出，滤波电容C并联于整流电路的输出端，即C与R L 并联，整流电路的负载为容性。其工作原理为：设t=0时 接通电源，当由零逐渐上升时，二极管D 1、D 3 导通，D 2 、D 4 截止，电流方向如图 中箭头所示。电流一路流过负载R L ，一路向电容C充电，充电极性为上正、下负。由于电源内阻及二极管导通电阻均很小，即充电时间常数很小，所以充电进行的很快，C两端的电压随很快上升到峰值，即。当由峰值开始下降时，充电过程结束。由于电容C两端的电压＞，这时，四只二极管均被反偏截止，电容C 向负载R L 放电，从而使通过负载R L 的电流得以维持。放电时间常数R L C取值愈大， R L 两端的电压下降愈缓慢，输出波形愈平滑，直到下一个半周到来，且＞时， D 2、D 4 才正偏道通（D 1 、D 3 仍截止），放电过程结束，又开始给C充电。如此周 而复始的充电、放电，在负载R L 上便得到如图2所示的输出电压。 单向桥式整流电路工作原理 2008-03-07 16:49
1．工作原理 单相桥式整流电路是工程上最常用的单相整流电路，如图 6.2.3所示。 图6.2.3 单相桥式整流电路 整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据图6.2.3的电路图可知： 当正半周时，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周； 当负半周时，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的电流与电压波形见图6.2.4。 2．参数计算
一、传统二极管整流电路面临的问题 近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。 开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达～，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。 举例说明，目前笔记本电脑普遍采用甚至或的供电电压，所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）P O，占电源总损耗的60％以上。因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC ／DC变换器提高效率的瓶颈。 二、同步整流的基本电路结构 同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。 1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路 2、单端自激、隔离式降压同步整流电路 图1 单端降压式同步整流器的基本原理图 基本原理如图1所示，V1及V2为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V1导通，V2关断，V1起整流作用；在次级电压的负半周，V1关断，V2导通，V2起到续流作用。同步整流电路的
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻 并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω 100Ω 50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 200Ω 100Ω
50 Ω 25 Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： a v g ) r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
精密全波整流电路 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2 图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点. 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计 图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称. 图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性. 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡. 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态. 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种. 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波. 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.
经典型精密整流电路的电路分析 对于A1 ，其电路可简化为： 当Ui为正时，Vo2 = Ad * (-Ui) ，则D1截止，D2导通，等效电路为： 上图仅仅比反相放大器多了一个D2二极管，这个二极管最多是使运放增加了数值等于VD 的输出失调电压，接成闭环后，可以忽略不计，故： Vo1 = - R2/R1 *Ui 当R2=R1时，Vo1=-Ui。 当Ui为负时，Vo1==0；
看图可知，A2是反相加法器，将输入的信号和第1个运放输出的信号叠加并反相,从而可以得到波形全为正的半正弦波信号,既整流信号。可以调节电阻使加法器的放大倍数为1 根据虚短，Vn2=0 根据虚断，Vo1/R3 + Ui/R4 = -Uo/R5 当Ui为正时，Vo1=-Ui，Uo= -Ui*R5(1/R4 – 1/R3) ,取R5=R4=2R3 U0=Ui 当Ui为负时，Vo1==0；Uo = R5/R4 |Ui|；取R5=R4=2R3 ，U0=|Ui| 后续电路上加大电容，就可以得到脉动直流。 四个二极管型精密整流电路分析
当Ui为正时，Vo1 = Ad1 * (-Ui) ，Vo2 = Ad * (Ui) ，则D1导通，D2截止，D3截止，D4导通，等效电路为： 由A2决定，U0=Ui 当Ui为负时，Vo1 = Ad1 * (-Ui) ，Vo2 = Ad * (Ui) ，则D1截止，D2导通，D3导通，D4截止，等效电路为：
由A1决定，二极管D2是使运放增加了数值等于VD的输出失调电压，接成闭环后，可以忽略不计，故： Vo = - R2/R1 *Ui 当R2=R1时，Vo1=-Ui = | Ui |。 后续接上电容，就可得到脉动直流
十种精密全波整流电路图 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计. 图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2
图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。
图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。
