5.3单相整流电路

我们这节课来讲单相整流电路

好，主要内容呢

包括单相半波整流电路、全波整流电路、全桥整流电路

现在讲单相半波整流

那么如图所示

一个二极管就可以构成最简单的单相半波整流

我们来理解概念

只要没有负压就是直流电

直流电并不是说恒压直流才是直流

它只是直流电的特殊形式

我们利用电流来判断我们这个输出是不是直流

那么有二极管存在

它只可能流过顺时针的电流

那么电流在电阻上产生的压降就是输出电压

它永远是正的

所以呢这是一个整流电路

我们对它进行仿真

黄色的呢

是变压器次级的输出电压

是一个正弦波

那么只有电压为正的时候二极管才会导通

才会在电阻上形成一电压

所以是粉色的

那么既然流过二极管就会有管压降损耗

所以呢会有一个二极管的管压降损耗

输出要低一点

那么在低压电路中

二极管的管压降直接就决定了效率的高低

这个是 0.7V

你只有几伏的话直接就占掉百分之几十

那么我们看看加滤波电容以后的效果

我们接一个一千微法电容

1k 的负载，非常轻的一个负载

我们可以看到

电容的放电

这部分电容充电

这里断开以后

电容来供给负载上的电

但电容很大而负载很轻

放电非常缓慢，压降很小

所以电容上的电呢几乎下不去

那我们就是可以看成呢 Uo 近似为恒压

这就是一个比较好的直流电源了

我们把负载加重，变成100

那么这时候可以看出明显的

电容这里断开以后

二极管不导通

断开以后电容对电阻放电

这是一个 RC 放电的过程

我们继续把负载加重，加到 10Ω

这时候我们可以看出

电容剧烈的下降

这个时候呢滤波基本上已经成锯齿波状了

这时候滤波效果就不是很好

我们下面讲全波整流

那么这样一个带中心抽头变压器

在输出电压正半周的时候

N2 线圈工作

电流呢经 D1 自上而下流过负载

在负半周的时候呢

N3 工作，经 D2 由下往上

又从上往下

也是流过负载

产生正向电压

它的优点

正负电压部分

正半周负半周均整流

而且呢只路过了一个二极管

每次只路过一个二极管

只有一个二极管的管压降

这是优点

那么缺点是什么呢

缺点是变压器利用率只有一半

每次只有一半的线圈在工作

此外它的二极管的耐压也会倍增

我们解释一下这个

我们假设 D1 导通

就一根线

我们把多余这个表擦掉

我们可以看到

N3 和 N2 线圈产生的电压

都加载在上了地上

两个半线圈电压都加在地上

所以它的耐压是倍增的

我们看一下全波整流的仿真

VM 是两点的电压差

整个线圈电压非常高

那么 U2 呢是单独一个线圈

U2 对地电压也就是 N2 线圈电压

只有一半，它电压率只有一半

利用这一半电压

好，Uo 是输出电压

对正负半负都整流，翻上去

略低一点

我们把它

波形分开

整个变压器输出是 12V

只能利用一半，利用 6V

整流完了以后呢正负均整流

折上去全部翻上去得到的直流电

半波与全波滤波的对比

两个电路呢采用相同的滤波电容和负载

所以它有相同的时间常数

我们可以看到

虚线是不带滤波的时候

带滤波呢时间常数一样

所以它们的衰减曲线有一半是重合的

半波全波重合

在另外一半不一样

滤波以后呢全波会比半波多出红色的面积

半波的滤波效果显然是不如全波的

我们下面讲全桥整流

那么正半周

电流的路径是这样的

经过 D1、D4 自上而下流过负载

正向电压

负半周的时候呢

电流进另外两个二极管

D2 和 D3 也是上正下负的这么流过负载

那么全桥整流我们可以看到

它的电流路过两个二极管

所以要消耗两个管压降

它适用于高压整流场合

如果是低压的话

耗两个二极管损耗率太大了

我们看它

全桥整流二极管呢只承受单倍峰值电压

我们假设1、4导通，变成导线

