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在单相半波整流电路中，如果接有滤波电容，那么在不考虑负载的情况下，当交流电源的电压峰值通过二极管向电容充电时，电容两端能够达到的最大直流电压等于交流输入电压峰值。
由于正弦交流电的有效值（rms）与峰值的关系是峰值等于有效值乘以√2，所以：
- 无滤波电容时，半波整流输出的电压幅值为交流输入电压峰值的一半。
- 若加上滤波电容，在理想情况下，电容能够将半个周期内的所有能量储存起来，并在下一个半周内保持输出电压，因此电容两端的电压会接近于交流输入电压的峰值。
综上所述，带滤波电容的单相半波整流电路中，电容两端的最大直流电压约为交流输入电压峰值，即1.414倍的输入电压有效值。
不过实际应用中，考虑到安全裕量和元件耐压等因素，通常设计时不会让电容承受如此高的电压，而是会控制在略低于输入电压峰值的安全水平。
半波整流电容滤波电路分析[摘要]本文首先介绍了半波整流过程，然后以桥式整流为例从物理角度和数学物理角度分别介绍了阻容滤波电路的波形和效果，指出了两种分析方法，得出了两种结果，最后指出了产生差别的原因。
[关键词]电压；电流；整流；滤波；充放电；傅里叶级数[DOI]1013939/jcnkizgsc201528062任何电子设备都需要直流电源供电。
获得直流电源最简单最经济的方法就是将交流电变为直流电。
其中，半波整流电容滤波电路是最简单最基本的电路。
这里试图从教学的角度对电路进行分析。
1 单相半波整流电路电路如图1所示，为了问题的简化并突出重点，所有器件都认为是理想器件。
变压器副边电压U2是正弦波。
图1 单相半波整流电路当U2在正半周时，A点电位比B点高，二极管D加正向电压而导通，因为忽略了二极管正向导通压降，所以uo 与u2完全相同，则，负载电压uo、二极管管压降ud、流过负载的电流io和二极管的电流id 为：uo=u2ud=0io=id=0当U2在负半周时，A点电位比B点低，二极管D加反向电压而截止，则，负载电压uo、二极管管压降ud、流过负载的电流io和二极管的电流id 为：uo=0ud=u2io=id=0通过积分计算不难算出负载上输出电压、电流为Uo=u2 045u2IO=ID==045输出电压的脉动系数（S）定义为输出电压的基波最大值与输出直流电压平均值之比。
则S===157如图2所示。
图2 半波整流电压电流波形2 电容滤波电路实际生活中桥式整流滤波电路应用广泛，这里以它为例分析一下电容滤波电路。
如图3（a）所示，不妨令电容初始电压为零，则当u2按正弦规律从零时刻上升时，D1、D3导通，电容开始充电，因为导线和二极管都是理想器件，所以，电容充电完全和u2一样按正弦规律上升，直至充到最大值U2。
此后u2按正弦规律下降；电容两端电压的变化要复杂得多，主要由电容容量和负载电阻决定。
如果负载电阻无穷大即负载开路，则电容两端电压将不减小一直保持U2，这是因为u2下降后，电容两端电压大于u2，D1、D2都截止，电容上电量没有放电回路不会减少。
整流电路滤波电容滤波电容作为整流电路中的重要组成部分，其作用是对电路中的电流进行滤波，以获得稳定的直流电压输出。
在这篇文章中，我们将详细介绍滤波电容的原理、特点以及其在整流电路中的应用。
一、滤波电容的原理滤波电容的原理是基于其对交流信号的阻抗特性。
在交流电路中，电容器对于高频信号的阻抗较低，而对于低频信号的阻抗较高。
因此，通过适当选择电容器的数值，可以使高频信号通过而低频信号被抑制，从而实现对电路中的交流信号进行滤波的目的。
二、滤波电容的特点1. 高频滤波：滤波电容的主要作用是对高频信号进行滤波。
它可以将高频噪声信号从电路中剔除，使得输出信号更加纯净稳定。
2. 电容器容值的选择：电容器的容值决定了滤波效果的好坏。
容值较大的电容器可以对更高频率的信号进行滤波，但同时也会增加电路的成本和体积。
因此，在实际应用中需要根据具体要求进行合理选择。
3. 充电和放电：滤波电容在工作过程中需要进行充放电过程。
当输入电压正弦波的峰值大于电容器已充电的电压时，电容器开始充电；当输入电压正弦波的峰值小于电容器已充电的电压时，电容器开始放电。
这种充放电过程使得电容器能够对电路中的交流信号进行滤波。
三、滤波电容在整流电路中的应用滤波电容在整流电路中起到了关键的作用。
整流电路是将交流电转换为直流电的电路，而滤波电容则用于平滑输出电压，提供稳定的直流电源。
在半波整流电路中，滤波电容与二极管串联，通过控制电容器的容值，可以使得输出电压的纹波系数达到要求。
纹波系数是衡量输出电压稳定性的重要指标，它越小表示电压波动越小，输出电压越稳定。
在全波整流电路中，滤波电容则与二极管并联，通过充放电过程将输出电压的纹波进行滤除，使得输出电压更加稳定。
四、滤波电容的注意事项1. 选择合适的电容器：在选择滤波电容时，需要考虑电容器的耐压、容值和频率特性等因素。
根据具体的应用需求，选择合适的电容器是确保整个滤波电路正常工作的关键。
2. 避免电容器过载：滤波电容的容值过大或过小都会影响整个电路的性能。
电源的整流滤波原理图详解（五种滤波整流电路）五种滤波整流电路介绍一、有源滤波电路为了提高滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。
常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示，它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。
该电路的优点是：1．滤波电阻Rb接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb的电流入很小，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较大的值（一般为几十kΩ），既使纹波得以较大的降落，又不使直流损失太大。
