一、電源整流（非常重要） 1.1 簡單電源電路原理

上圖是直流電（DC）和交流電（AC）的電流隨時間變化的波形。

1.2 簡單電源電路的組成

交流電源加在電源變壓器上。變壓器將不安全的電壓變換為安全的所必需的交流電壓，然后再加到整流電路上。整流電路利用二極管整流的作用，由交流獲得單向脈動直流。濾波電路，即是對整流過來的脈動直流電，進(jìn)行濾波、平滑，使之接近完美的直流電。穩(wěn)壓電路，即是防止負(fù)載和輸入端電壓變化時，保持輸出電壓的恒定。經(jīng)穩(wěn)壓后將電源輸出給負(fù)載。

1.2 半波整流濾波電路 1.2.1 二極管在電路中的開關(guān)作用

如上圖（a）所示，a點(diǎn)接（+），b點(diǎn)接（-）的正向偏置一旦加上，二極管的電阻RD幾乎為零。正向電流ID流通；

同樣如圖（b）所示，a點(diǎn)接（-），b點(diǎn)接（+），施加反向偏置的情況下，RD無限大，ID幾乎為零。因此二極管可以看作為正偏導(dǎo)通成為ON，反偏斷開成為OFF的開關(guān)。

補(bǔ)充說明：在電子電路中，將二極管的正極接正電，負(fù)極接負(fù)電，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。

1.2.2 二極管開關(guān)作用使得交流變直流

綜上原理已知二極管整流電路，由于只能利用交流輸出的半個周期，所以稱為 半波整流電路。

半波整流的特點(diǎn)：效率低、脈動系數(shù)（紋波因數(shù)）大。

注意：這個時候就是直流電啦，別看電流一會大一會小，已經(jīng)確定是恒定的正向電壓啦，只是時有時無罷了。

1.3 橋式全波整流濾波電路

前面半波整流已經(jīng)得到直流電了，但是脈動系數(shù)還很大，利用率還很低?；谶@2點(diǎn)，我們用一個二極管可以半波整流，用上兩個二極管就可以全波整流，但是用的最多的還是四個二極管的橋式全波整流。

兩個二極管的全波整流如下：

這張圖利用以上所學(xué)可以分析出它是全波的，信號如下：

根據(jù)上述的，我這里不解釋了。下面我們主要講橋式整流。橋式整流電路如下：

很容易我們就能知道負(fù)載RL上的波形情況。整流過程如下：

那么整個周期負(fù)載上的信號和兩個二極管的全波整流是一樣的。

補(bǔ)充說明：在上圖正半周期中，電流從負(fù)載RL流向D1和D3的交匯處時，最終選擇了經(jīng)過D3流向負(fù)極。這里假設(shè)正極是14V，那么電流流過D2和RL必然有壓降，此時來到D1和D3的交匯處，假設(shè)此處電壓9V，那么對D1來說不就是負(fù)極加正電，正極加負(fù)電嘛，而對D3來說它的正極是9V，它的負(fù)極是0V，電流肯定就從D3回到負(fù)極了。在上圖負(fù)半周期中，同理，讀者自己分析。

負(fù)載上就會得到如下的直流電：

二、電源濾波（非常重要）

僅用整流元件進(jìn)行整流而得到的波形（橋式整流、全波整流）二極管整流電路，還是含有很多的波動成分，還不能作為直流電源使用。要把脈動直流電變成波形平滑的直流電，還需要在做一番“填平補(bǔ)齊”的工作。這便是濾波，換句話說濾波的任務(wù)就是把整流輸出電壓中的波動成分盡可能的減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。

利用某種元件（電容和電感）對交流、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波，去除整流波的波動成分，使輸出波形像直流一樣平坦的電路稱作濾波或平滑電路。

2.1 用電容和電感組成簡單濾波電路 2.1.1 利用電容充放電分析半波整流

如上圖，是一個接入電容器之后的半波整流濾波電路。當(dāng)二極管導(dǎo)通的時候，有2路電流，一路通過RL構(gòu)成回路；一路對電容器進(jìn)行充電（這里為什么可以進(jìn)行充電，又為什么電容隔直流通交流）。當(dāng)二極管截止或下降到一定電壓的時候電容就開始放電，放電的時候電流從電容正極經(jīng)過RL到達(dá)電源負(fù)極。

補(bǔ)充說明：電容器具有隔直流，通交流的功能。交流電的本身特性和電容器存儲電荷的作用，使得交流電能順利通過電容器，充當(dāng)了一個臨時電源的作用。而電容器不讓直流電通過，那直流電為什么可以給電容充電？比如電池就是直流電就可以給電容充電，這是一個什么原理？電容器是由兩個相互絕緣的金屬導(dǎo)體組成，金屬導(dǎo)體面積越大，距離越近電容量越大。電容量和中間絕緣體的介電常數(shù)有關(guān)。電容對直流電是絕緣的，直流電不能通過電容器。但沒有帶電的電容器在接通電路時，電路的電壓加在電容器兩個極板上，在兩個極板產(chǎn)生電場，由于電場力的作用，使兩個極板吸引電荷，當(dāng)電荷產(chǎn)生的內(nèi)電場和電路產(chǎn)生的外電場平衡時，電容器充電結(jié)束，電容器對于外電路呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)。由于交流電電壓是變動的，電容器電場永遠(yuǎn)不會平衡，永遠(yuǎn)處于充放電狀態(tài)，但電子沒有通過絕緣體，只是在極板上變化。

言歸正傳，那么半波整流時再增加一個濾波電容，電路輸出的波形如下：

當(dāng)正半周期時，給電容器充電，充到峰值電壓（如圖藍(lán)線① ~ ②），到達(dá)峰值電壓后二極管截止了，電容開始放電（如圖藍(lán)線② ~ ③），電容還沒有放完二極管又導(dǎo)通了，又進(jìn)行充電（如圖藍(lán)線③ ~ ④），如此循環(huán)。藍(lán)線就是負(fù)載上的波形了。這時已經(jīng)平滑很多了

2.1.2 利用電感+電容分析半波整流

雖然使用電容簡單濾波之后平滑很多，但是還是存在明顯的凸的地方和凹的地方。因此還不是純粹的直流電。還要再進(jìn)一步過濾。這就是用電感通直流，阻交流的特性。

電感放到二極管的后面并且要與負(fù)載串聯(lián)。

這樣可以阻止交流成分（就是凹凸部分），只讓可認(rèn)為頻率為0的直流成分通過。

在主板電路實際應(yīng)用中，這種電感稱作扼流圈，一般使用電感系數(shù)為10-30H左右的扼流圈。

2.1.3 利用電感通直流，阻交流的特性

也可以單獨(dú)使用電感進(jìn)行濾波，負(fù)載波形與電容是一樣的。如下圖：

? 由 青梅煮久 寫于 2021 年 04 月 28 日

文章由啟和科技編輯