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第二节 单相整流滤波电路整流电路是利用二极管的单向导电性将交流电变换为脉动直流电的电路。
根据交流电的相数，整流电路可分为单相整流电路与三相整流电路等，在小功率电路中（1kV A 以下）一般采用单相整流，常见的有单相半波、全波和桥式整流。
本节重点讨论单相半波和桥式整流电路。
一、单相整流电路1．单相半波整流 电路由整流变压器Tr 、整流二极管VD 以及负载电阻R L 组成，如图6-2-1（a ）所示。
VD图6-2-1 单相半波整流电路 a ）b ） （a ）电路图 （b ）波形图图6-2-1（a ）中，设电源变压器次级电压u 2为t U u ω=sin 222式中，U 2为次级电压的有效值。
当u 2的波形为正半周时，A 端为正，B 端为负，二极管正向导通，忽略二极管的正向导通压降时，负载电压为u o =u 2；当u 2为负半周时，A 端为负，B 端为正，二极管反向截止，电路中电流为零，负载电压u o =0，u 2全部加在二极管两端。
各电压波形如图6-2-1（b ）所示，由图可知，负载上得到的是单相脉动直流电压和电流。
由于输出电压u o 仅为电源电压u 2的正半波，所以称为半波整流。
负载上脉动直流电压的大小用平均值Uo 来示，根据数学推导有2U 450U .O ≈ （6-5） 通过负载的电流Io 为L LO O .R U 450R U I 2≈= （6-6） 二极管与负载串联，因此流经二极管的平均电流为L.R U 450I I 2O D == （6-7） 此外，由图6-3（b ）可知，二极管反向截止时，管子两端承受的最高反向电压就是u 2的最大值，即2DRM 2U U = （6-8） 在选择二极管时，所选管子的最大整流电流I F 和最高反向工作电压U RM 应大于式（6-7）和式（6-8）的计算值，即L.R U 450I I 2D F =≥ (6-9) 2RM U 2U U =≥DRM (6-10) 实际应用中，应根据I F 和U RM 的计算值查阅半导体器件手册，选择合适的二极管型号。
各种电源滤波电路图及工作原理在滤波电路中，主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件，如：电容器、电感器。
本文将对各种形式的滤波电路进行分析。
一、滤波电路种类滤波电路主要有下列几种：电容滤波电路，这是最基本的滤波电路；π型RC滤波电路；π型LC滤波电路；电子滤波器电路。
二、滤波原理1.单向脉动性直流电压的特点图1（a）所示是单向脉动性直流电压波形，从图中可以看出，电压的方向性无论在何时都是一致的，但在电压幅度上是波动的，就是在时间轴上，电压呈现出周期性的变化，所以是脉动性的。
但根据波形分解原理可知，这一电压可以分解成一个直流电压和一组频率不同的交流电压，如图1（b）所示。
在图1（b）中，虚线部分是单向脉动性直流电压U o中的直流成分，实线部分是U o中的交流成分。
图1：单向脉动性电压的分解2.电容滤波原理根据以上的分析，由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。
在电源电路的滤波电路中，利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性，或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。
图2所示是电容滤波原理图。
图2（a）为整流电路的输出电路。
交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电，即电路中的Uo图2（b）为电容滤波电路。
由于电容C1对直流电相当于开路，这样整流电路输出的直流电压不能通过C1到地，只有加到负载R L上。
对于整流电路输出的交流成分，因C1容量较大，容抗较小，交流成分通过C1流到地端，而不能加到负载R L。
这样，通过电容C1的滤波，从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压+U。
滤波电容C1的容量越大，对交流成分的容抗越小，使残留在负载R L上的交流成分越小，滤波效果就越好。
图2：电容滤波原理图3.电感滤波原理图3所示是电感滤波原理图。
由于电感L1对直流电相当于通路，这样整流电路输出的直流电压直接加到负载R L上。
对于整流电路输出的交流成分，因L1电感量较大，感抗较大，对交流成分产生很大的阻碍作用，阻止了交流电通过C1流到负载R L。
各种电源滤波电路图及工作原理在滤波电路中，主要使用对交流电有特殊阻抗特性的器件，如：电容器、电感器。
本文将对各种形式的滤波电路进行分析。
一、滤波电路种类滤波电路主要有下列几种：电容滤波电路，这是最基本的滤波电路；兀型RC滤波电路；H型LC滤波电路；电子滤波器电路。
