整流、濾波電子電路工作原理圖

要看懂一張比較復雜的電子電路圖，首先要了解電路中元件的性能，同時要掌握一些常用的單元電路，做到熟記于心。這樣識讀電子電路圖時就可以做到快速、準確地理解電路圖的原理，為實際操作創(chuàng)造理論條件。

本文將分類介紹電子電路中的常用單元電路，使初學者認識、了解這些單元電路的組成及基本功能，同時將簡單介紹一些器件的性能、特點，以幫助初學者更好地理解電路的工作原理。

一、直流電源電路

任何一個電子電路都離不開電源，而電子電路中使用的一般都是直流電源。直流電源的獲得，一種是使用干電池或蓄電池供電，另一種是將交流電源經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓后供給電路使用。如何將交流電轉(zhuǎn)換成直流電？有哪些方法？這些方法的特點又是什么？下面就來回答這些問題。

1.       整流電路

整流電路又可分為單相為波整流電路、單相全波整流電路及單相橋式整流電路，下面分別進行敘述。

(1)單相半波整流電路是最簡單的一種整流電路，如圖a）所示。電路由電源變壓器、整流二極管D、負載R_L組成。電源變壓器的作用是把220V交流電降低為幾伏至幾十伏的交流電壓。整流二極管的作用是把交流電變換為脈動直流電，其波形如圖b)所示。該電路之所以能把交流電變換為脈動直流電，關(guān)鍵是利用了整流二極管具有單相導電的特性。當給二極管加正電壓時，二極管呈導通狀態(tài)（相當于開關(guān)閉合）電流可以通過；當給二極管加反向電壓時，二極管呈截止狀態(tài)（相當于開關(guān)斷開）電流不能通過。

電路工作原理如下：當電源變壓器的初級繞組接交流電壓時，在次級繞組中就會感應出交流電壓U_2。當U₂為正半周時，設A端為正，B端為負（即A端電位高于B端電位）。這時二極管承受正向電壓，呈導通狀態(tài)，故電流由A端經(jīng)二極管D和負載R_L流到B端，負載R_L兩端有電壓U_o。當U₂為負半周時，A端為負，B端為正，則二極管承受反向電壓，呈截止狀態(tài)。通過負載上的電流為零，負載兩端的電壓也為零?？梢娫诮涣麟奤₂的一個周期內(nèi)，負載R_L上只有自上而下的單方向電流，實現(xiàn)了整流。從波形圖可以看出，整流后的電壓（電流）方向不變，但大小是波動的。這種大小變化、方向不變的電壓（電流），稱為脈動直流電。從波形圖中還可以看出，這種電路僅利用了電源電壓的半個波，故稱為半波整流電路。

（2）單向半波整流電路的缺點是電源的利用率低，且輸出電壓脈動大。為了克服這一缺點，可以采用全波整流電路，如圖1-2a）所示。電路中的變壓器次級繞組有中心抽頭，是電路的公共端，將次級繞組分成匝數(shù)相等的兩個繞組。這樣次級繞組有兩個電壓a、b，它們大小相等、極性相反。電路中使用了型號、參數(shù)相同的兩只整流二極管。由圖可以看出，在電流的一個周期內(nèi)，兩只二極管輪流導通，負載上都有單向脈動直流電輸出，故稱為全波整流電路。波形如圖1-2d)所示。

（3）橋式整流電路是全波整流的另一種形式，如圖1-3所示。其特點就是變壓器的次級繞組沒有中心抽頭，但電路中加了兩只二極管，四只二極管組成橋式整流電路。這是應用很普遍的一種整流電路。電路工作原理如下：設U₁正半周時，a點電位高于b點電位，這時二極管VD₁、VD₃正偏導通，VD₂、VD₄反偏截止，電流從a點通過VD₁、R_L、VD₃到b點形成回路（圖中箭頭所示）并在負載R_L兩端產(chǎn)一上正、下負的直流電壓U₂。在U₁負半周時，b點電位高于a點電位，這時二極管VD₁、VD₃反相截止，VD₂、VD₄正偏相導通，電流從b點通過VD₂、R_L、VD₄到a點形成回路，并在負載及R_L兩端產(chǎn)生上欺上正下負的直流電壓U_L。整流后的電壓波形與全波整流波形完全相同。橋式整流電路在交流電和一個周期內(nèi)，負載上始終有方向不變的直流電壓，但每只二極管只工作半個周期，二極管承受的反向電壓比全波整流電路中的二極管承受的反向電壓低。

二、濾波電路

在上述三種電路中，輸出的都是脈動直流電，雖然極性不變，但大小還是波動的，即平滑性差。這種脈動直流電中包含有大量的交流成分。這種脈動直流電壓用于對直流電壓平滑性要求不高的場合是可以的，如電解、電鍍等設備的供電。而用在有些設備中，如電子儀器、自動控制、計算機、電視機、錄音機等，則會帶來一定的問題，會使儀器或電器不能正常工作。因為這些儀器或電器設備對直流電在電壓的平滑性能要求比較高，即直流電壓的波動性應越小越好。為些需要在整流電路和負載之間加入能把交流成分濾掉的電路，這種功能的電路就是濾波電路，又稱濾波器。

（1）常見的濾波電路有電容濾波器、電感濾波器、復式濾波器三種。按整流電路不同，濾波電路可分為半波整流電容濾波電路、全波整流電容濾波電路、橋式整流電容濾波電路、全波整流電感濾波電路、橋式整流電感濾波電路、LC-Ⅰ型濾波電路、LC-Ⅱ型濾波電路等多種。各種常見的濾波電路形式如圖2-1所示。

（2）電容濾波就是在整流電路之后與負載并聯(lián)一個容量較大的電容。由于電容的充放電作用以及電容兩端電壓的存在，使得整流電路輸出電壓U_L的脈動程度大為減弱，波形近于平滑，起到了濾波的作用。橋式整流電容濾波輸出電壓波形如圖2-2所示（實際為濾波后的輸出波形）。在這種電容濾波電路中，電容的容量越大或負載電阻越大，電容放電就越慢，輸出電壓也就越平滑。

（3）電感濾波就是在整流電路輸出端和負載之間串入一個電感線圈，它是利用電感的直流電阻小、交流電阻大（即隔交通直）的特性進行濾波的。工作原理如下：當整流電路輸出脈動直流電壓時，負載電流將隨著增加或減少。當負載電流增加時，電感線圈中將產(chǎn)生與電流方向相反的感應電動勢，力圖阻止電流的增加，而當負載電流減少時，電感線圈中將產(chǎn)生與電流方向相同的感應電動勢，使得負載電流的脈動程度減少了，在負載上也就可以得到一個較平滑的直流輸出電壓，電感量越大，濾波效果越好。

（4）復式濾波器是由電感和電容或電阻和電容組合起來的濾波器，工作原理與電容濾波器和電感濾波器相同，只不過是經(jīng)過兩次以上的濾波，使得輸出波形更加平滑，負載上得到近乎于干電池電源電壓的效果。LC-Ⅰ型濾波器、LC-Ⅱ型濾波器都是復式濾波器。