那么呢

每个电压都是加载在 D2 或者 D3 上

只加载一倍的电压

这是它的优点

所以它适用于高压场合

我们看它的缺点

主要缺点就是它有两倍的管压降

我们看到

总共才 6V

它去掉了 1.4V

管压降非常严重

我们把全桥与全波作一个对比

它们最大的差别就是损耗

蓝色是交流电

对交流电进行整流

全波和全桥都能够对正负进行整流

都长得还挺好

但是呢全桥比全波要低一个管压降

我们说下半波全波和全桥整流的适用范围

因为二极管呢实际上不值钱

它不管是数量还是耐压都不是考虑的首选

我们最重要的考虑是效率

那么当电压很高的时候

我们使用普通变压器，使用全桥整流

它的损耗呢在整个高压里面的比例很小，可以忽略不计

但是呢它利用，有利于在高压下工作

所以我们选这种

在低压场合就看你有没有中心抽头变压器

有中心抽头变压器你肯定是要选全波整流

它的滤波效果好

如果没有

那你就选半波整流

用普通变压器

效率优先

本课小结

单相半波整流的原理

只能让电流从这个方向过

所以呢负载上一定是上正下负的电

这就是整个电路

它的优点

只消耗一个二极管的管压降

这就是优点

缺点呢

缺了一个波

只有正半轴才整流，负半轴不整流

效果不好

全波整流原理的优缺点

它的优点

正负半轴都有，都有

只路过一个管压降

损坏比较小

缺点是什么

缺点是这么大的电压只用一半

那么半波与全波带电容以后的效果对比

带电容以后半波可以弥补回一部分

但是呢比全波来说还差了红颜色的面积

它的直流效果半波就是不如全波

那么全桥整流的优缺点呢

最大缺点就是耗两个管压降

优点呢它只承受

每个二极管只承受

一倍的峰值电压

它的适用范围呢

高电压的这种适合

高电压

这个管压降占的比例就不会太大

现在图上呢是因为是低电压

一共才 6V

所以呢管压降很明显

好，这节课就到这里

我们这节课来讲单相整流电路

好，主要内容呢

包括单相半波整流电路、全波整流电路、全桥整流电路

现在讲单相半波整流

那么如图所示

一个二极管就可以构成最简单的单相半波整流

我们来理解概念

只要没有负压就是直流电

直流电并不是说恒压直流才是直流

它只是直流电的特殊形式

我们利用电流来判断我们这个输出是不是直流

那么有二极管存在

它只可能流过顺时针的电流

那么电流在电阻上产生的压降就是输出电压

它永远是正的

所以呢这是一个整流电路

我们对它进行仿真

黄色的呢

是变压器次级的输出电压

是一个正弦波

那么只有电压为正的时候二极管才会导通

才会在电阻上形成一电压

所以是粉色的

那么既然流过二极管就会有管压降损耗

所以呢会有一个二极管的管压降损耗

输出要低一点

那么在低压电路中

二极管的管压降直接就决定了效率的高低

这个是 0.7V

你只有几伏的话直接就占掉百分之几十

那么我们看看加滤波电容以后的效果

我们接一个一千微法电容

1k 的负载，非常轻的一个负载

我们可以看到

电容的放电

这部分电容充电

这里断开以后

电容来供给负载上的电

但电容很大而负载很轻

放电非常缓慢，压降很小

所以电容上的电呢几乎下不去

那我们就是可以看成呢 Uo 近似为恒压

这就是一个比较好的直流电源了

我们把负载加重，变成100

那么这时候可以看出明显的

电容这里断开以后

二极管不导通

断开以后电容对电阻放电

这是一个 RC 放电的过程

我们继续把负载加重，加到 10Ω

这时候我们可以看出

电容剧烈的下降

这个时候呢滤波基本上已经成锯齿波状了

这时候滤波效果就不是很好

我们下面讲全波整流

那么这样一个带中心抽头变压器

在输出电压正半周的时候

N2 线圈工作

电流呢经 D1 自上而下流过负载

在负半周的时候呢

N3 工作，经 D2 由下往上

