整流电路 & 滤波电路

为了获得稳定的直流电压，需要对交流电压进行整流。所谓整流就是将交流电变成直流电。

能进行整流的器件是二极管，这是因为二极管具有单向导电性，天生可以规定电流的方向。

当用一个二极管与阻抗串联时，可以使得负载电阻在半个周期内导通，另半个周期截止，从而使负载电阻获得半个周期的电压。此种整流方式称为半波整流。

半波整流效率不高，整流电压平均值也较低，故不能用于要求电压波动性小的负载。但半波整流结构简单，故常用在对电压波形要求不高的场合。

为了提高电源利用率，增加输出电压平均值，可以使用四个二极管与负载组成桥式结构。四个二极管中相对的二极管为一组，共分成两组。当交流电压为正半周时，一组二极管导通而另一组二极管截止，负载获得电压；当交流电压为负半周时，两组二极管交换状态，负载电阻获得与正半周时相同方向的电压。

因两组二极管中与负载电阻连接的二极管，均为阴极接在负载电压的正极性端，阳极接在负载电压的负极性端，故通过两组二极管交替导通，实现在输入电压的整个周期内，负载电阻可以均可以获得相同方向的电压，即直流电，因此此种整流方式称为全波整流。又因为此种整流方式的负载电阻像一座桥搭在四个二极管中间，故称为桥式全波整流，简称桥式整流。

为了分析简单，通常假设二极管为理想二极管，因此课程中的波形与实际器件整流时的波形略有不同。

4.2滤波电路

尽管采用了桥式整流，但是输出电压的波动仍然较大，为了提高输出电压的稳定性，需要对整流电压进一步滤波，滤除其波动部分，保留其中的直流部分。

滤波使用的器件是电容和电感，主要是利用电容电压不能突变和电感电流不能突变的特点。

使用电容滤波时，需要与负载并联，从而使得负载电压不能突变，减小电压波动。

使用电感滤波时，需要与负载串联，从而使得负载电流不能突变，即负载获得稳定电压。

由于电容电压变化的快慢取决于时间常数，τ=RC，τ越大电压变化越慢，故为了提高滤波效果，通常容值要大，负载电阻要大，即负载功率要小。

若负载功率较大，即R较小，则电容滤波效果差，需采用电感滤波。而电感电流变化的快慢取决于时间常数，τ越大，变化越慢，滤波效果越好。因τ=L/R，故电感要加磁芯，已获得较大的电感值L。

有的时候为了获得更好的滤波效果，经常将电容和电感组合起来进行滤波。

半波整流加电容滤波电路，结构最简单。若电容选取合适，在许多对电源波动性要求不高的设备中经常使用，比如某些手机电源适配器中，在对高频变压器输出电压进行二次整流滤波时，就是半波整流加电容滤波。