[科普中国]-半波整流电路

半波整流电路是一种利用二极管的单向导通特性来进行整流的常见电路，除去半周、剩下半周的整流方法，叫半波整流。作用是将交流电转换为直流电，也就是整流。

简介市电（交流电网）变为稳定的直流电需经过变压、整流、滤波和稳压四个过程。1

利用二极管的单向导电性，将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。半波整流后因为丢弃了交流电的一半波形，所以输出电压大致约为原电压的一半，比如输入为24V交流电压，经半波整流后，输出直流电压约为12 V。1

有时将变压器、整流电路和滤波电路一起统称为整流器。1

半波整流：变压器的次级绕组与负载相接，中间串联一个整流二极管，就是半波整流。利用二极管的单向导电性，只有半个周期内有电流流过负载，另半个周期被二极管所阻，没有电流。这种电路，变压器中有直流分量流过，降低了变压器的效率；整流电流的脉动成分太大，对滤波电路的要求高。只适用于小电流整流电路。1

电路工作过程：在u2正半周（ωt=0~π），二极管加正向偏压而导通，有电流iL通过负载电阻RL。因为将二极管看作理想器件，所有RL上的电压uL与u2的正半周电压基本相同。1

电路组成单相半波整流电路（Half wave rectifier）如图所示，图中T为电源变压器（Power transformer），RL为电阻性负载。2

工作原理设变压器二次绕组的交流电压u2= U2 sinωt，式中，U2为二次电压有效值。u2的波形如图所示：2

单相半波整流电路
(1)正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。2

(2)负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。2

波形图负载RL上电压和电流波中uo为u2的半个周期，故称半波整流电路。uo、iL为单向脉动直流电压、电流。2

直流电压电流计算负载上直流电压和电流的计算：负载上的直流电压是指一个周期内脉动电压的平均值。3

用傅里叶级数分解直流分量即为U0(AV)，U0(AV)=0.45U2 ； IL(AV)=U0(AV)/RL=0.45U2/RL。3

全波整流全波整流：一是变压器与半流整流电路相同，但用四个二极管组成桥式电路，将次级线圈的正、负半周都用起来二是变压器的次级绕组圈数加倍，中间抽头，实际上由两个次级线圈构成。中间抽头接负载一端，另两个端子各串联一个二极管后接负载的另一端。4

电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于把二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2正半周电压基本相同。4

相关实验实验目的(1) 掌握单结晶体管触发电路的调试步骤和方法。5

(2) 掌握单相半波可控整流电路在电阻负载及电阻电感性负载时的工作。5

(3) 了解续流二极管的作用。5

实验线路及原理单结晶体管触发电路的工作原理及线路图已在 1-3 节中作过介绍。将 DJK03 挂件上的单结晶体管触发电路的输出端“ G ”和“ K ”接到 DJK02 挂件面板上的反桥中的任意一个晶闸管的门极和阴极，并将相应的触发脉冲的钮子开关关闭（防止误触发），图中的 R 负载用 DK04 滑线变阻器接成并联形式。二极管 VD1 和开关 S1 均在 DJK06 挂件上，电感 L d 在 DJK02 面板上，有 100mH 、 200mH 、 700mH 三档可供选择，本实验中选用 700mH 。直流电压表及直流电流表从 DJK02 挂件上得到。5

实验内容(1) 单结晶体管触发电路的调试。5

(2) 单结晶体管触发电路各点电压波形的观察并记录。5

(3) 单相半波整流电路带电阻性负载时 U d /U 2 = f(α) 特性的测定。

(4) 单相半波整流电路带电阻电感性负载时续流二极管作用的观察。5

预习要求(1) 阅读电力电子技术教材中有关单结晶体管的内容，弄清单结晶体管触发电路的工作原理。5

(2) 复习单相半波可控整流电路的有关内容，掌握单相半波可控整流电路接电阻性负载和电阻电感性负载时的工作波形。5

(3) 掌握单相半波可控整流电路接不同负载时 U d 、 I d 的计算方法。5

实验方法(1) 单结晶体管触发电路的调试

将 DJK01 电源控制屏的电源选择开关打到“直流调速”侧，使输出线电压为 200V ，用两根导线将 200V 交流电压接到 DJK03 的“外接 220V ”端，按下“启动”按钮，打开 DJK03 电源开关，用双踪示波器观察单结晶体管触发电路中整流输出的梯形波电压、锯齿波电压及单结晶体管触发电路输出电压等波形。调节移相电位器 RP1 ，观察锯齿波的周期变化及输出脉冲波形的移相范围能否在 30° ～ 170° 范围内移动 。5

(2) 单相半波可控整流电路接电阻性负载

触发电路调试正常后，按图 3-3 电路图接线。将滑线变阻器调在最大阻值位置，按下“启动”按钮，用示波器观察负载电压 U d 、晶闸管 VT 两端电压 U VT 的波形，调节电位器 RP1 ，观察 α =30° 、 60° 、 90° 、 120° 、 150° 时 U d 、 U VT 的波形，并测量直流输出电压 U d 和电源电压 U 2 ，记录于下表中。5

|| ||

U d =0.45U 2 (1+cos α )/2

|| ||

接入续流二极管 VD1 ，重复上述实验，观察续流二极管的作用 ， 以及 U VD1 波形的变化。

|| ||

计算公式 ： U d = 0.45U 2 (l 十 cosα)/25

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学