又从上往下

也是流过负载

产生正向电压

它的优点

正负电压部分

正半周负半周均整流

而且呢只路过了一个二极管

每次只路过一个二极管

只有一个二极管的管压降

这是优点

那么缺点是什么呢

缺点是变压器利用率只有一半

每次只有一半的线圈在工作

此外它的二极管的耐压也会倍增

我们解释一下这个

我们假设 D1 导通

就一根线

我们把多余这个表擦掉

我们可以看到

N3 和 N2 线圈产生的电压

都加载在上了地上

两个半线圈电压都加在地上

所以它的耐压是倍增的

我们看一下全波整流的仿真

VM 是两点的电压差

整个线圈电压非常高

那么 U2 呢是单独一个线圈

U2 对地电压也就是 N2 线圈电压

只有一半，它电压率只有一半

利用这一半电压

好，Uo 是输出电压

对正负半负都整流，翻上去

略低一点

我们把它

波形分开

整个变压器输出是 12V

只能利用一半，利用 6V

整流完了以后呢正负均整流

折上去全部翻上去得到的直流电

半波与全波滤波的对比

两个电路呢采用相同的滤波电容和负载

所以它有相同的时间常数

我们可以看到

虚线是不带滤波的时候

带滤波呢时间常数一样

所以它们的衰减曲线有一半是重合的

半波全波重合

在另外一半不一样

滤波以后呢全波会比半波多出红色的面积

半波的滤波效果显然是不如全波的

我们下面讲全桥整流

那么正半周

电流的路径是这样的

经过 D1、D4 自上而下流过负载

正向电压

负半周的时候呢

电流进另外两个二极管

D2 和 D3 也是上正下负的这么流过负载

那么全桥整流我们可以看到

它的电流路过两个二极管

所以要消耗两个管压降

它适用于高压整流场合

如果是低压的话

耗两个二极管损耗率太大了

我们看它

全桥整流二极管呢只承受单倍峰值电压

我们假设1、4导通，变成导线

那么呢

每个电压都是加载在 D2 或者 D3 上

只加载一倍的电压

这是它的优点

所以它适用于高压场合

我们看它的缺点

主要缺点就是它有两倍的管压降

我们看到

总共才 6V

它去掉了 1.4V

管压降非常严重

我们把全桥与全波作一个对比

它们最大的差别就是损耗

蓝色是交流电

对交流电进行整流

全波和全桥都能够对正负进行整流

都长得还挺好

但是呢全桥比全波要低一个管压降

我们说下半波全波和全桥整流的适用范围

因为二极管呢实际上不值钱

它不管是数量还是耐压都不是考虑的首选

我们最重要的考虑是效率

那么当电压很高的时候

我们使用普通变压器，使用全桥整流

它的损耗呢在整个高压里面的比例很小，可以忽略不计

但是呢它利用，有利于在高压下工作

所以我们选这种

在低压场合就看你有没有中心抽头变压器

有中心抽头变压器你肯定是要选全波整流

它的滤波效果好

如果没有

那你就选半波整流

用普通变压器

效率优先

本课小结

单相半波整流的原理

只能让电流从这个方向过

所以呢负载上一定是上正下负的电

这就是整个电路

它的优点

只消耗一个二极管的管压降

这就是优点

缺点呢

缺了一个波

只有正半轴才整流，负半轴不整流

效果不好

全波整流原理的优缺点

它的优点

正负半轴都有，都有

只路过一个管压降

损坏比较小

缺点是什么

缺点是这么大的电压只用一半

那么半波与全波带电容以后的效果对比

带电容以后半波可以弥补回一部分

但是呢比全波来说还差了红颜色的面积

它的直流效果半波就是不如全波

那么全桥整流的优缺点呢

最大缺点就是耗两个管压降

优点呢它只承受

每个二极管只承受

一倍的峰值电压

它的适用范围呢

高电压的这种适合

高电压

这个管压降占的比例就不会太大

现在图上呢是因为是低电压

一共才 6V

所以呢管压降很明显

好，这节课就到这里