整流电路分析
整流电路分析
I
O
2 稳压管限幅
RF
ui
R：限流电阻。 一般取100 。
t uo
UZ
ui
R1
– +
A +
R
uo
DZ
DZ双向 稳压管
t
-UZ
§2.5.5 对数和反对数运算电路
1、对数运算电路
iR iD
vO vD
iD I S e vD /VT
iD vI vO VT ln VT ln IS RI S
t
uo (2)二极管上承受的 最高电压：
b (3) 输出电压平均值（Uo）：
U RM 2U2
(4)流过负载和二极 管的平均电流为
1 π 2 U U 2U sin td(t ) U 0.45U o L 2π 2 2 2 π 0
ID Uo 0.45 U2 IL RL RL
1 普通二极管限幅
R + D + + R rD Vth VREF (b)
+
(1) vI (Vth VREF ), v0 vi
R + +
I
O
VREF
+
I
VREF (a)
O
I
O
(2) vI (Vth VREF ) vo (Vth VREF )
R rD Vth VREF +
§2.5.2 整流电路
整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的 电压。 常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、 桥式和倍压整流等。 为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
8种类型精密全波整流电路及详细分析
8种类型精密全波整流电路及详细分析精密全波整流电路是将交流信号转换为直流信号的一种电路。
下面将介绍8种常见的精密全波整流电路及其详细分析：1.整流电阻式整流电路：这种电路通过一个电阻来限制电流，将输入信号的负半周去掉，输出为纯正半周波信号。
该电路简单且成本较低，但效果不稳定，受负载变化的影响较大。
2.桥式全波整流电路：桥式整流电路是将四个二极管按桥形连接，可以实现将输入信号的负半周反向成正半周输出。
该电路具有高效率、稳定性好且抗干扰能力强的优点，被广泛应用。
3.中点整流电路：中点整流电路是将输入信号通过一个变压器分成两路，然后进行整流，再通过滤波电容和稳压电路来获得稳定的直流输出。
该电路具有较好的稳定性和输出质量，但成本较高。
4.高压全波整流电路：高压全波整流电路是在桥式整流电路的基础上加入一个电压倍压电路，用于输出高压直流。
该电路被广泛应用于高压直流电源。
5.隔离型全波整流电路：隔离型全波整流电路是通过一个变压器将输入的交流信号与输出的直流信号进行电气隔离，以提高安全性和抗干扰能力。
6.双绕组全波整流电路：双绕组全波整流电路是通过两个平衡绕组来实现整流，可以提高转换效率和输出质量，适用于高精度和高要求的应用场景。
7.调谐式全波整流电路：调谐式全波整流电路通过一个调谐电路来实现对输入信号波波数的调谐，并通过滤波电路和稳压电路获得稳定的直流输出。
该电路适用于需要对输入信号进行调谐的场景。
8.双向全波整流电路：双向全波整流电路是将输入信号进行整流后得到一个正半周波信号，然后通过一个功率倍增电路产生一个负半周波信号，最后将两者相加得到完整的全波信号，可以提高输出质量和效率。
总之，不同的精密全波整流电路适用于不同的场景，根据具体要求选择合适的电路可以提高输出质量和效率，满足各种应用需求。
可控硅整流电路分析
可控硅整流电路分析一、可控硅整流电路的基本原理可控硅是一种半导体开关器件，由四层PNPN结构组成。
其工作原理基于PN结、P型耗尽区和控制电压的作用。
在正半周中，当控制电极施加正向火电压时，控制电流通过可控硅的上一层，使得P1-N1结反偏，形成障碍层，此时即使主极间加上反向电压也无法导通，所谓双向封锁；当控制电极去掉电压时，障碍层消失，主极间再加上正向电压，即可导通。
在负半周中，主极间加上正向电压时，P1-N1结正常导通，但是当控制电极加上正向电压时，由于N2层和P2层之间存在空间电荷区，从而隔断主极电压，所谓单向封锁。
可控硅整流电路利用可控硅开关功能的特点，将交流输入电压转换为直流输出电压。
