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整流桥电路知识

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9.3.7正、负极性全波整流电路及故障处理

       如图9-24所示是能够输出正、负极性单向脉动直流电压的全波整流电路。

电路中的T1是电源变压器，它的次级线圈有一个中心抽头，抽头接地。

电路由两组全波整流电路构成，VD2和VD4构成一组正极性全波整流电路，VD1和VD3构成另一组负极性全波整流电路，两组全波整流电路共用次级线圈。

图9-24输出正、负极性直流电压的全波整流电路

1．电路分析方法

       关于正、负极性全波整流电路分析方法说明下列2点：

（1）在确定了电路结构之后，电路分析方法和普通的全波整流电路一样，只是需要分别分析两组不同极性全波整流电路，如果已经掌握了全波整流电路的工作原理，则只需要确定两组全波整流电路的组成，而不必具体分析电路。

（2）确定整流电路输出电压极性的方法是：

两二极管负极相连的是正极性输出端（VD2和VD4连接端），两二极管正极相连的是负极性输出端（VD1和VD3连接端）。

2．电路工作原理分析

       如表9-28所示是这一正、负极性全波整流电路的工作原理解说。

表9-28正、负极性全波整流电路的工作原理解说

关键词

说明

正极性整流电路分析

正极性整流电路由电源变压器T1和整流二极管VD2、VD4构成。

在电源变压器次级线圈上端输出正半周电压期间，VD2导通，VD2导通时的电流回路是：

T1次级线圈上端→VD2正极→VD2负极→负载电阻R2→地线→T1的次级线圈抽头→次级抽头以上线圈，构成回路。

流过负载电阻R2的电流方向是从上而下，输出正极性单向脉动直流电压。

在交流电压变化到另一个半周后，电源变压器次级线圈上端输出负半周电压，使VD2截止。

这时，次级线圈下端输出正半周电压使VD4导通，其电流回路是：

T1次级线圈下端→VD4正极→VD4负极→负载电阻R2→地线→T1次级线圈抽头→次级抽头以下线圈，构成回路。

流过负载电阻R2的电流方向是从上而下，输出正极性单向脉动直流电压。

负极性整流电路分析

负极性整流电路由电源变压器T1和整流二极管VD1、VD3构成。

电源变压器次级线圈下端输出负半周电压加到VD3负极，给VD3正向偏置电压，使之导通，VD3导通时的电流回路是：

地端→负载电阻R1→VD3正极→VD3负极→T1次级线圈下端→次级线圈抽头以下线圈→次级线圈抽头→地线，构成回路。

这一整流电流流过负载电阻R1的方向是从下而上，输出负极性单向脉动直流电压。

当T1次级线圈上的交流输出电压变化到另一个半周时，次级线圈上端为负半周交流电压，使VD1导通，其导通时的电流回路是：

地端→负载电阻R1→VD1正极→VD1负极→T1次级线圈上端→次级线圈抽头以上线圈→次级线圈抽头→地线，构成回路。

这一整流电流流过负载电阻R1的方向是从下而上，输出负极性单向脉动直流电压。

3．故障检测方法

       关于这一电路的故障检测方法说明下列几点：

（1）如果正极性和负极性直流输出电压都不正常时，可以不必检查整流二极管，而是检测电源变压器，因为几只整流二极管同时出现相同故障的可能性较小。

（2）对于某一组整流电路出现故障时，可按前面介绍的故障检测方法进行检查。

这一电路中整流二极管中的二极管VD1和VD3、VD2和VD4是直流电路并联的，进行在路检测时会相互影响，所以准确的检测应该将二极管脱开电路。

4．电路故障分析

       如表9-29所示是正、负极性全波整流电路的故障分析。

表9-29正、负极性全波整流电路的故障分析

名称

故障分析

理解方法提示

VD1或VD3中有一只开路

负极性电压输出仅为半波整流，正极性电压输出正常。

这是因为正、负极性两组全波整流电路是并联的，有一组开路对另一组影响不大。

VD2或VD4中有一只开路

正极性电压输出仅为半波整流，负极性电压输出正常。

理解方法同上。

四只整流二极管中有一只短路

将影响正、负极性电压输出，熔断保险丝。

这是因为只要有一只整流二极管短路都使电源变压器次级线圈短路，造成电源变压器短路和过载。

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9.3.8正极性桥式整流电路及故障处理

       桥式整流电路是电源电路中应用量最大的一种整流电路。

       如图9-25所示是典型的正极性桥式整流电路，VD1～VD4是一组整流二极管，T1是电源变压器。

图9-25正极性桥式整流电路

       桥式整流电路具有下列几个明显的电路特征和工作特点：

（1）每一组桥式整流电路中要用四只整流二极管，或用一只桥堆（一种4只整流二极管组装在一起的器件）。

（2）电源变压器次级线圈不需要抽头。

（3）对桥式整流电路的分析与全波整流电路基本一样，将交流输入电压分成正、负半周两种情况进行。

（4）每一个半周交流输入电压期间内，有两只整流二极管同时串联导通，另两只整流二极管同时串联截止，这与半波和全波整流电路不同，分析整流二极管导通电流回路时要了解这一点。

