【模电经典回顾系列】系列1 桥式整流电路分析

    学过模电的人应该对于桥式整流电路都应该不陌生，在我学模电的时候对于桥式整流电路印象深刻的就是它的四个二极管。 在我们的日常设计中，桥式整流电路也是基本上必不可少的，因为桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流是交流电转换成直流电的个步骤。
    今天就让我们重温下当初的桥式整流电路：

    桥式整流电路的工作原理如下：
    输入电压u2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通;对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成u2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压;
    输入电压u2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u2、D2、Rfz 、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值，比全波整流电路小一半。桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。
    分析1：电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器。由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波的目的。
    波形形成过程：输出端接负载RL时，当电源供电时，向负载提供电流的同时也向电容C充电，充电时间常数为τ充=(Ri∥RLC)≈RiC,一般Ri〈〈RL,忽略Ri压降的影响，电容上电压将随u2迅速上升，当ωt=ωt1时，有u2=u0,此后u2低于u0，所有二极管截止，这时电容C通过RL放电，放电时间常数为RLC，放电时间慢，u0变化平缓。当ωt=ωt2时，u2=u0,ωt2后u2又变化到比u0大，又开始充电过程，u0迅速上升。ωt=ωt3时有u2=u0，ωt3后，电容通过RL放电。如此反复，周期性充放电。由于电容C的储能作用，RL上的电压波动大大减小了。电容滤波适合于电流变化不大的场合。LC滤波电路适用于电流较大，要求电压脉动较小的场合。
    分析2：计算滤波电容的容量和耐压值选择
    电容滤波整流电路输出电压Uo在√2U2~0.9U2之间，输出电压的平均值取决于放电时间常数的大小。
    电容容量RLC≧(3~5)T/2其中T为交流电源电压的周期。实际中，经常进一步近似为Uo≈1.2U2整流管的反向峰值电压URM=√2U2，每个二极管的平均电流是负载电流的一半。