1.4 二极管整流电路

学习目标

1.理解晶体三极管的结构和分类，熟悉其外形、图形符号。掌握晶体三极管电流分配关系和它的电流放大作用。

2.掌握晶体三极管的输入特性、输出特性及三种工作状态，了解其主要参数。

3.掌握用万用表对晶体三极管进行测试的方法。

4.了解场效晶体管的类型及工作原理，熟悉其图形符号，理解其转移特性和输出特性，了解其使用的注意事项。

内容提要

整流电路是将交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。

一、单相半波整流电路

1.电路结构

单相半波整流电路是最简单的一种整流电路，如图1-4-1所示。

2.工作原理

设变压器的副边电压有效值为U2，则其瞬时值

在u2的正半周，A点为正，B点为负，二极管外加正向电压，处于导通状态。电流从A点流出，经过二极管VD和负载电阻RL流入B点，。

在u2的负半周，B点为正，A点为负，二极管外加反向电压，处于截止状态，uO=0（ωt=π～2π）。

负载电阻RL的电压和电流都具有单一方向脉动的特性。如图1-4-2所示为变压器副边电压u2、输出电压uO和二极管端电压的波形。

3.主要参数

输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值UO（AV）。

负载电流的平均值

4.二极管的选择

在单相半波整流电路中，二极管的正向平均电流等于负载电流平均值，即

二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压，即

单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大（即脉动大），效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合。

二、单相桥式整流电路

1.电路结构

单相桥式整流电路由四只二极管组成，电路如图1-4-3所示，其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。

2.工作原理

设变压器的副边电压，其有效值为U2。

当u2为正半周，电流从A点流出，经VD1、RL、VD3流入B点，负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即uO=u2，VD2、VD4承受的反向电压为-u2。

当u2为负半周，电流从B点流出，经VD2、RL、VD4流入A点，负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即uO=-u2，VD1、VD3承受的反向电压为u2。

由于VD1、VD3和VD2、VD4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，且方向不变，输出输出电压。如图1-4-4所示为单相桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。

3.主要参数

输出电压平均值

负载电流的平均值

4.二极管的选择

在单相全波整流电路中，因为每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载电阻电流平均值的一半，即

二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压，即

5.利用桥式整流电路实现正、负电源

将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将两个负载电阻相连接，且连接点接地，如图1-4-5所示。

【例1-4-1】在图1-4-1所示整流电路中，已知变压器副边电压有效值U2=30V，负载电阻RL=100Ω，试问：（1）负载电阻RL上的电压平均值和电流平均值各为多少？（2）电网电压波动范围是±10%，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各是多少？

【要点解析】一般情况下，允许电网电压有±10%的波动，即电源变压器原边为198～242V，因此在选用二极管时，对于最大整流平均电流IF和最大反向工作电压UR均应至少留有10%的余地，以保证二极管安全工作，即选取

【解】（1）负载电阻上电压平均值

UO（AV）≈0.45U2=0.45×30=13.5V

流过负载电阻的电流平均值

（2）二极管承受的最大反向电压

二极管流过的最大平均电流

IF＞1.1IO（AV）≈1.1×0.135=0.15A

【例1-4-2】电路如图1-4-6所示，变压器副边电压有效值为2U2。（1）画出u2、uD1和uO的波形；（2）求出输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IL（AV）的表达式；（3）求出二极管的平均电流ID（AV）的和所承受的最大反向电压URm的表达式。

【要点解析】由图1-4-6（a）可见，此电路为单相全波整流电路。

【解】（1）u2、uD1和uO的波形如图1-4-6（b）所示。

巩固练习

一、单项选择题

1.整流的目的是（ ）。

A.将交流变为直流 B.将高频变为低频 C.将正弦波变为方波

2.在单相桥式整流电路中，若有一只整流管接反，则（ ）。

A.输出电压约为2UD B.变为半波直流

C.将交、直流混合量中的交流成分滤掉

二、判断题

3.整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。（ ）

三、分析计算题

4.电路如图1-4-7所示，变压器副边有效值U1=50V，U2=20V。试问：（1）输出电压平均值UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？（2）各二极管承受的最大反向电压为多少？

5.电路如图1-4-8所示，（1）分别标出uO1和uO2对地的极性；（2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流的输出电压？（3）当U21=18V，U22=22V时，画出uO1、uO2的波形，并求出UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？