桥式整流电路工作原理解析

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整流电路

桥式整流电路，也可认为它是全波整流电路的一种，变压器绕组按下图方法接四只二极管。D1～D4为四只相同的整流二极管，接成电桥形式，故称桥式整流电路。利用二极管的单向导通的作用，使在负半周时也能把次级输出引向负载。

​​图一　桥式整流电路​

根据二极管的单向导通性，可总结桥式整流电路回路如下所示：

​图二　输入电压为正半周​

​图三　输入电压为负半周​

根据图二、图三可知，整流之后的电压波形均为脉动波，而非恒定直流，因此，需要在后续电路中进行滤波处理，从而改善输出电压的波形。常见的滤波电路有电容滤波电路，电感滤波电路，RC滤波电路，LC滤波电路等。下图为滤波之后的效果图。

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A 、如何选择整流二极管【注：待持续补充】

• 能通过的最大电流

  在一个工作周期（2Π时间内）中，因为只有两个二极管导通，所以流过的最大电流只要为负载电流的一半就可以了。譬如负载需要的电流为10mA，那么二极管能流过的最大电流要在5mA以上比较合适。【注：负载电流即为周期时间内的电路的平均电流】

• 最大反向电压

  为负载（电容）两端电压的2.8倍左右。【注：该值为经验值】

  常用的全桥整流电路使用的整流二极管为是KBJ4005、KBJ402等，KBJ40X含义：40表示最大的电流为4A。一般来讲，一些普通的二极管也可作为整流二极管，如1N4007等。

Ｂ 、如何选择整流二极管【注：待持续补充】

• 电压降

  流过桥式整流电路的电流会通过两个二极管。结果，输出电压将下降这个量。由于大多数桥式整流电路使用硅二极管，因此该压降至少为 1.2 伏，并且会随着电流的增加而增加。因此，可以实现的最大电压输出至少比交流输入的峰值电压低 1.2 伏。

• 散发的热量

  二极管将使电压下降至少 1.2 伏（假设为标准硅二极管），随着电流的增加，该电压将上升。它是由二极管两端的标准电压降以及二极管内的电阻引起的。需要查阅桥式整流电路的二极管或整个桥式整流电路电子元件的datasheet，以查看设想电流水平的电压降。电压降和通过整流电路的电流会产生热量，需要散热。在某些情况下，这可以通过空气冷却轻松消散，但在其他情况下，桥式整流电路可能需要用螺栓固定到散热器上。为此，许多桥式整流电路被构造成用螺栓固定在散热器上。

• 峰值反向电压

  确保不超过桥式整流电路或单个二极管的峰值反向电压非常重要，否则二极管可能会击穿。

• 纹波

  纹波是电源表征电源性能的一个很重要的因素，其含义为输出纹波的定义是指直流电源输出时，叠加在直流稳定量上的交流分量。用示波器来看，会看到电压上下轻微波动，就像水纹一样，所以叫做纹波。

  纹波的意义

C 、使用桥式整流电路的优点【注：待持续补充】

• 输出直流信号中的低纹波：桥式整流器的直流输出信号比半波整流器更平滑。换言之，与半波整流器相比，桥式整流器具有更少的纹波。但是，桥式整流器的纹波系数与中心抽头全波整流器相同。
• 整流效率高：与半波整流器相比，桥式整流器的整流效率非常高。但是，桥式整流器和中心抽头全波整流器的整流效率是相同的。
• 低功耗：在半波整流器中，只允许输入交流信号的一个半周期，而阻断输入交流信号的剩余半周期。结果，几乎一半的应用输入功率被浪费了。然而，在桥式整流电路中，电流在输入交流信号的正负半周期间都是允许的。所以输出直流功率几乎等于输入交流功率。

D 、使用桥式整流电路的缺点【注：待持续补充】

• 桥式整流电路看起来很复杂：在半波整流器电路中，仅使用一个二极管，而在中心抽头全波整流电路中使用两个二极管。但在桥式整流电路中，我们使用四个二极管进行电路操作。所以桥式整流电路看起来比半波整流电路和中心抽头全波整流电路复杂。
• 与中心抽头全波整流电路相比，功率损耗更大：在电子电路中，我们使用的二极管越多，电压降就会越大。桥式整流电路的功率损耗几乎等于中心抽头全波整流电路。然而，在桥式整流电路中，与中心抽头全波整流电路相比，电压降略高。这是由于两个额外的二极管（总共四个二极管）。

二、额外知识点

1. 市电的频率为50Hz，该频率又被称为工频频率，在台湾，该频率为60Hz，日本关东为50Hz，关西则为60Hz，英国为50Hz，法国为50Hz，俄罗斯为50Hz，美国为60hz。
2. 桥式整流电路所使用的最关键的器件就是二极管，二极管具有单向导通性，二极管的单向导通性可以在其伏安特性曲线中得到体现。二极管两端正向电压大于起动电压时，才能进入导通状态。