一、 基本概念
电子设备和自动控制装置中需要直流电源供电，而目前电能主要以交流电形式供电。目前都采用单向导电性电子元器件（如二极管）将直流电变换为直流电。通常把交流电变换成直流电的这种装置成为半导体直流稳压电源。
半导体直流稳压电源主要由整流变压器、二极管整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成，如图1.4.1所示。 整流变压器：
整流变压器将交流电源电压变换成整流电路所需的交流电压。(返回) 二极管整流电路：
二极管整流电路把交流电压变换为单向脉动电压。(返回) 滤波电路：
滤波电路滤去单向脉动电压中的交流成分，得到较平滑的直流电压。(返回) 稳压电路：
稳压电路将较平滑的直流电压转换为近似恒定的电压。(返回)
图1.4.1 半导体直流稳压电源
1、单相半波整流电路
单相半波整流电路由整流变压器Tr、二极管D及负载RL组成，如图1.4.2所示。 设电源电压的正弦波为
其波形如图1.4.3（a）所示。输出电压所示。 单相半波直流电压
在一个周期的平均值为
的波形和输入电压的波形相同，如图1.4.3（b）
意义：
表明整流电压平均值与交流电压有效值之间的关系。
图1.4.2 单相半波整流电路图 1.4.3 输入输出电压波形
2、单相桥式整流电路
单相半波整流电路结构简单，存在缺点：只利用了电源的半个周期，整流输出电压低、脉动幅度较大和变压器利用率低。为了克服这些缺点，可以采用全波整流电路，如图1.4.4（a）所示。电路的结构是由四个二极管联接电桥的形式，也称为单相桥式整流电路。图1.4.4（b）是图1.4.4（a）所示电路的简化画法。电压和电流的波形如图1.4.5所示。
图1.4.4 全波整流电路
图1.4.5 电压和电流的波形
全波整流电路输出电压的平均值为
负载电阻RL中电流的平均值为
通过每个二极管的平均电流是负载电流平均值的一半，即
每个二极管承受的最高反向电压与半波整流电路相同，即
，二极管
应用：选择桥式整流电路的整流二极管，应满足二极管的增大整流电流的最高反向电压相整流桥模块。
3、三相桥式整流电路
。实际应用中选择整流二极管封装在一起制造的单相整流桥和三
对于大功率整流和获得脉动长度更小的整流电压，通常采用如图1.4.6 所示的三相桥式整流电路。其中各二极管随电源电压的变化而轮流导通的次序和负载电压所示。
的变化波形，如图1.4.7
图1.4.6 三相桥式整流电路图 1.4.7 二极管导通次序
负载电压
的平均值
式中
为变压器副边电压的有效值。
负载电流的平均值为
流过每个管的平均电流为
每个二极管所承受的最高反向为变压器副边线电压的幅值，即 4、滤波电路
对电子仪器和自动控制设备来说，前面介绍的整流电压不宜用做直流电源。必须在整流电路的输出端加上滤波电路，使脉动电压变成平滑的、接近于理想的直流电压。滤波电路的形式有多种，所用元件或为电容、或为电感、或两者都用。
电容滤波电路在小功率电子设备中得以广泛的应用。具有滤波电路的单相桥式整流电路如图1.4.8（a）所示。输出电压和电流的波形如图1.4.8（b） 所示。
图1.4.8 电容滤波电路及输出波形
半波整流时二极管截至所承受的最高反向电压加倍。 输出电压
为：
电路特点：输出电压的谐波分量减少，波形平滑，平均值提高。同时二极管的导通角减小，
滤波电容C为：
二、分析步骤
分析和计算二极管整流电路和滤波电路时，首先应判断整流电路的类型，然后根据不同类型电路的工作原理和计算公式，分别计算出所选用二极管和滤波电容器所满足的参数。最后根据这些参数选择具体型号。 三、注意事项
在实际应用中，整流电路通常采用整流模块，因此在学习过程中，应注重对各种电路工作原理的分析。 四、应用举例
例题1.4.1 要求设计一单相桥式整流电路，其输出直流电压110V和直流电流3A。试求： （1）变压器副边电压和电流； （2）二极管所承受的最高反向电压； （3）选择合适的二极管。（答案） 解：
（1）变压器副边电压的有效值为
V
应略大（约 考虑到二极管的正向压降及电源变压器副边的阻抗压降，副边空载电压10％）
，设
V
变压器副边电流的有效值为
（2）二极管承受的最高反向电压为
通过二极管的电流平均值为
A V
A （3）查手册，可以选用整流二极管为2CZ12D型（3A,300V）。 (返回)
例题1.4.2 某单相桥式电容滤波整流电路，负载电阻RL=150Ω,要求输出电压交流电源的频率 f = 50Hz。试求：
（1）变压器副边电压和电流的有效值； （2）选择整流二极管和滤波电容。（答案） 解：
（1）变压器副边电压和电流的有效值分别为
V V，
（2）选择整流二极管 流过二极管的平均电流为
A
二极管所承受的最大反向电压为
A V 考虑充电时流过二极管的冲击电流，因此二极管可选2CZ54C（其最大整流电流为0.5A，最高反向工作电压为100V）。 选择的电容为
所以
μF
因此，可以选用300μF，耐压50V的电容。 (返回)