二、可控硅整流电路的工作模式1.单向导通模式在单向导通模式下，可控硅的控制电极与主极间保持正向电压，使得可控硅导通。
此时，整流电路将输入交流电转换为单向的脉动直流电。
2.单向封锁模式在单向封锁模式下，可控硅的控制电极断开电压，使得可控硅反向阻断。
此时，整流电路不导通，输入交流电被隔断。
3.双向导通模式在双向导通模式下，可控硅的控制电极与主极间交替加上正向电压和零电压，以周期性地使可控硅导通和阻断。
此时，整流电路可以实现无脉动的双向直流输出。
三、可控硅整流电路的性能分析1.效率可控硅整流电路的效率被定义为直流输出功率与交流输入功率的比值。
效率通常由两部分组成：导通时段的效率和封锁时段的效率。
导通时段的效率取决于主极间的导通电压和电流，而封锁时段的效率取决于可控硅的电压封锁和损耗。
2.波形畸变可控硅整流电路的输出波形通常具有一定的畸变，主要表现为谐波含量较高。
这是由于可控硅导通和封锁时存在过渡时间，以及可控硅的非线性特性所导致的。
为了减小波形畸变，可以采用增加可控硅数目、增加电感和电容滤波等方法。
3.动态响应总结：可控硅整流电路是一种常用的电力电子器件，通过可控硅的开关功能实现交流电转换为直流电。
可控硅整流电路的工作模式包括单向导通、单向封锁和双向导通。
整流电路_实验报告
1. 理解并掌握整流电路的基本原理和组成。
2. 掌握单相半波整流、单相桥式全波整流和三相桥式全控整流电路的连接方式和工作过程。
3. 分析整流电路的输出特性，如电压、电流和纹波系数等。
4. 学习使用示波器等仪器对整流电路进行测试和分析。
二、实验原理整流电路是利用二极管的单向导电特性，将交流电转换为直流电的电路。
常见的整流电路有单相半波整流、单相桥式全波整流和三相桥式全控整流电路。
1. 单相半波整流电路：由一个二极管和一个负载电阻组成。
在交流电的正半周，二极管导通，电流通过负载电阻；在负半周，二极管截止，电流为零。
2. 单相桥式全波整流电路：由四个二极管组成一个桥式结构。
在交流电的正半周和负半周，分别有两个二极管导通，电流通过负载电阻。
3. 三相桥式全控整流电路：由六个晶闸管组成一个桥式结构。
在交流电的每个半周，都有两个晶闸管导通，电流通过负载电阻。
三、实验仪器和设备1. 交流电源2. 二极管3. 晶闸管4. 负载电阻5. 面包板6. 导线7. 示波器8. 电压表9. 电流表1. 单相半波整流电路搭建：将二极管和负载电阻按照单相半波整流电路的原理图连接到面包板上。
2. 单相桥式全波整流电路搭建：将四个二极管按照单相桥式全波整流电路的原理图连接到面包板上。
3. 三相桥式全控整流电路搭建：将六个晶闸管按照三相桥式全控整流电路的原理图连接到面包板上。
4. 电路测试：a. 使用交流电源给整流电路供电。
b. 使用示波器观察整流电路的输出波形。
c. 使用电压表和电流表测量整流电路的输出电压和电流。
5. 数据分析：a. 分析单相半波整流电路的输出波形、电压和电流。
b. 分析单相桥式全波整流电路的输出波形、电压和电流。
c. 分析三相桥式全控整流电路的输出波形、电压和电流。
五、实验结果与分析1. 单相半波整流电路：a. 输出波形为脉动直流电，电压和电流均只有正半周。
b. 输出电压平均值约为输入电压的0.45倍。
c. 输出电流平均值约为输入电流的0.45倍。
10种精密整流电路的详解
1.第一种得模拟电子书上(第三版442页)介绍得经典电路。
A1用得就是半波整流并且放大两倍,A2用得就是求与电路,达到精密整流得目得。
(R1=R3=R4=R5=2R2)2.第二种方法瞧起来比较简单A1就是半波整流电路,就是负半轴有输出,A2得电压跟随器得变形,正半轴有输出,这样分别对正负半轴得交流电进行整流！(R1=R2)3.第三种电路仿真效果如下:这个电路真就是她妈得坑爹,经过我半天得分析才发现就是这样得结论:Uo=-|Ui|,整出来得电路全就是负得,真想不通为什么作者放到这里,算了先把分析整理一下:当Ui>0得时候电路等效就是这样得放大器A就是同相比例电路,Uo1=(1+R2/R1)Ui=2Ui放大器B就是加减运算电路,Uo2=(1+R2/R1)Ui-(R4/R3)Uo1=-Ui当Ui<0得时候电路图等效如下:放大器A就是电压跟随器,放大器B就是加减运算电路式子整理:Uo2=(1+R4/(R2+R3))Ui- R4/(R2+R3)Ui=Ui以上就是这个电路得全部分析,但就是想达到正向整流得效果就应该把二极管全部反向过来电路与仿真效果如下图所示4.第四种电路就是要求所有电阻全部相等。
