二极管整流电路的作用及工作原理，二极管整流电路解析

很多朋友对二极管整流电路的作用及工作原理，二极管整流电路解析不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

二极管具有单相导电的特性，可以组成各种整流电路。这也是二极管的基本应用之一。本文介绍了几种常见的由二极管组成的整流电路，并利用Multisim仿真流程对其工作进行了理论分析。原理上，我们做如下约定：二极管为理想二极管，负载为阻性负载为例，示波器A通道接输入，波形如红色所示，B通道接输出，波形显示为蓝色。

二、 半波整流电路

2.1 电路分析

半波整流电路是将输入的完整正弦波去掉一半，保留半周波形的整流电路。它将连续的交流电转换成脉动电。整流的最终目的是将交流电变成直流电。 （交流电或脉动电转变为直流电需要经过变压、整流、滤波、稳压四个过程）。

下图中红色部分为信号输入。可以从示波器上读取相关幅度。可以看出，输入的是峰峰值为40V、频率为50Hz的交流信号。当输入正半周信号时，大于D1的导通电压，信号通过D1加到负载R1上；当输入负半周信号时，D1截止，负载R1上无电压。这样，在一个周期内，只有正半周的电压加到负载上，形成正半周通过的整流电路。输出信号在示波器上显示为蓝色，保留了正弦波的正波形并去除了负信号。

如果将上图中的输入信号替换为三角波，看仿真效果，负电压仍然被去除，只向负载输出正电压。

二极管具有单向导电性。如果想要得到负半周的信号，只需调整半波整流电路中二极管的方向即可。见下图，将D1反向，这样当输入信号为正半周时，二极管截止，负载端无电压；当输入电压为负半周时，二极管导通，负半周的信号通过二极管到达负载端。仿真波形如下图所示。

2.2 计算（正半周正弦波整流电路）

假设输入电压有效值：Uin，输出电压有效值Uo，则：

输入交流电压uin=Uin*sin(wt)

输出电压有效值Uo=0.45*Uin

负载平均电流Id=Uo/R1

二极管最大反向电压（无负载电容） Udmax=Uin

二极管最大反向电压（带负载电容）Udmax=2Uin（电压叠加）

2.3 总结

通过以上分析，可以得到以下内容：

A：半波整流电路的交流利用率为50%；

B：半波整流电路的输出为直流脉动电压；

C：在带负载电容的半波整流电路中，二极管的最大反向电压为交流输入峰值电压的2倍，即2Uin；

D：二极管和电容的选择取决于负载的电流要求。

三、全波整流电路

3.1 电路分析

全波整流电路由两个二极管组成，它们在正弦波的正半周和负半周期间导通。这样可以输出频率为半波整流输出频率两倍的连续脉动信号。

下图中红色部分为电压输入。可以从示波器上读取相关幅度。可以看出，输入的是峰峰值为40V、频率为50Hz的交流信号。当输入正半周电压时，D1导通，D2截止，信号通过D1加到负载R1上；输入负半周电压时，D1截止，D2导通，信号通过D2加到负载R1上。这样，在一个周期内，正负半周的电压以相同方向加到负载上。输出电压在示波器上显示为蓝色。

输出电压的频率提高了，但仍然是脉动电源。如果在负载端加一个电容进行滤波，电压会变得更加平滑，如下图，加了10uF电容后的模拟效果。电容器在脉动电压峰值之间向负载放电，输出电压发生变化。

3.2 计算

假设输入电压有效值：Uin，输出电压有效值Uo，则：

输入交流电压uin=Uin*sin(wt)

输出电压有效值Uo=0.9*Uin

负载平均电流Id=Uo/R1

二极管最大反向电压Udmax=2Uin

3.3 总结

通过以上分析，可以得到以下内容：

A：二极管全波整流目前利用率100%；

B：二极管全波整流输出为直流脉动电压；

C：二极管的最大反向电压为输入峰值电压的2倍，即2Uin；

D：二极管和电容的选择取决于负载的电流要求。

四、桥式整流电路

4.1 电路分析

桥式整流电路由四个二极管组成。两个二极管在正弦波的正半周期和负半周期期间导通。这样可以输出频率为半波整流输出频率两倍的连续脉动信号。

下图中红色部分为电压输入。可以从示波器上读取相关幅度。可以看出，输入的是峰峰值为40V、频率为50Hz的交流信号。输入正半周电压时，D1、D4导通，D2、D3截止，电压加到负载R1上；输入负半周电压时，D1、D4截止，D2、D3导通，电压加到负载R1上。这样，在一个周期内，正负半周电压都是同方向施加到负载上的，输出电压在示波器上显示为蓝色。

如下图所示，添加10uF电容后达到仿真效果。电容器在脉动电压峰值之间向负载放电，输出电压发生变化。

可见桥式整流和二极管全波整流的效果是一样的。桥式整流也是全波整流的一种，但它们也是全波整流。电路中的两个二极管和电路中的四个二极管有什么区别？桥型有什么意义？事实上，桥式整流以两个二极管为代价降低了二极管的最大反向电压，从而简化了要求，使选型更加容易。另外，二极管的反向电压越高，成本也越高，使用电桥也有利于降低成本。因此，在实际应用中，桥式整流器是常用的电路形式。

4.2 计算

假设输入电压有效值：Uin，输出电压有效值Uo，则：

输入交流电压uin=Uin*sin(wt)

输出电压有效值Uo=0.9*Uin

负载平均电流Id=Uo/R1

二极管最大反向电压Udmax=Uin

4.3 总结

通过以上分析，可以得到以下内容：

A：目前二极管桥式整流器利用率为100%；

B：二极管桥式整流输出直流脉动电压；

C：二极管的最大反向电压与输入峰值电压相同，即Uin；

D：二极管和电容的选择取决于负载的电流要求。

五、 半波倍压整流电路

本节主要介绍倍压整流电路，该电路由两个半波整流器串联组成，对电容进行充电。当输入电压为负半周时，D1导通，C1由输入电压充电，可达Uin；当输入电压为正半周时，D2导通，同时C1上的电荷和输入电压对C2进行充电； C1丢失的电荷可以在输入电压的下一个负半周期内得到补充，并且经过几个周期后，C1的电压稳定在Uin，C2的电压稳定在2Uin，这是输入电压的两倍。

当D2截止时，C2通过负载放电，电压下降，在下一个负输入半周期得到补充，因此输出电压为C2一个周期的平均值，理论上低于2倍输入电压。低了多少？取决于负载的电阻，电阻越大，越接近输入电压的2倍。

以上知识分享希望能够帮助到大家！