图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。 图3的优势在于高输入阻抗。 其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。
题目：整流电路，输入电压220V，50HZ；输出电压310V DC，输出功率：1KW 问题1：仿真分析，单相整流电路，带大电容滤波。比较分析不控整流、相控整流和PWM整流电路的输入电流THD和输入功率因数。 (a)单相整流电路： 1)电路原理图： 2)理论分析： 当电源电压为正半周时，D1承受正向电压导通，D2承受反向电压截止；电源电压为负半周时正好相反。 3)仿真模型： 参数选择：输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为1F。
利用MATLAB/SIMULINK对单相桥式不控整流电路进行仿真分析，仿真结果如下： 图1 输出电压波形与纹波分析 0.20.40.61 图2 输入电压与电流波形 图3输入电流波形频谱与THD 由图2知，输入电流的基波分量与输入电压相位差为0，因此
cos ψ=1。 由图3可知THD=439.21% 而1N i i μ= = 因此，C =1F 时，μ=0.222 改变滤波电容大小，即可得到不同滤波电容下的功率因数大小如下表1： 4) 结论 单相桥式不控整流电路，在输出仅仅使用大电容滤波时，其输入功率因数与滤波电容取值有关。由表1可知，输入滤波电容越大，功率因数的降低，同时电容值得加大也会带来电容体积的加大。因此，在应用这类电路时，要充分考虑输出电压与输入功率因数之间的矛盾，综合考虑来设计滤波电容的值数。 (b) 相控整流电路： 1) 电路原理图： 2) 理论分析： 由于大电容的存在，负载端电压一直保持在310V 左右。因此，
只有在输入电压大于负载端电压时，控制晶闸管的开通关断才能工作在可控区域。 3)仿真模型： 参数选择：输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为0.5F。 利用MATLAB/SIMULINK对单相桥式不控整流电路进行仿真分析，仿真结果如下： 图4 输出电压波形与纹波分析
桥式整流电路的工作原理 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。直流电源的组成 图中各组成部分的功能如下838电子： 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新艺图库。 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0.6~1V，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，例如输入为3V，则输出只有2V 多，需要考虑二极管正向压降的影响。 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；二极管正向电流——用平均值；二极管反向电压——用最大值。838电子 单相全波桥式整流器电路的工作原理 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D1、D3导通，D2、D4截止，在负载R L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R L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。桥式整流的名称只是说明电路连接方法是桥式的接法，桥式整流二极管：大家常用的一般是由4只单个二极管封装在一起的元件，取名桥式整流二极管,整流桥或全桥二极管。
十种精密全波整流电路 图中精密全波整流电路的名称，纯属本人命的名，只是为了区分；除非特殊
说明，增益均按1设计。 图1是最经典的电路，优点是可以在电阻R5上并联滤波电容。电阻匹配关系为R1=R2，R4=R5=2R3；可以通过更改R5来调节增益 图2优点是匹配电阻少，只要求R1=R2 图3的优点是输入高阻抗，匹配电阻要求R1=R2，R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等，还可以通过改变电阻R1来改变增益。缺点是在输入信号的负半周，A1的负反馈由两路构成，其中一路是R5，另一路是由运放A2复合构成，也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3，增益为1/2，缺点是:当输入信号正半周时，输出阻抗比较高，可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离。另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻忽略不计 图7正半周，D2通，增益=1+(R2+R3)/R1；负半周增益=-R3/R2；要求正负半周增益的绝对值相等，例如增益取2，可以选R1=30K，R2=10K，R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2，R4可以用来调节增益，增益等于1+R4/R2；如果R4=0，增益等于1；缺点是正负半波的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻要小，否则输出波形不对称。 图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的，单电源的跟随器，当输入信号大于0时，输出为跟随器；当输入信号小于0的时候，输出为0。使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性。而且，单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7，8，9三种电路，当运放A1输出为正时，A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的，由于两个运放的复合(乘积)作用，可能环路的增益太高，容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入，比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的，其实和这个高阻抗型的原理一样，就没有专门收录，其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录，因为在这个二极管截止时，A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种，仔细分析，发现优秀的并不多，确切的说只有3种，就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多，但是完全可以用6个等值电阻R实现，
图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益 分析： 当Ui>0时，分析各点电压正负关系可知D1截止，D2导通，R1，R2和A1构成了反向比例运算器，增益为-1，R4，R3， R5和A2构成了反向求和电路，通过R4的支路的增益为-1，通过R3支路的增益为-2，等效框图如下： 当Ui>0时，最终放大倍数为1，输入阻抗为R1||R4。 当Ui<0时，分析各点电压的正负关系可知，D1导通，D2截止，A1的作用导致R2左端电压钳位在0V，A2的反馈导致R3右端电压钳位在0V，所以R2、R3支路两端电位相等，无电流通过，R4，R5和A2构成反向 -2 -1 -1
