二极管整流电路解析
二极管有单相导电的特性，由此特性可以构成各类整流电路，这也是二极管的基本应用之一，本文介绍几种常见的由二极管组成的整流电路，以multisim仿真的过程来理论分析一下工作原理，我们做以下约定：二极管为理想二极管，负载以电阻性负载为示例，示波器a通道接输入，波形以红色表示，b通道接输出，波形以蓝色表示。
二、半波整流电路
2.1 电路解析
半波整流电路是将输入的完整正弦波去掉半周，保留半周波形的整流电路，是将连续的交流电转化为脉动电，整流的最终目标是为了将交流电转化为直流电。 (交流电或脉动电转化为直流电需要4个过程：变压、整流、滤波、稳压)。
下图中红色是信号输入，相关幅值可从示波器读出，可见输入是一个峰峰值是40v、频率是50hz的交流信号，当输入正半周信号时，大于d1的导通电压，则信号经过d1加到负载r1; 当输入负半周信号时，d1截止，则负载r1上没有电压，这样，在一个周期内，只有正半周的电压加到了负载上，形成了一个正半周通过的整流电路，输出信号见示波器蓝色，保留了正弦波的正向波形，去掉了负向信号。
如果把上图中输入信号更换为三角波，再看一下仿真效果，仍然是负向电压被去除了，只向负载输出了正向电压。
二极管有单向导电性，如果要想得到负半周的信号，只需在半波整流电路中将二极管方向调一下即可，见下图，把d1进行了反向，这样，当输入信号是正半周时，二极管截止，负载端没有电压; 当输入电压是负半周时，二极管导通，则负半周的信号经过二极管到达了负载端，仿真波形见下图所示。
2.2 计算(正半周正弦波整流电路)
设输入电压有效值：uin，输出电压有效值uo，则有：
输入交流电压 uin = uin*sin(wt)
输出电压有效值uo = 0.45*uin
负载平均电流 id = uo/r1
二极管最大反向电压(无负载电容) udmax = uin
二极管最大反向电压(有负载电容) udmax =2 uin(电压叠加)
2.3 小结
通过上面的解析，可以得到以下内容：
a: 半波整流电路的交流利用率是50%;
b: 半波整流电路的输出是一个直流脉动电压;
c: 有负载电容的半波整流电路中，二极管最大反向电压为2倍的交流输入峰值电压，即2 uin;
d: 二极管与电容的选型要负载对电流的要求。
三、全波整流电路
3.1 电路解析
全波整流电路由两个二极管组成，分别在正弦波的正、负半周导通，这样可以输出一个连续的脉动信号，频率是半波整流输出的一倍。
下图中红色是电压输入，相关幅值可从示波器读出，可见输入是一个峰峰值是40v、频率是50hz的交流信号，当输入正半周电压时，
d1导通，d2截止，则信号经过d1加到负载r1; 当输入负半周电压时，d1截止，d2导通，则信号经过d2加到负载r1，这样，在一个周期内，正负半周的电压都加到了负载上，且方向相同，输出电压见示波器蓝色。
输出电压的频率提高了，可是仍然是一个脉动电源，如果在负载端增加电容进行滤波，则电压会变平滑，如下图，增加了一个10uf电容后，仿真效果。 电容在脉动电压峰值之间向负载放电，输出电压发生了变化。
3.2 计算
设输入电压有效值：uin，输出电压有效值uo，则有：
输入交流电压 uin = uin*sin(wt)
输出电压有效值uo = 0.9*uin
负载平均电流 id = uo/r1
二极管最大反向电压udmax =2 uin
3.3 小结
通过上面的解析，可以得到以下内容：
a: 二极管全波整流的电流利用率是100%;
b: 二极管全波整流输出的是一个直流脉动电压;
c: 二极管最大反向电压是2倍的输入峰值电压，即2 uin;
d: 二极管与电容的选型要负载对电流的要求。
四、桥式整流电路
4.1 电路解析
桥式整流电路由四个二极管组成，在正弦波的正、负半周分别有两个二极管导通，这样可以输出一个连续的脉动信号，频率是半波整流输出的一倍。
下图中红色是电压输入，相关幅值可从示波器读出，可见输入是一个峰峰值是40v、频率是50hz的交流信号，当输入正半周电压时，
d1、d4导通，d2、d3截止，电压加到负载r1; 当输入负半周电压时，d1、d4截止，d2、d3导通，电压加到负载r1，这样，在一个周期内，正负半周的电压都加到了负载上，且方向相同，输出电压见示波器蓝色。
如下图，增加了一个10uf电容后，仿真效果。 电容在脉动电压峰值之间向负载放电，输出电压发生了变化。
可见，桥式整流和二极管全波整流效果相同，桥式也是全波的一种，但是同样都是全波整流，两个二极管在电路中，和四个二极管在电路中，有什么区别呢? 桥式有什么意义? 其实是，桥式整流用牺牲两个二极管的代价，降低了二极管的最大反向电压，这样简化了要求，选型也简单了，另外，二极管的反向电压越高，则成本越高，使用桥式也有利于降低成本。 所以在实际应用中，桥式整流是常用的电路形式。
4.2 计算
设输入电压有效值：uin，输出电压有效值uo，则有：
输入交流电压 uin = uin*sin(wt)
输出电压有效值uo = 0.9*uin
负载平均电流 id = uo/r1
二极管最大反向电压udmax = uin
4.3 小结
通过上面的解析，可以得到以下内容：
a: 二极管桥式整流的电流利用率是100%;
b: 二极管桥式整流输出的是一个直流脉动电压;
c: 二极管最大反向电压与输入峰值电压相同，即 uin;
d: 二极管与电容的选型要负载对电流的要求。
五、半波倍压整流电路