1．电路工作原理分析

       如表9-30所示是正极性桥式整流电路的工作原理说明。

表9-30正极性桥式整流电路的工作原理说明

关键词

说明

正半周电路分析

T1次级线圈上端为正半周时下端为负半周，上端为负半周时下端为正半周，如图8-30中次级线圈交流输出电压波形所示。

当T1次级线圈上端为正半周期间，上端的正半周电压同时加在整流二极管VD1负极和VD3正极，给VD1反向偏置电压而使之截止，给VD3加正向偏置电压而使之导通。

与此同时，T1次级线圈下端的负半周电压同时加到VD2负极和VD4正极，给VD4是反向偏置电压而使之截止，给VD2是正向偏置电压而使之导通。

上述分析可知，T1次级线圈上端为正半周、下端为负半周期间，VD3和VD2同时导通。

负半周电路分析

T1次级线圈两端的输出电压变化到另一个半周时，次级线圈上端为负半周电压，下端为正半周电压。

次级线圈上端的负半周电压加到VD3正极，给VD3反向偏置电压而使之截止，这一电压同时加到VD1负极，给VD1正向偏置电压而使之导通。

与此同时，T1次级线圈下端的正半周电压同时加到VD2负极和VD4正极，给VD2反向偏置电压而使之截止，给VD4正向偏置电压而使之导通。

由上述分析可知，当T1次级线圈上端为负半周、下端为正半周期间，VD1和VD4同时导通。

       在典型的正极性桥式整流电路分析过程中，为了对电路工作原理的深入掌握，需要了解下列7个电路分析的细节：

（1）整流二极管VD3和VD2导通电流回路是这样：

如图9-26所示，T1次级线圈上端→VD3正极→VD3负极→负载电阻R1→地端→VD2正极→VD2负极→T1次级线圈下端→通过次级线圈回到线圈的上端。

流过整流电路负载电阻R1的电流方向为从上而下，在R1上的电压为正极性单向脉动直流电压。

图9-26正极性桥式整流电路电流回路示意图

（2）VD4和VD1的导通电流回路是：

T1次级线圈下端→VD4正极→VD4负极→负载电阻R1→地端→VD1正极→VD1负极→T1次级线圈上端→通过次级线圈回到线圈的下端。

流过整流电路负载电阻R1的电流方向为从上而下，在R1上的电压为正极性单向脉动直流电压。

（3）在交流输入电压的一个半周内，桥路的对边两只整流二极管同时导通，另一组对边的两只整流二极管同时截止，交流输入电压变化到另一个半周后，两组整流二极管交换导通与截止状态。

（4）如图9-27所示是桥式整流电路的输出端电压波形示意图，通过桥式整流电路，将交流输入电压负半周转换到正半周，桥式整流电路作用同全波整流电路一样。

（5）桥式整流电路输出的单向脉动直流电压利用了交流输出电压的正、负半周，所以这一脉动直流电压中的交流成分频率是100Hz，是交流输入电压频率的两倍。

（6）四只整流二极管接成桥式电路，在正极与负极相连的两个连接点处输入交流电压，如图9-28所示。

在负极与负极相连之处为正极性电压输出端，在正极与正极相连处接地，这是正极性桥式整流电路的电路特征。

图9-28正极性桥式整流电路接线特征示意图

（7）分析流过导通整流二极管的回路电流时，从次级线圈上端或下端出发，找出正极与线圈端点相连的整流二极管，进行电流回路的分析，如图9-29所示，沿导通二极管电路符号中箭头方向进行分析。

