【电路精选】整流电路

“整流电路”（rectifyingcircuit）是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。
最简单的整流电路图（一）半波整流电路
半波整流电路是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B、整流二极管D和负三相桥式全控电路载电阻Rfz，组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压e2，D再把交流电变换为脉动直流电。变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图所示。

在0～K时间内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2为负半周，变压器次级下端为正；上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被“削”掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。
最简单的整流电路图（二）全波整流电路如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。

图5-3是全波整流电路的电原理图。
全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级图片线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a、e2b，构成e2a、D1、Rfz与e2b、D2、Rfz，两个通电回路。
全波整流电路的工作原理，可用图5-4所示的波形图说明。在0～π间内，e2a对Dl为正向电压，D1导通，在Rfz上得到上正下负的电压；e2b对D2为反向电压，D2不导通。在π-2π时间内，e2b对D2为正向电压，D2导通，在Rfz上得到的仍然是上正下负的电压；e2a对D1为反向电压，D1不导通。
带平衡电抗器的双反星型可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是将整流变压器的两组二次绕组都接成星形，但两组接到晶闸管的同名端相反；两组二次绕组的中性点通过平衡电控器LB连接在一起。

最简单的整流电路图（三）桥式整流电路桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。

整流电路
整流电路桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。
如此重复下去，结果在Rfz，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。
三相桥式全控电路TR为三相整流变压器，其接线组别采用Y/Y-12。VT1~VT6为晶闸管元件，FU1~FU6为快速熔断器。TS为三相同步变压器，其接线组别采用△/Y-11。P端为集成化六脉冲触发电路+24V电源输出端，接脉冲变压器一次绕组连接公共端。P1~P6端为集成化六脉冲触发电路功放管V1~V6集电极输出端，分别接脉冲变压器一次绕组的另一端。UC端为移相控制电压输入端。

三相桥式半控电路
三相桥式半控电路三相桥式半控整流电路与三相桥式全控整流电路基本相同，仅将共阳极组VT4，VT6，VT2的晶闸管元件换成了VD4，VD6，VD2整流二极管，以构成三相桥式半控整流电路。
最简单的整流电路图（四）
实用简单的开关整流电源电路
此电路可输出+-20至+-30V直流电压，输出电流可达1.5A，并具有过流保护功能，简单实用。输出电压的高低可调W；改变振荡脉冲宽度来实现。变压器选用E14X14MM铁氧体铁心，初级线径0.35MM，290匝；次级线径0.8MM，双线并绕29匝。GZL选用直径30MM磁罐，线径0.45MM，100匝。

最简单的整流电路图（五）整流电路的结构如图1所示。
同步移相电路同步移相电路由锯齿波发生器和电压比较器组成。
同步变压器和整流变压器接在同一电源上，用同步变压器的次级电压控制锯齿波的发生器中三极管的导通，从而保证了触发脉冲和主电路电源同步。
锯齿波与直流电平通过电压比较器比较可得到宽度变化的矩形波。调节电压比较器的输入电压即可改变输出波形的前沿位置，从而达到了移相的目的。
该设计由LM311构成电压比较器。LM311在使用应注意：电源由0．01μF的瓷片电容旁路；两个输入脚之间接一个100～1 000 pF的电容，以便产生更整齐的比较器输出波形；短接管脚5和管脚6；为滤除和减弱输出信号的震荡，在比较器输出端的上拉电阻两端并接一个容量适当的电容。如图2所示。

宽脉冲的形成电路锁相环与CD4017组成的6倍频电路，是利用分频器实现倍频功能的电路，倍频电路的输出信号频率是输入信号频率的6倍。电路原理图如图3所示。

6分频器CD4017可输出Q0～Q5六路间隔、脉宽都为60°的脉冲，通过或门关系可得到与之相对应的6路信号，彼此间隔为60°，脉宽为120°的脉冲，波形图如图4所示。

触发电路根据触发脉冲的宽度有单宽触发和双窄触发。实践证明单宽触发比双窄触发稳定。
锁相环入锁时，具有“捕捉”信号的能力，可在某一范围内自动跟踪输入信号的变化。若电网频率变化时，锁相环会自动追踪，增强了电路的可靠性。
脉冲列触发原理在触发脉冲装置中，单宽触发一般用光耦隔离，脉冲宽度可得到保持，但光耦需独立电源供电，增加了相应的配套设备；双窄触发一般用脉冲变压器隔离。若单宽用脉冲变压器隔离，会出现过饱和现象。为了避免过饱和现象，采用一高频信号分别和宽脉冲相与，得出与之相对用的6组脉冲信号。
放大驱动电路放大驱动电路是由三极管和脉冲变压器组成。该电路的作用是对6组脉冲信号进行放大隔离，得到具有足够功率、可靠触发可控硅的触发信号。
与传统整流电路的比较与传统六脉波整流电路相比，此电路的复杂程度很低，如表1所示。