本节主要介绍的是二倍压整流电路，是由两个半波整流对电容充电的串联而成，当输入电压为负半周时，d1导通，由输入电压对c1进行充电，可达到uin; 当输入电压为正半周时，d2导通，由c1上的电荷与输入电压同时对c2进行充电; c1失去的电荷在下一次输入电压的负半周期间可以得到补充，在若干个周期后，c1的电压稳定在uin，c2的电压稳定在2uin，即输入电压的2倍。
当d2截止时，c2通过负载放电，电压降低，在下一输入负半周期会得到补充，所以输出的电压是c2在一个周期内的平均值，理论上低于2倍的输入电压，具体低多少，取决于负载的阻值，阻值越大，越接近2倍的输入电压。
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二、半波整流电路
2.1 电路解析
半波整流电路是将输入的完整正弦波去掉半周，保留半周波形的整流电路，是将连续的交流电转化为脉动电，整流的最终目标是为了将交流电转化为直流电。 (交流电或脉动电转化为直流电需要4个过程：变压、整流、滤波、稳压)。
下图中红色是信号输入，相关幅值可从示波器读出，可见输入是一个峰峰值是40v、频率是50hz的交流信号，当输入正半周信号时，大于d1的导通电压，则信号经过d1加到负载r1; 当输入负半周信号时，d1截止，则负载r1上没有电压，这样，在一个周期内，只有正半周的电压加到了负载上，形成了一个正半周通过的整流电路，输出信号见示波器蓝色，保留了正弦波的正向波形，去掉了负向信号。
如果把上图中输入信号更换为三角波，再看一下仿真效果，仍然是负向电压被去除了，只向负载输出了正向电压。
二极管有单向导电性，如果要想得到负半周的信号，只需在半波整流电路中将二极管方向调一下即可，见下图，把d1进行了反向，这样，当输入信号是正半周时，二极管截止，负载端没有电压; 当输入电压是负半周时，二极管导通，则负半周的信号经过二极管到达了负载端，仿真波形见下图所示。
2.2 计算(正半周正弦波整流电路)
设输入电压有效值：uin，输出电压有效值uo，则有：
输入交流电压 uin = uin*sin(wt)
输出电压有效值uo = 0.45*uin
负载平均电流 id = uo/r1
二极管最大反向电压(无负载电容) udmax = uin
二极管最大反向电压(有负载电容) udmax =2 uin(电压叠加)
2.3 小结
通过上面的解析，可以得到以下内容：
a: 半波整流电路的交流利用率是50%;
b: 半波整流电路的输出是一个直流脉动电压;
c: 有负载电容的半波整流电路中，二极管最大反向电压为2倍的交流输入峰值电压，即2 uin;
d: 二极管与电容的选型要负载对电流的要求。
三、全波整流电路
3.1 电路解析
全波整流电路由两个二极管组成，分别在正弦波的正、负半周导通，这样可以输出一个连续的脉动信号，频率是半波整流输出的一倍。
下图中红色是电压输入，相关幅值可从示波器读出，可见输入是一个峰峰值是40v、频率是50hz的交流信号，当输入正半周电压时，
d1导通，d2截止，则信号经过d1加到负载r1; 当输入负半周电压时，d1截止，d2导通，则信号经过d2加到负载r1，这样，在一个周期内，正负半周的电压都加到了负载上，且方向相同，输出电压见示波器蓝色。
输出电压的频率提高了，可是仍然是一个脉动电源，如果在负载端增加电容进行滤波，则电压会变平滑，如下图，增加了一个10uf电容后，仿真效果。 电容在脉动电压峰值之间向负载放电，输出电压发生了变化。
3.2 计算
设输入电压有效值：uin，输出电压有效值uo，则有：
输入交流电压 uin = uin*sin(wt)
输出电压有效值uo = 0.9*uin
负载平均电流 id = uo/r1
二极管最大反向电压udmax =2 uin
3.3 小结
通过上面的解析，可以得到以下内容：
a: 二极管全波整流的电流利用率是100%;
b: 二极管全波整流输出的是一个直流脉动电压;
c: 二极管最大反向电压是2倍的输入峰值电压，即2 uin;
d: 二极管与电容的选型要负载对电流的要求。
四、桥式整流电路
4.1 电路解析
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d1、d4导通，d2、d3截止，电压加到负载r1; 当输入负半周电压时，d1、d4截止，d2、d3导通，电压加到负载r1，这样，在一个周期内，正负半周的电压都加到了负载上，且方向相同，输出电压见示波器蓝色。
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4.2 计算
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a: 二极管桥式整流的电流利用率是100%;
b: 二极管桥式整流输出的是一个直流脉动电压;
c: 二极管最大反向电压与输入峰值电压相同，即 uin;
d: 二极管与电容的选型要负载对电流的要求。
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当d2截止时，c2通过负载放电，电压降低，在下一输入负半周期会得到补充，所以输出的电压是c2在一个周期内的平均值，理论上低于2倍的输入电压，具体低多少，取决于负载的阻值，阻值越大，越接近2倍的输入电压。
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