比例运算器，增益为-1，输入阻抗仍为R1||R4。 因此，此电路的输出等于输入的绝对值。 此电路的优点：输入阻抗恒等于R1||R4，输入阻抗低，调节R5可调节此电路的增益大小，在R5上并联电容可实现滤波功能。 此电路适用低频电路，当频率大时，输出电压产生偏移，且输入电压接近0V时，输出电压失真，二极管的选型也非常重要，需选导通压降大些的。输入信号小时，也会影响最终输出。 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2 图2 四个二极管型 分析： 当Ui>0时，根据各点电压正负情况可知D1，D4导通，D2，D3截止，A1的作用导致R2左端电压钳位在0V，R3上无电流通过，所以无压降，Uo=Ui 当Ui<0时，根据各点电压正负情况可知D1，D4截止，D2、D3导通，A1为反向比例运算器，增益为-R2/R1，A2为电压跟随器，所以输出电压为Uo=-Ui。
桥式整流电路图及工作原理介绍之我见 桥式整流电路图及工作原理介绍之我见
桥式整流电路如图 1 所示，图（a）（b）（c）是桥式整流电路的三种不同 、 、 画法。由电源变压器、四只整流二极管 D1~4 和负载电阻 RL 组成。四只整流二 极管接成电桥形式，故称桥式整流。
图 1 桥式整流电路图 桥式整流电路的工作原理 如图 2 所示。
在 u2 的正半周，D1、D3 导通，D2、D4 截止，电流由 TR 次级上端经 D1→ RL →D3 回到 TR 次级下端，在负载 RL 上得到一半波整流电压 在 u2 的负半周，D1、D3 截止，D2、D4 导通，电流由 Tr 次级的下端经 D2→ RL →D4 回到 Tr 次级上端，在负载 RL 上得到另一半波整流电压。 这样就在负载 RL 上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波 整流相同，即 UL = 0.9U2 IL = 0.9U2／RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL／2 = 0.45 U2／RL 每个二极管所承受的最高反向电压为 什么叫硅桥,什么叫桥堆 目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器 件，称"硅桥"或"桥堆"，使用方便，整流电路也常简化为图 Z 图 1（c）的形式。 桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反 压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此 缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。
二极管整流电路原理与分析
半波整流 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。
二极管半波整流电路 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。
【模电经典回顾系列】系列1 桥式整流电路分析 学过模电的人应该对于桥式整流电路都应该不陌生，在我学模电的时 候对于桥式整流电路印象最深刻的就是它的四个二极管。在我们的日常设计中，桥式整流电路也是基本上必不可少的，因为桥式整流器对输入正弦波的利用效 率比半波整流高一倍。桥式整流是交流电转换成直流电的第一个步骤。 今天就让我们重温下当初的桥式整流电路： 桥式整流电路的工作原理如下： 输入电压u2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通;对 D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成u2、D1、Rfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压; 输入电压u2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u2、D2、Rfz、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。如此重复下去，结果在 Rfz上便得到全波整流电压。其波形分析1：电源滤波的过程分析：电源滤波 是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器。由于电容两端电压不能突变， 因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波的目的。 波形形成过程：输出端接负载RL时，当电源供电时，向负载提供电流 的同时也向电容C充电，充电时间常数为τ充=(Ri∥RLC)≈RiC,一般Ri〈〈RL, 忽略Ri压降的影响，电容上电压将随u2迅速上升，当ωt=ωt1时，有u2=u0, 此后u2低于u0，所有二极管截止，这时电容C通过RL放电，放电时间常数 为RLC，放电时间慢，u0变化平缓。当ωt=ωt2时，u2=u0,ωt2后u2又变化到比u0大，又开始充电过程，u0迅速上升。ωt=ωt3时有u2=u0，ωt3后，电容通过RL放电。如此反复，周期性充放电。由于电容C的储能作用，RL上的
桥式整流电路
二极管的模型 1.理想模型 所谓理想模型,是指在正向偏置时,其管压降为零,相当于开关的闭合。当反向偏置时,其电 流为零,阻抗为无穷,相当于开关的断开。具有这种理想特性的二极管也叫做理想二极管。 在实际电路中,当电源电压远大于二极管的管压降时,利用此模型分析是可行的。 2.恒压降模型 所谓恒压降模型,是指二极管在正向导通时,其管压降为恒定值,且不随电流而变化。硅管的 管压降为 0.7V,锗管的管压降为 0.3V。 只有当二极管的电流 Id 大于等于 1mA 时才是正确的。 在实际电路中,此模型的应用非常广泛。
稳压二极管: 稳压二极管在工作时应反接,并串入一只电阻。 电阻的作用一是起限流作用,以保护稳压管;其次是当输入电压或负载电流变化时,通过该电 阻上电压降的变化,取出误差信号以调节稳压管的工作电流,从而起到稳压作用。 最简单的稳压电路由稳压二极管组成如图所示。 从稳压二极管的特性可知， 若能使稳压管 始终工作在它的稳压区内，则 VO.基本稳定在 Vz 左右。
当电网电压升高时，若要保持输出电压不变，则电阻器 R 上的压降应增大，即流过 R 的电流增大。这增大的电流由稳压二极管容纳，它的工作点将由 b 点移到 C 点，由特性曲 线可知此时 Vo≈Vz 基本保持不变。
若稳压二级管稳压电路负载电阻变小时，要保持输出电压不变，负载电流要变大。由于 VI 保持不变，则流过电阻 R 的电流不变。此时负载需要增大的电流由稳压管调节出来，它 的工作点将由 b 点移到 a 点。所以，稳压管可认为是利用调节流过自身的电流大小（端电 压基本不变）来满足负载电流的改变，并和限流电阻 R 配合将电流的变化转化为电压的变 化以适应电网电压的变化。
稳压二极管电路稳压存在问题：电网电压不变时，负载电流的变化范围就是 IZ 的调节 范围（几十 mA），这就限制了负载电流 I0 的变化范围。怎样才能扩大 IO 的变化范围。 桥式整流电路原理