桥式整流电路如何正确识别与分析？

摘要： 1、电路组成：主要由四个二极管（D1、D2、D3、D4）连接成“桥”式结构，以及一个负载电阻（RL）和变压器（部分桥式整流电路中可能无变压器）组成，每个二极管在电路中起到电子开关的...

1、电路组成：主要由四个二极管（D1、D2、D3、D4）连接成“桥”式结构，以及一个负载电阻（RL）和变压器（部分桥式整流电路中可能无变压器）组成，每个二极管在电路中起到电子开关的作用，允许电流在特定方向上通过。

2、工作原理

正半周：当输入交流电处于正半周期时，二极管D1和D3的正极接收到正向电压，因此它们导通；二极管D2和D4的负极接收到正向电压（相对于它们的正极而言），因此它们截止，不导通，电流从电源的正极通过D1，流经负载电阻RL，再通过D3流回电源的负极，形成一个完整的电流回路，在负载电阻RL上，形成一个上正下负的半波整流电压。

负半周：当输入交流电处于负半周期时，二极管D2和D4的正极接收到正向电压（相对于它们的负极而言），因此它们导通；二极管D1和D3的负极接收到正向电压，因此它们截止，不导通，电流从电源的负极通过D4，流经负载电阻RL，再通过D2流回电源的正极，形成一个完整的电流回路，在负载电阻RL上，同样形成一个上正下负的半波整流电压，与正半周期产生的电压是连续的，从而形成了全波整流电压。

3、优点

高效率：由于能够充分利用交流电的正负半周来产生直流电，因此具有较高的电源利用效率。

适用性强：可以处理较大范围的输入电压，适用于多种不同的电源环境。

保护性强：二极管具有反向阻断能力，可以防止电流逆流，从而保护电源和负载设备免受损害。

输出电压稳定：通过桥式整流电路得到的直流电电压较为稳定，波动较小。

4、应用：桥式整流电路因其诸多优点，在电子领域中有着广泛的应用，在电源供应器中，桥式整流电路是核心部分之一，负责将交流市电转换为直流电，为后续电路提供稳定的电源，在电机驱动、信号处理以及逆变电源等领域中，桥式整流电路也扮演着重要角色。

5、分类

单相和三相桥式整流电路：根据电源的性质，即单相或三相电源决定了这些整流电路，单相桥式整流电路由四个二极管组成，用于将交流转换为直流，而三相整流器使用六个二极管。

非受控和可控桥式整流电路：非受控桥式整流电路使用二极管对输入信号进行整流，不允许功率根据负载要求而变化，可控桥式整流电路则使用可控固态器件（如 SCR、MOSFET、IGBT 等）来改变不同电压下的输出功率。

6、设计注意事项

电压降：千万不要忘记，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，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。

计算整流器中散发的热量：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，要注意，电流在任何半个周期内都通过电桥内的两个二极管，首先是一组两个二极管，然后是另一个，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。

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，桥式整流电路中二极管的 PIV 额定值低于与中心抽头变压器一起使用的两个二极管配置所需的额定值，如果忽略二极管压降，对于相同的输出电压，桥式整流电路需要的二极管 PIV 额定值是中心抽头整流电路的一半，这可能是使用此配置的另一个优点。

7、滤波电路：为了减少输出电压中的脉动成分，通常在桥式整流电路后接滤波电路，常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和LC滤波等，滤波电容的选择应根据负载的大小来确定，负载越大，所需的滤波电容容量也越大，经过滤波后的输出电压更加平滑，接近于直流电压。

8、性能指标

纹波系数：用来衡量输出直流信号的平滑度，定义为纹波电压与纯直流电压的分数，对于桥式整流器，纹波系数值为0.48。

峰值反向电压 (PIV)：是指当二极管在整个负半周期内以反向偏置条件连接时来自二极管的最高电压值，桥式电路包括四个二极管，如 D1、D2、D3 和 D4，在正半周期中，两个二极管（如 D1 和 D3）处于导通位置，而 D2 和 D4 二极管均处于非导通位置，同样，在负半周，D2 和 D4 等二极管处于导通位置，而 D1 和 D3 等二极管处于非导通位置，桥式整流电路中每个二极管的 PIV 额定值是中心抽头整流电路的一半。

效率：整流器的效率主要决定整流器将AC（交流电）变为DC（直流电）的能力，整流器的效率可以定义为 DC o/p 功率和 AC i/p 功率的比值，桥式整流器的最大效率为 81.2%。

FAQs

1、什么是桥式整流电路？

桥式整流电路是一种利用四个二极管连接成“桥”式结构的整流电路，其作用是将交流电转换为单向脉动性直流电，这种电路通过合理控制二极管的导通与截止，实现了对交流电正负半周的有效利用。

2、桥式整流电路有哪些主要优点？

桥式整流电路的主要优点包括高效率、适用性强、保护性强以及输出电压稳定，由于能够充分利用交流电的正负半周来产生直流电，因此具有较高的电源利用效率；可以处理较大范围的输入电压，适用于多种不同的电源环境；二极管具有反向阻断能力，可以防止电流逆流，从而保护电源和负载设备免受损害；通过桥式整流电路得到的直流电电压较为稳定，波动较小。