第2章 電源類電路
2.1 整流電路
2.1.1 單只二極管半波整流電路
晶體二極管又叫半導體二極管，簡稱二極管，具有單方向導電性能，其圖形符號如圖2-1（a）所示，外形如圖2-1（b）所示。單相半波電阻負載整流電路如圖2-1（c）所示。
圖2-1 二極管單相半波電阻負載整流電路
圖2-1（c）中，e1為電源電壓，T為變壓器，VD為二極管，RL為負載電阻。電源
，是一個按正弦規律變化的電壓，其中E1是電壓的有效值，
是電源電壓的最大值，sinωt是按正弦變化的符號。通常e1為220V或380V、50Hz交流電源。
變壓器T將電網的交流電壓變換成負載要求的電壓數值e2。二極管VD將忽正忽負的交變壓e2變換成單方向的脈動電壓。負載電阻器RL相當于需要用直流電源的電氣設備。
T的二次電壓e2的變化規律與一次電壓e1是一致的，但為了符合負載RL的需要，在數值上往往是不同的。e2是一個隨時間變化的正弦波電壓。當T的①端為正、②端為負時，流經T的二次繞組的電流IT如箭頭方向所示，e2使二極管VD正向導通，流經VD、RL的電流IVD=IRL=IT，負載電壓與電源電壓e2幾乎一樣。負載電流的大小由負載電阻RL決定。當T的①端為正、②端為負時，VD加反向電壓而不能導通，RL上沒有電壓。這就是說，加在負載RL上的電壓將只有電源電壓e2的半個波，所以通常叫作半波整流。
在半波整流電路中，單向流動的半波電流中就有了直流的成分，此直流輸出電壓的數值（即半波電壓在整個周期內的平均值）UO為：
整流二極管VD的選擇：流過VD的平均電流IVD與流過負載電阻RL（阻值為RL）的直流電流IRL相等，即：
VD承受的最大反向電壓就是e2的最大值，即
。
在設計時，根據上述條件選擇整流二極管。
單相半波整流電路的主要優點是電路簡單，缺點是電壓脈動大、變壓器利用率比較低。
2.1.2 兩只二極管全波整流電路
單相全波整流電路是由兩個單相半波整流電路組合而成的，電路如圖2-2所示。
圖2-2 二極管單相全波電阻負載整流電路
如圖2-2所示，T的二次側供給大小相等、方向相反的兩個電壓e2a和e2b，即e2a=e2b。當A端為正，B端為負時，e2a經過VD2、RL、變壓器中心抽頭構成通電回路，此時VD2因加反向電壓而截止（不導電）。當B端為正，A端為負時，e2b經過VD2、RL和變壓器中心抽頭構成通電回路，此時VD1因加反向電壓而截止。由于VD1、VD2構成的兩個單相半波電路輪流導通，從而使負載電阻RL上得到了單方向流動的電流，即直流，但仍有電壓脈動。
全波整流電路的直流輸出電壓UO，比半波整流電路大一倍，即：
UO=0.9E2
VD1、VD2為全波整流電路中的整流二極管，它們是輪流導通的，流過每只二極管的平均電流只有負載電流的一半。每只二極管所承受的最大反向電壓是變壓器二次電壓最大值的兩倍，即
。
單相全波整流電路，雖然克服了單相半波電路的缺點，能使整流出來的電壓脈動減小一些，但其本身存在著變壓器需要有中心抽頭、二極管所承受的最大反向電壓較高等不足。
2.1.3 四只二極管橋式全波整流電路
單相橋式整流電路是由四只二極管VD1～VD4組成的，其電路接成一個電橋形式，所以稱為“橋式整流電路”。其畫法有三種，如圖2-3所示。橋式整流電路常用文字符號“UR”表示。
圖2-3 二極管單相橋式電阻負載整流電路
當電源的極性為上正下負時，二極管VD1和VD3導通，見圖2-3（c）。此時VD1和VD3上的壓降極小，電流從變壓器T二次繞組上端經VD1、RL、VD3回到變壓器二次繞組下端，在負載RL上得到一個半波整流電壓；當電源極性相反，即下正上負時，VD2、VD4導通，電流通過VD2、RL、VD4，同樣在RL上得到一個半波整流電壓。如此周而復始，在負載上得到一個同單相全波一樣的電壓波形。直流輸出電壓UO=0.9e2，直流電流I=0.9e2/RL（RL為電阻RL的阻值）。
二極管參數的確定：二極管的整流電流為0.45e2/RL；二極管所承受反向電壓最大值等于
。
橋式整流電路與全波整流電路相比，變壓器二次繞組無需中心抽頭，這樣變壓器體積可以做得小些。但是，橋式整流電路中的二極管比全波整流電路多一倍，不過二極管的耐壓卻可以低一半。
2.1.4 二極管三相橋式電阻負載整流電路
三相橋式整流電路如圖2-4所示。T為變壓器，一次、二次繞組接成星形（Y-Y連接）。
圖2-4 晶體二極管三相橋式電阻負載整流電路
變壓器二次相電壓是按正弦規律不斷變化的。當u相的電壓變化到最大，而v相的電壓變化到最低時，電流iv經過VD1、負載電阻RL、VD4，流入v-o，構成了一個導電回路；當u相電壓仍舊最高，而w相的電壓變得最低時，電流is經VD1、RL、VD6，流入w-o，此時u-w之間的線電壓加到RL上；當v相電壓變得最高，而w相電壓仍舊最低時，電流iv經過VD3、RL、VD6回到w-o，此時，v-w之間的線電壓加到RL上。如此類推，使三相整流電流全部加到負載電阻RL上。
在這個電路中，負載RL上得到的是一個比較平直的直流電壓。負載電阻RL兩端的電壓UO為
式中 E2——變壓器二次相電壓的有效值。
負載（電阻器RL的阻值為RL）中流過的直流電流值可用歐姆定律求得：
二極管的選擇：因為在一個周期中，每只二極管只有1/3時間內導通，所以每只管子的平均整流電流只有負載電流的1/3；每只管子承受的最大反向電壓應是變壓器二次線電壓的最大值，即
=2.34E2=1.05UO。
2.1.5 二極管倍壓整流電路
（1）二極管-電容七倍升壓電路 晶體二極管-電容七倍升壓電路如圖2-5所示，其電容器耐壓值比圖2-5所示的電容耐壓可低一些，只需2E2M（即
）即可。
圖2-5 晶體二極管-電容七倍升壓電路
由于這種電路所需二極管、電容器的耐壓值較低，所以較為常用。
（2）二極管-電容九倍升壓電路 晶體二極管-電容九倍升壓電路如圖2-6所示。它由20kHz左右的高頻振蕩器供給高頻電壓，通過升壓變壓器T升壓至10000V（最大值）左右，經過九倍整流輸出約90000V電壓。
圖2-6 晶體二極管-電容九倍升壓電路
這種倍壓整流電路的每只電容器的耐壓均為2E2M（即
），而不隨倍壓倍數的增加而增加。和其他倍壓整流電路一樣，空載時輸出電壓UO較高，加上負載以后，實際輸出電壓沒有那么高，加大負載（負載電阻減?。r，輸出電壓將嚴重下跌。若想調節輸出電壓UO，只須設法調整變壓器T的電壓即可。