图9-29分析整流二极管导通时电流回路的方法

2．故障检测方法

       关于这一电路故障检测方法说明如下几点：

（1）如图9-30所示是测量这一整流电路输出端直流电压时接线示意图。

对于正极性桥式整流电路，红表棒接两只整流二极管负极相连接处。

如果测量结果没有直流输出电压，再用万用表欧姆档在路测量VD1和VD2正极相连接处的接地是不是开路了。

如果这一接地没有开路，再测量电源变压器次级线圈两端是否有交流电压输出。

图9-30桥式整流电路输出端直流电压时接线示意图

（2）如图9-31所示是测量电源变压器次级线圈交流输出电压时接线示意图。

由于这是桥式整流电路，所以电源变压器次级线圈两端没有一个是接地的，万用表的两根表棒要直接接在电源变压器次级线圈两端。

图9-31电源变压器次级线圈交流输出电压时接线示意图

3．电路故障分析

       如表9-31所示是正极性桥式整流电路的故障分析。

表9-31正极性桥式整流电路的故障分析

名称

故障分析

理解方法提示

接地线开路

整流电路没有直流电压输出。

这是因为桥式整流电路中各整流二极管的电流不能构成回路，整流电路无法正常工作。

任一只二极管开路

整流电路所输出的单向脉动直流电压下降一半。

这是因为交流输入电压的正半周或负半周没有被整流成单向脉动直流电压。

不对边两只二极管同时开路

整流电路无输出电压。

这是因为交流输入电压的正半周和负半周都没有被整流成单向脉动直流电压，所以整流电路输出电压为0V。

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9.3.9性桥式整流电路及故障分析

       如图9-32所示是负极性桥式整流电路。

电路中的VD1～VD4四只整流二极管构成桥式整流电路，T1是电源变压器。

电路结构与正极性电路基本相同，只是桥式整流电路的接地引脚和直流电压输出引脚不同，两只整流二极管负极相连处接地，两只整流二极管正极相连处作为负极性直流电压输出端，与正极性桥式整流电路恰好相反。