这个仿真相对简单。
电路与仿真效果如下计算方法如下:当Ui>0时,D1导通,D2截止(如果真就是不清楚为什么就是这样分析,可以参照模拟电子技术书上对于第一种电路得分析),这就是电路图等效如下(R6就是为了测试信号源用得跟这个电路没有直接得关系,不知道为什么不加这个电阻就仿真不了)放大器A构成反向比例电路,uo1=-ui,这时在放大器B得部分构成加减运算电路,uo2=-uo1=-(-ui)注意:这里放大器B得正相输入端就是相当于接地得,我刚开始一直没有想通,后来明白了,这一条线路上就是根本就没有电流得,根本就没有办法列出方程来。
(不知道这么想就是不就是正确得)当Ui<0得时候,D1截止,D2导通,电路图等效如下:这时就需要列方程了Ui<0时Ui/R1=-(U2/R5+U2/(R2+R3))计算得到U2=-2/3 Ui再根据U2/(R2+R3)=(U0-U2)/R4 得到U0=3/2 U2带入得到U0=-Ui这个电路在网上找到得,加在这里主要就就是感觉与上一个电路有点像,但就是现在分析了一下,这个就是最经典得电路变形,好处还不清楚。
精密整流电路
超经典的精密整流电路分析
在常用的电源电路中，我们经常用普通的二极管，比如：4001到4007等二极管整流，但是，在一些整流电压比较小的场合中，这样做是比较不妥的。
这是因为普通的二极管整流电路，失真比较大，传输的效率比较低。
而且要求输入信号的幅度大于二极管的阈电压（锗管为0.2V，而硅管竟然达到了0.7V！真是可怕）。
所以整流的灵敏度和精度都不是很高，电压损耗相当的大。
这里介绍一种网上常见的一种用集成运放和二极管构成的整流电路，可以克服二极管整流电路的缺点。
在输入信号小于0.2V的时候也能进行线性整流滤波，其精度和效率大大提高。
电路如下：
如图是反相精密整流检波电路，当Vi大于零时，我们知道，运放的输出V0小于0，二极管D1导通，D2截止。
输出电路V0为零；当V1小于0时，Voa大于零，D1截止，D2导通，V0=（-R1/R2）*V1，实现了半波整流。
经理分析可得：Vi小于零时，且幅度值很小的时候，输出电压为：
V0=(-(R2V1/(R2+R1)-Vd/Avd))/(1/Avd+Fv)
当反馈系统Fv远大于1/Avd时，则：
V0=-R1*V2/R1-Vd/（Avd*Fv）（Vi小于零）
上式右边的第一项为理想整流电路的输出电压；第二项为二极管D2的正向压降VD所引起的整流电路的死区电压。
当运放的开环增益Avd无穷大，开环增益很大时，第二项可以忽略不计。
可见，当输入信号电压很小的时候（甚至可以达到微伏级），电压仍然可以进行线性的整流，何乐而不为？当然，这个电路也有它的缺点，就是输入信号的工作频率受集成电路带宽和上升速率的限制。
同步整流电路分析
同步整流电路分析(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--同步整流电路分析一、传统二极管整流电路面临的问题近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。
低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。
开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。
在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。
快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达～，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。
举例说明，目前笔记本电脑普遍采用甚至或的供电电压，所消耗的电流可达20A。