二、滤波原理1•单向脉动性直流电压的特点图1(R所示是单向脉动性直流电压波形，从图中可以看出，电压的方向性无论在何时都是一致的，但在电压幅度上是波动的，就是在时间轴上，电压呈现出周期性的变化，所以是脉动性的。
但根据波形分解原理可知，这一电压可以分解成一个直流电压和一组频率不同的交流电压，如图1 (b)所示。
在图1 (b)中，虚线部分是单向脉动性直流电压U。
中的直流成分，实线部分是U。
中的交流成分。
图1：单向脉动性电压的分解2.电容滤波原理根据以上的分析，由于单向脉动性直流电压可分解成交流和直流两部分。
在电源电路的滤波电路中，利用电容器的“隔直通交”的特性和储能特性，或者利用电感“隔交通直”的特性可以滤除电压中的交流成分。
图2所示是电容滤波原理图。
图2 (a)为整流电路的输岀电路。
交流电压经整流电路之后输出的是单向脉动性直流电，即电路中的Uo 图2 (b)为电容滤波电路。
由于电容CI对直流电相当于开路，这样整流电路输出的直流电压不能通过Cl到地，只有加到负载RL上。
对于整流电路输出的交流成分，因Cl 容量较大，容抗较小，交流成分通过Cl流到地端，而不能加到负载R L。
这样，通过电容Cl的滤波，从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压+U。
滤波电容Cl的容量越大，对交流成分的容抗越小，使残留在负载RL上的交流成分越小，滤波效果就越好。
(a)(b)图2：电容滤波原理图3.电感滤波原理图3所示是电感滤波原理图。
由于电感Ll对直流电相当于通路，这样整流电路输出的直流电压直接加到负载R二上。
对于整流电路输出的交流成分，因Ll电感量较大，感抗较大，对交流成分产生很大的阻碍作用，阻止了交流电通过Cl流到负载Rx这样，通过电感Ll的滤波，从单向脉动性直流电中取出了所需要的直流电压+U。
电容滤波的不控整流电路在交—直—交变频器等电力电子电路中，大多采用不可控整流电路经电容滤波后提供直流电源给后级的逆变器，因此有必要对电容滤波的不控整流电路开展研究。
一、带电容滤波的单相不控整流电路图1为电容滤波的单相不可控整流电路，这种电路常使用在开关电源的整流环节中。
仅用电容滤波的单相不可控整流电路如图1a)所示。
在分析时将时间坐标取在u2正半周和ud的交点处，见图3-29c)。
当u2ud，VD1、VD4导通，交流电源向电容C充电，同时也向负载Rd供电。
设u2正半周过零点与VD1、VD2开始导通时刻相差的角度为δ，则VD1、VD2导通后(1)ωt=0时，u20=uc0=ud0=，电容电流为（2）负载电流为（3）整流桥输出电流（4）0，向电容C充电，uc随u2而上升，到达u2峰值后，uc 又随u2下降，id减小，直至ωt=θ时，id=0，VD1、VD4关断，即θ为VD1、VD4的导通角。
令id=0，可求得二极管导通角θ与初始相位角δ的关系为（5）由上式可知θ＋δ是位于第二象限的角，故（6）ωt>θ后，电容C向负载R供电，uc从t=θ/ω的数值按指数规律下降（7）ωt=π时，电容C放电结束，电压uc的数值与ωt=0是的电压数值相等，即（8）将式（6）和的关系式代入上式，可得（9）整流电路的输出直流电压可按下式计算（10）在已知ωRC的条件下，可通过式（9）求起始导电角δ，在由式（6）计算导通角θ，最后可由式（10）求出整流电路输出直流电压平均值Ud。
3.4.2 带电容滤波的三相不控整流电路图2所示的是带电容滤波的三相桥式不控整流电路及其电压、电流波形。
a) b)c) L=0，ωRC= d) L>0，ωRC=e) L=0，ωRC0，ωRC<图2 带电容滤波的三相桥式不控整流电路及其电压、电流波形。
单相全波整流电路原理
单相全波整流电路是一种常用的电路配置，用于将交流电转换为直流电。
该电路可以实现对正弦信号的全波整流，即将正半周部分和负半周部分均变换为正向电压输出。
该电路主要由四个元件组成：变压器、二极管桥、负载电阻和滤波电容。
其原理如下：
1. 变压器：交流电首先经过变压器，将输入电压调整为所需的工作电压。
变压器一般具有降压或升压的功能，可以将输入电压变换到合适的范围。
2. 二极管桥：经过变压器的交流电进入二极管桥，二极管桥由四个二极管组成，排列成桥形。
它的作用是将交流电的负半周部分进行反向连接，实现对负半周信号的整流，使其转换为正向电压。
3. 负载电阻：正向输出的信号通过负载电阻连接到电路的输出端，实现对电流的限制。
负载电阻可以保护其他电路元件免受过大电流的损害，并将电流转换为有效的输出功率。
4. 滤波电容：在负载电阻之前设置一个滤波电容，用于对输出电压进行滤波。
滤波电容的作用是去除电压中的纹波成分，从而获得稳定的直流输出。
通过上述连接方式，单相全波整流电路可以将交流电转换为直
流电，并实现对负半周的整流。
它在实际应用中广泛用于电源供应、充电器等场合，具有较高的转换效率和稳定性。
