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我们日常用电的电源进线的电是交流电。

但实际上很多电子产品、电气设备的控制部分电路等都要用到直流电，例如漏电保护器的驱动部分、钳形电流表内部、变频器、LED的驱动电路等。那么，我们该如何将电源的交流电变成直流电呢?

将交流电转为直流电的电能转换形式称为整流(AC/DC变换)，所用电器称为整流器，对应电路称为整流电路。

而整流桥就是整流器的一种，另外，可以说整流二极管是较简单的整流器。然而，整流桥是如何实现将交流电变为直流电的呢?为了让大家快速理解，我将从较简单的整流二极管开始讲解。

一、基于1个整流二极管的整流电路

二极管具有单向导电性，所以其管脚要区分正负极(阴阳极)，例如图1-1所示，左边为整流二极管，灰色环一端为阴极(负极)，右边为LED二极管，短脚对应阴极。

图1-1 二极管

所谓单向导电性，是指二极管电流只能从阳极经管流到阴极，如下图1-2所示，此时阳极电位要比阴极电位高，这就是二极管的正向导通。若二极管的阴极电位比阳极高，二极管将不会有电流流过，相当于开路，这就是二极管的反向截止。

图1-2 二极管符号及其导通情况

二极管正向导通时，有时候会把管压降给忽略掉，即把二极管作短路处理，实际上二极管两端是存在压降的，一般为零点几伏。

基于二极管的单向导电性，其整流电路如图1-3所示，只需一个二极管就可以实现将交流电变成直流电。输入电压为正弦交流电，其波形分为正负两半。

图1-3 半波整流电路示意图

从图1-3可以看到，输入电压虽然是交流电，但也需要标出正负，当然，这个正负并不指该电压实际方向，而是参考方向。只有给出参考方向才能画出它的波形。

输入电压的参考方向是上“ ”下“-”，结合波形，可以得出，在波形的正半周(参考方向与实际方向一致，所以为正)，输入电压的实际方向刚好为上“ ”下“-”，此时二极管的阳极接在输入电压的“ ”(高电位)，所以二极管正向导通，忽略管压降，此时负载电阻的电压完全等于输入电压，波形如图1-3所示。

负载电阻的电压为正，这是因为其参考方向(上“ ”下“-”)与实际方向(也是上“ ”下“-”)一致，若把参考方向设为上“-”下“ ”，电阻电压将为负值，但不管怎样，电阻电压的实际方向都不会改变。

当输入电压来到负半周，此时电压实际方向为上“-”下“ ”，二极管阳极接在低电位上，所以反向截止，电流为0，所以电阻电压为0。

依次类推，电阻电压波形只有输入电压的一半，所以由一个二极管组成的整流电路被称为半波整流电路。

由于半波整流失去了输入电压的一半波形，所以效率很低，在此基础上增加3个二极管，就可以实现全波整流，这就是整流桥。

二、由4个二极管组成的整流桥电路

整流桥可以有4个独立的二极管连接而成，也可以利用半导体材料将其制作在一起成为整流桥元件，如图1-4所示。

图1-4 二极管整流桥

为了便于讲解，我们以4个二极管组成的整流桥为例，其电路图如图1-5所示，输入电压依然是正弦交流电，分正负半波，接下来我将针对两个不同半波进行分析。

图1-5 整流桥电路

如图1-5所示，整流桥有4个接线端子，其中两个接交流输入(uS )，另外两个接直流输出(uR )。输入端电压方向和大小作周期变化，输出端电压方向保持不变，仅大小变化。

1、当输入电压为正半周时，二极管D1、D3正向导通，二极管D2、D4反向截止，如图1-6所示。

图1-6 输入电压处于正半周时

如图1-6，当输入电压波形处于正半周时，表明其实际方向恰好是输入电压上“ ”下“-”，此时二极管D1阳极处于高电位，所以正向导通，但二极管D4阴极接高电位，所以反向截止。同理，二极管D3阴极接在低电位上，所以正向导通，但二极管D4阳极接在低电位上，所以反向截止。

依次，整个电路的连通情况如图1-6，电流沿负载电阻产生的实际电压为“ ”下“-”，与其参考方向一致，波形为正，忽略管压降，可以得出输出电压大小等于输入电压。

2、当输入电压为负半周时，二极管D2、D4正向导通，二极管D1、D3反向截止，如图1-7所示。

图1-7 输入电压处于负半周时

如图1-7所示，当输入电压波形处于负半周时，表明其实际方向与参考方向相反，即此时输入电压上实际方向为上“-”下“ ”，此时二极管D1阳极处于低电位，所以反向截止，但二极管D4阴极接低电位，所以正向导通。同理，二极管D3阴极接在高电位上，所以反向截止，但二极管D4阳极接在高电位上，所以正向导通。

依次，整个电路的连通情况如图1-7，电流沿负载电阻产生的实际电压仍然为“ ”下“-”，与其参考方向一致，波形为正，忽略管压降，可以得出输出电压大小等于输入电压。

根据图1-6和图1-7可以发现，输出电压虽然为直流，但不是恒定直流，而是脉动波，这显然不是我们所需的直流电，所以于此基础上，在负载两端接一个电容，对输出电压进行滤波，从而改善输出电压的波形，其改善的波形如图1-8所示。

图1-8 经电容滤波后的输出电压

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