此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。
即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）P O，占电源总损耗的60％以上。
因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC／DC变换器提高效率的瓶颈。
二、同步整流的基本电路结构同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。
它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。
功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。
用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路2、单端自激、隔离式降压同步整流电路图1 单端降压式同步整流器的基本原理图基本原理如图1所示，V1及V2为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V1导通，V2关断，V1起整流作用；在次级电压的负半周，V1关断，V2导通，V2起到续流作用。
对整流电路进行分析浅析各类电路的优缺点
领域
B
整流电路可以分为半波整流电路、
全波整流电路、桥式整流电路等多
种类型，每种类型都有其优缺点
1
半波整流电路
点半波击整添流电加路标题
1.1 工作原理
半波整流电路是最简 单的整流电路之一， 其工作原理是利用二 极管的单向导电性， 将交流电的正半周或 负半周通过二极管整 流，将负半周或正半 周舍弃
点半波击整添流电加路标题
如果使用的二极管耐压不够 或质量不好：可能会导致二 极管烧毁或出现其他故障
点击-添加标题
感谢观看
汇报人：XXXX
指导老师：XXX
点桥式击整添流电加路标题
点桥式击整添流电加路标题
3.2 优点
对称性好：输出电压的直流 分量较大
可以有效地抑制电源侧的干 扰
可以使用四个二极管或两个 二极管加一个中心抽头的变 压器来实现全波整流：结构 简单，易于实现
与全波整流电路相比：效率 更高
点桥式击整添流电加路标题
3.3 缺点
需要使用四个二极管或两个 二极管加一个中心抽头的变 压器来实现全波整流：元件 数量较多，成本较高
对整流电路进行分析，浅析各类电 路的优缺点
>>
2
点击-添加标题
目录
CONTENTS
1
半波整流电路
2
全波整流电路
3
桥式整流电路
对整流电路进行点分析击，添浅析加各标类电题路的优缺点
A
整流电路是电力电子电路中最早出
现的一种，它将交流电转换为直流
电，广泛应用于电源、电力电子设
备、通信、电力牵引、航空航天等
点全波击整添流电加路标题
2.3 缺点
需要使用中心抽头的变压器或两个二极 管：元件数量较多，成本较高 如果使用的二极管耐压不够：可能会导 致二极管烧毁
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题目：整流电路，输入电压220V，50HZ；输出电压310V DC，输出功率：1KW
问题1：仿真分析，单相整流电路，带大电容滤波。
比较分析不控整流、相控整流和PWM整流电路的输入电流THD和输入功率因数。
(a)单相整流电路：
1)电路原理图：
2)理论分析：
当电源电压为正半周时，D1承受正向电压导通，D2承受反向电压截止；电源电压为负半周时正好相反。
3)仿真模型：
参数选择：输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为1F。
利用MATLAB/SIMULINK对单相桥式不控整流电路进行仿真分析，仿真结果如下：
图1 输出电压波形与纹波分析
0.20.40.61
图2 输入电压与电流波形
图3输入电流波形频谱与THD
由图2知，输入电流的基波分量与输入电压相位差为0，因此
cos ψ=1。
由图3可知THD=439.21%
而1N i i μ=
=