2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较小的电容，达到较大电容的滤波效果，也减小了电容的体积，便于小型化。
如图中接于基极的电容C2折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因ie=（1+β）ib之故）。
3．由于负载凡接于晶体管的射极，故RL上的直流输出电压UE≈UB，即基本上同RC 无源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好，广泛地用于一些小型电子设备之中。
二、复式滤波电路复式滤波电路常用的有LCГ型、LCπ型和RCπ型3种形式，如图Z0715所示。
它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件（如电容）与负载并联，以旁路较大的纹波电流。
其滤波原理与电容、电感滤波类似，这里仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含一个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输入电压。
对直流分量而言，C2可视为开路，RL 上的输出直流电压为：对于交流分量而言，其输出交流电压为：若满足条件则有由式可见，R愈小，输出的直流分量愈大；由式可见，RC2愈大，输出的交流分量愈小。
单相半波、单相全波和单相桥式整流器１.单相半波整流滤波器图1 单相半波整流滤波电路原理图图１所示是单相半波整流滤波电路原理图，图１(a)是电路原理图，图１(b)是整流波形图。
由于整流器具有单向通导的特性，所以输入电压U1 经整流器VD 整流后就变成了单向脉动波Uo，而输入的负半周被隔离掉。
一般整流器后面都有电容滤波器，如图１(a)中C，将脉动波变成直流波Uc，如图１(b) 所示。
有些情况下，由于某种原因将电容损坏，而电容上的标称值又看不清楚，就无法贸然更换。
在此情况下如何选择C 的电容量就成了首要问题。
这里可以用一个简单的方法计算出来，即一般要求在放电结束时的那一点上，电容上电压下降不超过５％，根据电容放电公式：(1)式中Uc——为在放电时间结束时那一点的瞬时电压；Uco——放电开始时的电压；t——放电时间，在半波整流时为10ms 的值；——放电时间常数，＝C(F)R(Ω)，单位是“s”将式(2-1)改写成：(2)按照上面的要求，为了便于计算，设放电到10ms 时，应当Uc=0.95Uco，代入这些数据后，上式就变为：即CR=19.5X10-3/R (s)，式中R——是整流滤波电源输出最大容量时的等效负载电阻值，于是电容C=19.5X10-3/R就可取标称值的电容代替。
{{分页}}２.单相全波整流滤波器单相半波整流一般都用于小功率的情况，所以当功率稍微增大时就必须用全波整流。
图２(a)所示是单相全波整流电路原理图，图２(b)是它的整流波形图。
由图中可以看出，这是两个单相半波整流器的组合。
需指出的是，有时这种整流器前面加了变压器，目的是使次级电压可以根据设计的要求随意变化。
图2 单相全波整流电路原理图往往有的情况下将小功率变压器烧坏了，而一般机器内的变压器由于是非标准件，并不给出它的绕线参数，使用户无从下手。
遇有这种情况就可以自己动手另外绕制一个变压器来代替。
下面就给出一个简单决定匝数的方法。
首先看一下变压器初级和次级之间的关系。
第一节整流电路电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。
整流，就是把交流电变为直流电的过程。
利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。
下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。
一、半波整流电路图5-1、是一种最简单的整流电路。
它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻R fz，组成。
变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D再把交流电变换为脉动直流电。
下面从图5-2的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器次级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。
在0～π时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。
此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻R fz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。
这时D承受反向电压，不导通，R fz，上无电压。
在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过R fz，在R fz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压U sc。
以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。
不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压U sc=0.45e2）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
