最常见的交流到直流整流方案

整流器是一种电子设备，旨在将电能从交流电转换为直流电。整流器基于单侧导电的半导体器件——二极管和晶闸管。

在低负载功率（高达数百瓦）下，使用单相整流器将交流电转换为直流电。此类整流器设计用于为各种直流电电子设备、中小功率直流电动机的励磁绕组等供电。

为了更容易理解整流电路的工作原理，我们将从整流器工作在电阻负载上的计算着手。

单相半波（单周期）整流电路

图 1 显示了最简单的整流电路。该电路包含连接在变压器次级绕组和负载之间的整流器。

图 1 - 单相半波整流器：a) 电路 - 二极管开路，b) 电路 - 二极管闭合，c) 工作时序图

电压u2以正弦方式变化，即包含正半波和负半波（半周期）。当正电位施加到二极管 VD 的阳极时，负载电路中的电流仅在正半周期内通过（图 1，a）。随着电压 u2 的反极性，二极管闭合，负载中的电流不流动，但反向电压 Urev 被施加到二极管（图 1，b）。

澈。只有一个次级绕组电压的半波通过负载释放。负载中的电流仅在一个方向上流动并且是直流电，尽管它具有脉动特性（图 1，c）。这种形式的电压（电流）称为直流脉冲。

整流后的电压和电流包含直流（有用）分量和交流分量（纹波）。整流器运行的质量方面是通过有用成分与电压和电流激励之间的关系来评估的。该电路的纹波系数为 1.57。 Un = 0.45U2 期间校正电压的平均值。二极管反向电压的最大值Urev.max = 3.14Un。

该电路优点是简单，缺点是变压器使用不好，二极管反向电压大，整流电压纹波比高。

单相桥式整流电路

它由四个连接在桥式电路中的二极管组成。变压器的次级绕组连接到电桥的一个对角线，负载连接到另一对角线（图 2）。二极管VD2、VD4的阴极公共点为整流管的正极，二极管VD1、VD3的阳极公共点为整流管的负极。

图2-单相桥式整流器：a)正半波整流电路，b)负半波整流，c)工作时序图

次级绕组中电压的极性随供电网络的频率而变化。该电路中的二极管成对串联工作。在电压u2的正半周，二极管VD2、VD3导通，二极管VD1、VD4加反向电压，二极管VD1、VD4闭合。在电压u2的负半周内，电流流过二极管VD1、VD4，二极管VD2、VD3截止，负载电流始终沿一个方向流动。

该电路是全波（推挽）电路，因为电源电压的两个半周期 Un = 0.9U2，纹波系数 — 0.67 分布在负载上。

采用二极管开关桥电路，可以用单相变压器对两个半周进行整流。此外，施加到二极管的反向电压要小 2 倍。

中高功率消费者由来自的直流电供电 三相整流器，它的使用减少了二极管上的电流负载并降低了纹波系数。

三相桥式整流电路

该电路由六个二极管组成，分为两组（图 2.61，a）：阴极 - 二极管 VD1、VD3、VD5 和阳极 VD2、VD4、VD6。负载连接在二极管的阴极和阳极的连接点之间，即到立桥的对角线。该电路连接到三相网络。

图 3 — 三相桥式整流器：a) 电路，b) 工作时序图

在任何时刻，负载电流都会流过两个二极管。在阴极组中，具有最高阳极电位的二极管在每三分之一的周期内工作（图 3，b）。在阳极组中，在这部分周期内，阴极负电位最大的二极管工作。每个二极管的工作时间为三分之一。该电路的纹波系数仅为0.057。

可控整流器 - 与交流电压（电流）校正一起提供校正电压（电流）值调节的整流器。

可控整流器用于控制直流电机的速度、白炽灯的亮度、电池充电等。

可控整流电路建立在晶闸管上，以控制晶闸管的开通时刻为基础。

图 4a 显示了单相可控整流器的示意图。为了校正电源电压的两个半波的可能性，使用具有两相次级绕组的变压器，其中形成两个具有相反相位的电压。每相都有一个晶闸管导通。电压U2的正半周整流晶闸管VS1，负半周-VS2。

CS 控制电路产生脉冲以打开晶闸管。打开脉冲的时间决定了负载中释放了多少半波。当阳极上有正电压且控制电极上有打开脉冲时，晶闸管打开。

如果脉冲在时间 t0 到达（图 4，b），则晶闸管在整个半周期和负载处的最大电压都是打开的，如果在时间 t1、t2、t3，则只有部分网络电压是释放到负载。

图 4 — 单相整流器：a) 电路，b) 工作时序图

从晶闸管自然点火时刻开始测量的延迟角，以度表示，称为控制角或调整角，用字母 α 表示。通过改变角度 α（控制脉冲相对于晶闸管阳极电压的相移），我们可以改变晶闸管打开状态的时间，从而改变负载中的校正电压。