因此，C =1F 时，μ=0.222
改变滤波电容大小，即可得到不同滤波电容下的功率因数大小如下表1：
4) 结论
单相桥式不控整流电路，在输出仅仅使用大电容滤波时，其输入功率因数与滤波电容取值有关。
由表1可知，输入滤波电容越大，功率因数的降低，同时电容值得加大也会带来电容体积的加大。
因此，在应用这类电路时，要充分考虑输出电压与输入功率因数之间的矛盾，综合考虑来设计滤波电容的值数。
(b) 相控整流电路： 1) 电路原理图：
2) 理论分析：
由于大电容的存在，负载端电压一直保持在310V 左右。
因此，
只有在输入电压大于负载端电压时，控制晶闸管的开通关断才能工作在可控区域。
3)仿真模型：
参数选择：输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为0.5F。
利用MATLAB/SIMULINK对单相桥式不控整流电路进行仿真分析，仿真结果如下：
图4 输出电压波形与纹波分析
10
图5 输入电压与电流波形
图6 输入电流波形频谱与THD
由图5知，输入电流的基波分量与输入电压相位差为0，因此cos ψ=1。
由图3可知THD=551.79%，而1N i i μ==
因此，C =0.5F 时，μ=0. 178
改变滤波电容大小，即可得到不同滤波电容下的功率因数大小如下表2：
4)结论
由表2和图5可以看出，相控整流电路和不控整流电路正好相反，输出滤波电容越大，功率因数反而越高。
(c)PWM波整流：
1)电路原理图：
2)理论分析：
利用电压滞环控制的方式使得输出电压稳定在参考值，控制方法如下图所示。
下面通过仿真来考察其整流特性。
3)仿真模型：
参数选择：输入交流电压幅值为438V，f=50Hz。
输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω，滤波电容为0.1F。
利用MATLAB/SIMULINK对PWM波整流电路进行仿真分析，仿真结果如下：
图4 输出电压波形与纹波分析
图5 输入电压与电流波形
图6 输入电流波形频谱与THD
由图5知，输入电流的基波分量与输入电压相位差为0，因此cos ψ=1。
由图3可知THD=675.48%，而1N i i μ==
因此，μ=0. 146
改变滤波电容大小，即可得到不同滤波电容下的功率因数大小如下表3：
4) 结论
由表3可以看出，与相控整流电路和不控整流电路相比，PWM 整流电路的功率因数与电容大小没有关系。
改变电容大小时，功率因数不会发生改变。
问题2：仿真分析，单相不控整流电路，比较分析带大电容滤波和LC
滤波电路下的功率因数 1. 电路原理图：
2. 理论分析：
由于整流输出谐波电压的频率不高，，因此要有较好的滤波效果就需要LC
很大，滤波电感的体积相对电容来说要大的多，一次通常取较小的电感和较大的电容组成LC 滤波器，甚至完全不用电感只用电容滤波，现在，我们分析一下电感电容滤波与电容滤波其整流特性。
3. 仿真模型：
参数选择：输入交流电压幅值为220V ，f=50Hz 。
输入电压为标准正弦波交流电310cos(ωt ),f=50Hz;负载电阻为96.1Ω。
利用MATLAB/SIMULINK 对PWM 波整流电路进行仿真分析，仿真结果如下：
5
10
150100
200
300
400
LC 滤波输出电压波形与纹波分析
C 滤波输出电压波形与纹波分析
LC滤波输入电压与电流波形
C滤波输入电压与电流波形
LC滤波输入电流波形频谱与THD
因为负载电阻阻值远远大于电感电抗，由图知，输入电流的基波分量与输入电压相位差为0，因此cos ψ=1。
由图可知LC 滤波：THD=149.51%
，而1N i i μ=
==0.56 C 滤波：THD=335.83%
，而1N i i μ===0.286 则LC 滤波和C 滤波的功率因数分别为0.56和0.286。
5) 结论
可以看出，LC 滤波显然比C 滤波的效果明显，功率因数较C 滤波也较大，但是LC 滤波由于电感较大，会使体积和成本的增加。
因此，在选择电感电容滤波或电容滤波时，要结合电路设计要求综合考虑。
C 滤波输入电流波形频谱与THD。