二、全波整流电路如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。
图5-3是全波整流电路的电原理图。
全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。
变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a、e2b，构成e2a、D1、R fz与e2b、D2、R fz，两个通电回路。
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1200叠加，并且整流输出波形不过0点，其最低点电压一叫叩/2（恸。
-120加1/2。
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1200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。
1/二由交葆电反波电।一三相半波整潼电压波彤u)三柏至波赘灌电屈漉影图3三相整流的波形图①三相半波整流波形的脉动周期是1200而三相全波整流波形的脉动周期是600；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：t/=y/l-sin30°)⑴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：二-'口：；」二一⑵那么其脉动幅度电压就是：「L‘输出电压平均值U是从30o~150o积分得，%=1/(%/3)J包sin成必以)=1.7^=220x17=3747(3)L"一式中Ud——输出电压平均值；U A——相电压有效值。
整流滤波实验报告整流滤波的电路设计实验一、实验目的：1、研究半波整流电路，全波整流电路。
2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流中的滤波效果。
3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值4、进一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（470uF、10uF）电阻（200Ω,100Ω,50Ω,25Ω），导线若干。
三、实验原理：1、实验思路利用二极管正向导通反向截至的特性，与RC电路的特性，通过二极管、电阻与电容的串并联设计出各种整流电路和滤波电路进行研究。
2、半波整流电路变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。
利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。
2.1单相半波整流只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载的电路称为单相半波整流电路。
原理：如图4.1，利用二极管的单向导电性，在输入电压Ui 为正的半个周期内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载RL上得到半个周期的直流脉动电压和电流；而在Ui为负的半个周期内，二极管反向偏置，处于关断状态，电流基本上等于零。
由于二极管的单向导电作用，将输入的交流电压变换成为负载RL两端的单向脉动电压，达到整流目的，其波形如图4.2。
3、全波桥式整流前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。
为了提高整流效率，使交流电的正负半周信号都被利用，则应采用全波整流，现以全波桥式整流为例，其电路和相应的波形如图6.2.1-3所示。
若输入交流电仍为tUt u Piωsin )(=（8）则经桥式整流后的输出电压u 0(t)为（一个周期） tU u tU u P P ωωsin sin 00-==πωππω20≤≤≤≤t t（9）其相应直流平均值为⎰≈==TPPU U dt t u T u 0637.02)(1π（10）由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均电压比半波整流提高了一倍（忽略整流内阻时）。
半波整流电容滤波电路主要由半波整流器、电容和负载组成。
在这个电路中，交流电压被施加到半波整流器，通过半波整流器，交流电压只有一半的波形被利用，即正半周期的波形被利用，负半周期的波形被舍弃。
经过半波整流器处理后的电压再经过电容进行滤波，最终得到一个相对平滑的直流输出电压。
具体来说，当一个高的交流电压被施加到半波整流器的初级一侧时，将在次级一侧得到一个低电压，这个低电压将用于二极管进行整流。
在正半周期的交流电压期间，二极管正向偏置，电流能够流过二极管。
然而在负半周期的交流电压期间，二极管反向偏置，电流无法流过二极管。
因此，在负载上得到的最终输出电压波形只有在正半周期的时候才会存在电流，形成单一方向的电压。
半波整流电容滤波电路的主要优点是电路简单，成本低。
然而，由于只利用了交流电压的一半波形，因此电源的利用率较低。
在需要高效率、大电流的应用场景中，全波整流电路更为常见。
整流滤波电路实验小结课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：成绩：__________________实验名称：整流与稳压电路实验类型：_______________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.学习四通道示波器的基本操作2.学习二极管在整流电路中的整流作用3.学习电容器在滤波电路里的滤波作用二、实验内容和原理1.直流电源的获得直流电源除了可以由干电池提供以外，还可以通过交流电获得。
