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(shí)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(dòng)直流。 濾波電路,，即是對(duì)整流過來的脈動(dòng)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(shí),，保持輸出電壓的恒定,。 經(jīng)穩(wěn)壓后將電源輸出給負(fù)載。
1.2.1 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(huì)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
將二極管接入如上圖所示電路中,，在VD為正（①處為正電,，②處為負(fù)電）的半周期中，二極管上加上正向偏置為ON,，輸出端出現(xiàn)VD,，ID不為0，負(fù)載有電流通過,。而在VD為負(fù)（①處為負(fù)電,，②處為正電）的半周期中，二極管被反向偏置為OFF,，輸出端VD變?yōu)?（圖中用虛線表示了負(fù)半周期,，表明負(fù)半周期輸出是0）,ID為0，負(fù)載沒有電流通過,。 綜上原理已知,，由于只能利用交流輸出的半個(gè)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(dòng)系數(shù)（紋波因數(shù)）大。 注意：這個(gè)時(shí)候就是直流電啦,，別看電流一會(huì)大一會(huì)小,，已經(jīng)確定是恒定的正向電壓啦，只是時(shí)有時(shí)無罷了,。
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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(dòng)系數(shù)還很大，利用率還很低,?；谶@2點(diǎn)，我們用一個(gè)二極管可以半波整流,，用上兩個(gè)二極管就可以全波整流,，但是用的最多的還是四個(gè)二極管的橋式全波整流。
兩個(gè)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(hào)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(gè)周期負(fù)載上的信號(hào)和兩個(gè)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(shí),，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(shí)來到D1和D3的交匯處，假設(shè)此處電壓9V,，那么對(duì)D1來說不就是負(fù)極加正電,，正極加負(fù)電嘛，而對(duì)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(huì)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），還是含有很多的波動(dòng)成分,，還不能作為直流電源使用,。要把脈動(dòng)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(dòng)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(duì)交流,、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波,，去除整流波的波動(dòng)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電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的倉庫,。在電路中,，當(dāng)有電壓加到電容器兩端的時(shí)候，便對(duì)電容充電,，把電能儲(chǔ)存在電容器中,；當(dāng)外加電壓失去（或降低）之后,，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來（所以剛買到的電容是沒電的，除非你充電了,，電容很大,，放電就慢）。充電的時(shí)候,，電容器兩端的電壓逐漸升高,，直到接近峰值電壓；放電的時(shí)候,，電容器兩端的電壓逐漸降低,，知道完全消失。電容器的容量越大,，負(fù)載的電阻值越大,，充電和放電需要的時(shí)間越長，這種電容器兩端電壓不能突變的特性,，正好用來承擔(dān)濾波的任務(wù),。 電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗較小,，（隔直流,，通交流）所以C應(yīng)該并聯(lián)再負(fù)載兩端（串聯(lián)可不就斷路了嗎）。
2.1.1 利用電容充放電分析半波整流
如上圖,，是一個(gè)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(shí)候，有2路電流,，一路通過RL構(gòu)成回路,；一路對(duì)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(shí)候電容就開始放電,，放電的時(shí)候電流從電容正極經(jīng)過RL到達(dá)電源負(fù)極。
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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(chǔ)電荷的作用，使得交流電能順利通過電容器,，充當(dāng)了一個(gè)臨時(shí)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(gè)什么原理？電容器是由兩個(gè)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(duì)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(shí)，電路的電壓加在電容器兩個(gè)極板上,，在兩個(gè)極板產(chǎn)生電場(chǎng),，由于電場(chǎng)力的作用，使兩個(gè)極板吸引電荷,，當(dāng)電荷產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)和電路產(chǎn)生的外電場(chǎng)平衡時(shí),，電容器充電結(jié)束，電容器對(duì)于外電路呈現(xiàn)絕緣狀態(tài),。由于交流電電壓是變動(dòng)的,，電容器電場(chǎng)永遠(yuǎn)不會(huì)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(shí)再增加一個(gè)濾波電容，電路輸出的波形如下：
當(dāng)正半周期時(shí),，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(shí)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(shí)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：
電感濾波電路利用電感器兩端的電流不能突變的特點(diǎn)，把電感器與負(fù)載串聯(lián)起來,，以達(dá)到使輸出電流平滑的目的,。從能量的觀點(diǎn)看，當(dāng)電源提供的電流增大（由電源電壓增加引起）時(shí),，電感器L把能量存儲(chǔ)起來,；而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來,，使負(fù)載電流平滑,，所以電感L有平波作用。 優(yōu)點(diǎn)：整流二極管的導(dǎo)電角大,，峰值電流小,，輸出特性較平坦。 缺點(diǎn)：存在鐵心,，笨重,、體積大，易引起電磁干擾,，一般只適應(yīng)于低電壓,、大電流的場(chǎng)合。
· 由 青梅煮久 寫于 2021 年 04 月 28 日
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