半波整流电路原理-如何将交流电压转化为直流电压

第第页半波整流电路原理-如何将交流电压转化为直流电压？半波整流电路的基本操作非常简单，输入（信号）通过（二极管），由于只能通过一个方向的（电流），二极管的整流作用，单个二极管只允许通过一半的波形。

半波整流电路-（电源电路）

下图说明了半波整流电路的基本原理。

当标准交流波形通过半波整流电路时，只剩下一半的交流波形。半波整流电路仅允许交流电压的一个半周期（正半周期或负半周期）通过，并将阻止直流侧的另一个半周期。只需要一个二极管就可以构成一个半波整流电路。本质上，这就是半波整流电路所做的一切。

半波整流（电路原理）

一个完整的半波整流电路由3个部分组成：变压器、阻性负载、二极管。

半波整流电路原理-如何将交流电压转化为直流电压？

先将高交流电压施加到降压变压器的初级侧，在次级绕组处获得将施加到二极管的低电压。

在交流电压的正半周期间，二极管将正向偏置，电流流过二极管。在交流在交流电压的负半周期间，二极管将反向偏置，电流将被阻断。次级侧(（DC）)的最终输出电压波形，如上图所示。之后专注于电路的次级侧，如果用源电压代替次级变压器线圈，可以将半波整流器的电路图简化为下图。

现在没有电路的变压器分散我们的注意力。对于交流（电源）电压的正半周期，等效电路有效地变为下图：

因为二极管是正向偏置的，因此允许电流通过。所以我们有一个闭合电路。但对于交流电源电压的负半周，等效电路变为：

（整流二极管）现在处于反向偏置模式，所以没有电流能够通过它。因此，现在有一个开路。由于这段时间内电流不能流过负载，输出电压为零。这会发生得非常快——因为交流波形每秒会在正负之间多次振荡（取决于频率）。这是半波整流电路波形在输入侧(Vin)的样子，以及在整流后（即从（AC）到DC的转换）在输出侧(Vout)的样子：

正半波整流前后的电压波形如下图所示。

相反，负半波整流器将只允许负半波通过二极管，并将阻止正半波。正半波整流器和负半波整流器之间的唯一区别是二极管的方向。如在上图中看到的，二极管现在处于相反的方向。因此，二极管现在将仅在交流波形处于其负半周期时才正向偏置。

半波整流电路参数与计算公式

半波整流电路的纹波系数

“纹波”是将交流电压波形转换为直流波形时剩余的不需要的交流分量。尽管我们尽最大努力去除所有交流分量，但在输出侧仍有少量残留物会产生直流波形的脉动。这种不受欢迎的交流分量称为“纹波”。为了量化半波整流器将交流电压转换为直流电压的能力，我们使用所谓的纹波系数（由γ或r表示）。纹波系数是整流器交流电压（输入侧）与直流电压（输出侧）的（RMS）值之比。二极管的纹波系数的公式为：也可以重新排列为下面的等式：

半波整流器的纹波系数等于1.21（即γ=1.21）。请注意，为了构建一个好的整流器，我们一般希望将纹波系数保持在尽可能低的水平。这就是为什么我们使用（电容）和电感作为（滤波器）来减少电路中的纹波。

半波整流电路的效率

整流器效率(η)是输出直流功率与输入交流功率之比。效率的公式等于：半波整流器的效率等于40.6%（即ηmax=40.6%）

半波整流电路的有效值

为了得出半波整流器的RMS值，我们需要计算负载上的电流。如果瞬时负载电流等于iL=Imsinωt，则负载电流的平均值(IDC)等于：

其中Im等于负载上的峰值瞬时电流(Imax)。因此，负载上获得的输出直流电流(IDC)：对于半波整流器，RMS负载电流(Irms)等于平均电流(IDC)乘以π/2。因此，半波整流器的负载电流(Irms)的RMS值为：负载电流(Irms)的RMS公式其中Im=Imax等于负载上的峰值瞬时电流。

半波整流电路的峰值反向电压

峰值反向电压(（PI）V)是二极管在反向偏置条件下可以承受的最大电压。如果施加的电压超过PIV，二极管将被破坏。

半波整流整流电路的形状因素

形状因数（FF）是有效值与平均值的比值，如下式所示：半波整流器的形状因子等于1.57（即FF=1.57）。

半波整流电路的输出电压

负载（电阻）上的输出电压(VDC)表示为：

半波整流电路应用

虽然半波二极管整流电路基本上使用单个二极管，但二极管周围有一些电路差异，具体取决于应用。

电源整流

当用于电源整流时，半波整流电路如果要以任何方式为设备（供电），则与变压器一起使用。通常在此应用中，输入交流波形是通过变压器提供的。这用于提供所需的输入电压。

AM解调

一个简单的半波二极管整流器可用于调幅信号的信号解调。整流过程使幅度调制得以恢复。当半波整流电路用于幅度调制（检测）时，该电路显然需要与收音机中的（其他电路）（接口）。

峰值检测

半波二极管电路通常用作简单的电压峰值检测器。通过在输出负载上放置一个电容，（电容器）将充电至峰值电压。如果CR（网络）、电容器和负