①电源变压器将220V交流电经过变压器，在输出端得到一个较低的符合需要的交流电压。
②整流电路利用二极管的单向导通性质，将反向的电压去掉，得到一个单向的电压。
③滤波电路利用电容器“通交流，隔直流”的特性，将电压中的交流分量滤去。
2.半波整流使用一个二极管，由二极管的单向导通性质得到一个只有单向的一半波形的电压。
电压的平均值为：3.桥式全波整流使用四个二极管，得到一个单向的有完整波形的电压。
电压的平均值为半波整流的2倍，即0.9V2。
4.滤波电路根据电容器的“隔直通交”特性，滤去交流分量。
根据充放电的曲线与整流电压的波形结合，可以得出一条相对平稳的曲线，即经过滤波后的电压。
三、主要实验仪器RIGOLMSO4034四通道数字存储示波器；MY61数字万用表；综合实验箱四、操作方法和实验步骤1.半波整流①检查实验仪器（实验箱，示波器等），将示波器恢复出厂设置。
用万用表测量实验箱中的150Ω电阻的实际电阻值，测量二极管是否正向导通。
②按电路图连接电路。
选择变压器的0~9V输出端，在A、B端口接150Ω的负载电阻。
（实验箱中有可变电阻，旋钮旋至最右端，即为100Ω）③将示波器的CH1输入端分别接A、B两点，在示波器中得到波形。
④选择“meaure”，测量波形的最大值、峰峰值、平均值及频率。
交流电经过二极管半波整流电容滤波后的变化过程交流电经过二极管半波整流电容滤波后的变化过程可以分为三个阶段：整流、滤波和稳压。
首先，我们来看整流阶段。
交流电是一种周期性变化的电流，包含正半周和负半周两个部分。
在整流阶段，二极管只允许正向电流通过，而阻止反向电流的流动。
所以在正半周中，交流电可以直接通过二极管流动；而在负半周中，二极管会截断电流，不允许其通过。
这样，经过整流后，负半周的部分被截断，而正半周的部分得以保留。
接下来是滤波阶段。
由于交流电是周期性变化的，经过整流后的电流仍然是波动的，存在着纹波。
为了消除这种纹波，需要进行滤波处理。
在半波整流电路中，通常会使用电容来进行滤波。
当正半周的电流通过二极管流入电容时，电容会充电，此时电容器被放在交流电源输出端。
当负半周的电流无法通过二极管时，电容器不会被放电。
由于电容的特性，它可以储存电荷并保持电压的稳定性，所以在整流后的电流通过电容器时，电容器会释放电荷，使得输出端的电压维持在一定水平，从而消除了交流电的纹波。
最后是稳压阶段。
经过滤波后的电压仍然存在一定的波动，但已经明显减小。
在稳压阶段，我们通常会使用稳压二极管（Zener二极管）或者稳压器来进一步将电压稳定下来。
稳压二极管是一种特殊的二极管，其结构使得它在一定的工作电压下，可以平稳地将电压稳定在一个固定的水平。
而稳压器则是一种电路，通过一系列电子元件的组合，将不稳定的电压转化为稳定的输出电压。
这样，经过稳压阶段后，输出端的电压会变得更加稳定，减小电压的波动。
总结起来，交流电经过二极管半波整流电容滤波后的变化过程包括整流、滤波和稳压三个阶段。
整流阶段通过二极管将正半周的电流流动保留下来，而滤波阶段通过电容将波动的输出电流转化为稳定的输出电压，最后在稳压阶段通过稳压二极管或稳压器进一步稳定输出电压。
这样，经过这些变化过程，我们可以得到稳定的直流电压输出。
这四种常见滤波电路，你要注意一下为了提高滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。
常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示。
它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。
该电路的优点是：1．滤波电阻Rb 接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb 的电流入很小，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较大的值（一般为几十k Ω），既使纹波得以较大的降落，又不使直流损失太大。
2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较小的电容，达到较大电容的滤波效果，也减小了电容的体积，便于小型化。
如图中接于基极的电容C2 折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因 ie = （1+ β）ib之故）。
3．由于负载凡接于晶体管的射极，故 RL上的直流输出电压UE≈UB，即基本上同RC无源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好，广泛地用于一些小型电子设备之中。
复式滤波电路常用的有LCГ型、LCπ型和RCπ型3种形式，如图Z0715所示。
它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件（如电容）与负载并联，以旁路较大的纹波电流。
其滤波原理与电容、电感滤波类似，这里仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含一个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输入电压。
对直流分量而言，C2 可视为开路，RL上的输出直流电压为：对于交流分量而言，其输出交流电压为：由式可见，R愈小，输出的直流分量愈大；由式可见，RC2愈大，输出的交流分量愈小。
滤波效果愈好。
所以R受两方面的制约，只能兼顾选择。