图9-32负极性桥式整流电路

        关于负极性桥式整流电路分析方法说明下列2点：

（1）流过整流电路负载电阻R1的电流从地端流出，从下而上地流过R1，所以输出负极性直流电压。

（2）判断是正极性还是负极性桥式整流电路的方法是：

两只整流二极管负极相连处接地时为负极性电路，两只整流二极管正极相连处接地时为正极性电路。

1．电路工作原理分析

       如9-32所示是负极性桥式整流电路的工作原理说明。

表9-32负极性桥式整流电路的工作原理说明

关键词

说明

正半周电路分析

电源变压器T1次级线圈上端输出正半周交流电压时，VD1导通，VD3截止，同时次级线圈下端输出负半周电压，使VD4导通，VD2截止。

负半周电路分析

次级线圈的交流电压变化到另一半周后，次级线圈上端输出负半周交流电压，使VD3导通，VD1截止；同时，次级线圈下端输出正半周电压，使VD2导通，VD4截止。

VD1和VD4两只整流二极管导通时的电流回路

次级线圈上端→VD1正极→VD1负极→地端→R1→VD4正极→VD4负极→次级线圈下端，通过次级线圈构成回路。

由于整流电流从下而上地流过R1，所以输出负极性电压。

VD2和VD3两只整流二极管导通时的电流回路

次级线圈下端→VD2正极→VD2负极→地端→R1→VD3正极→VD3负极→次级线圈上端，通过次级线圈构成回路。

由于整流电流从下而上地流过R1，所以也是输出负极性电压。

2．电路故障分析

       关于负极性桥式整流电路故障分析说明两点：

（1）电路故障分析方法与正极性桥式整流电路一样。

（2）测量这一电路直流输出电压时，万用表直流电压挡红表棒接地，黑表棒接电路输出端。

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9.3.10桥堆构成的整流电路及故障处理

       桥堆是整流电路中常见的器件，它实际上就是将4只整流二极管封装在一起，其外形及电路图如图9-33所示。

桥堆有4根引脚，从它的内电路中可以看出，四只二极管构成桥式电路。

图9-33桥堆外形及内电路示意图

       如图9-34所示是更多一些桥堆及半桥堆照片图。

图9-34更多一些桥堆及半桥堆照片图

1．桥堆外形特征说明

       桥堆的外形有许多种。

桥堆的体积大小不一，一般情况下整流电流大的桥堆其体积大。

桥堆为四根引脚，半桥堆为三根引脚。

（1）全桥堆共有四根引脚，这四根引脚除标有“～”符号的两根引脚之间可以互换使用外，其他引脚之间不能互换使用。

（2）桥堆的各引脚旁均有标记，但这些标记不一定是标在桥堆的顶部，也可以标在侧面的引脚旁。

在其他电子元器件中，像桥堆这样的引脚标记方法是没有的，所以在电路中能很容易识别桥堆。

桥堆主要用于电源电路中。

2．桥堆电路符号识图信息说明

如图所示是桥堆、半桥堆的电路符号，半桥堆是由两只二极管组成的器件。

图（a）所示是桥堆的电路符号；

图（b）所示是桥堆电路符号的简化形式；

图（c）和图（d）所示是两种半桥堆的电路符号，它们内部的二极管连接方式不同，一个是两只二极管的正极相连，另一个是两只二极管的负极相连。

图中“～”是交流电压输入引脚，每个桥堆或半桥堆各有两个交流电压输入引脚，这两个引脚没有极性之分。

”是负极性直流电压输出引脚。

图中“+”是正极直流电压输出引脚，“

 3．桥堆电路特点说明

       整流电路中采用桥堆后，电路的结构得到明显简化，电路中有一个元器件（桥堆）构成整流电路，而不是多只二极管构成整流电路。

       电路分析比较简单，在了解桥堆及半桥堆内部结构和工作原理的情况下，电路工作原理分析得到大大简化。

但是，对于初学者来说，如果不能掌握桥堆及半桥堆的内部结构及电路工作原理，电路分析、故障检修就难度较大。

所以，掌握桥堆及半桥堆的内部结构及电路工作原理是识图和检修的基础。

4．桥堆内部结构及直流输出电压极性说明

       桥堆通常用来构成桥式整流电路。

它的两个引脚作为交流电压输入端，即标有“～”符号的两个引脚。

如表9-33所示是输出电压极性识别方法说明。

表9-33输出电压极性识别方法说明

说明

示意图

”引脚端接地，从“+”引脚端输出正极性的直流电压。

在桥堆接成正极直流输出电压的电路时，它的“

”引脚端输出负极性的直流电压。

桥堆也可以接成负极直流输出电压的电路，这时它的“+”引脚端接地，从“

       半桥堆可以构成全波整流电路，两种不同的半桥堆分别可以构成输出正极性电压的全波整流电路和输出负极性电压的全波整流电路。

两个不同极性的半桥堆合起来构成一个桥堆，作为桥式整流电路。

5．一种特殊半桥堆

图（a）所示是一种特殊半桥堆的外形示意图，图（b）所示是它的内部结构示意图。

内部的两只二极管彼此独立，两只二极管的电极之间不相连接。

这种半桥堆在应用时更为灵活，在外电路中可以方便地连接成各种形式的应用电路。

根据这种半桥堆内部结构和外形示意图，可以方便地识别出它的各引脚作用。

6．桥堆参数和引脚识别方法说明

       桥堆外壳上各引脚对应位置上标有“～”、“－”、“＋”标记，这些标记与电路图中标记是一致的，以此可以分辨出各引脚。

       桥堆的外壳上通常标出QL－×A，其中QL表示是桥堆，×A表示工作电流。

例如，某桥堆上标出QL－3A，这表示它是工作电流为3A的桥堆。

7．桥堆故障特征说明

       关于桥堆或半桥堆的故障主要有下列几种：

（1）击穿故障，即内部有一只二极管击穿。

（2）开路故障，即内部有一只二极管或两只二极管出现开路。

（3）桥堆出现发热现象，这主要是电路中有过流故障，或是桥堆中某只二极管的内阻太大。

       桥堆或半桥堆无论是出现开路还是击穿故障，它在电路中均不能正常工作，有的还会损坏电路中的其他元器件。

8．万用表检测桥堆方法

       利用万用表的R×1k挡可以方便地检测全桥堆、半桥堆的质量好坏，其基本原理是测量内部各二极管的正向和反向电阻大小。

（正向电阻），正向电阻愈小愈好，反向电阻愈大愈好。

（反向电阻），另一次应为几k红、黑表棒分别接相邻两根引脚，测量一次电阻，然后红、黑表棒互换后再测量一次，两次阻值中一次应为几百k

测量完这两根引脚再顺时针依次测量下一个二极管的两根引脚，检测结果应同上述一样。

这样，桥堆中共有4只二极管，应测量4组正向、反向电阻数据。

       以下），或有一次的正向电阻大、一次的反向电阻小都可以认为该桥堆已经损坏，准确地讲是桥堆中某一只或几只二极管已经损坏。

在上述4组检测中，若有一次为开路（阻值无穷大），或有一次为短路（几十

       半桥堆的质量检测方法同上，而且更简单，因为半桥堆中只有两只二极管。

9．桥堆构成正极性桥式整流电路及故障分析

       桥堆构成的桥式整流电路与四只二极管构成的整流电路相同，如图9-35所示。

电路中的ZL1是桥堆，它的内电路为四只接成桥式电路的整流二极管。

如果将桥堆ZL1的内电路插入电路中，就是一个标准的正极性桥式整流电路，电路分析方法同前。

图9-35桥堆构成的正极性桥式整流电路

       在掌握了分立元器件的正极性桥式整流电路工作原理之后，只需要围绕桥堆ZL1的四根引脚进行电路分析：

（1）两根交流电压输入脚“～”与电源变压器次级线圈相连，这两根引脚没有正、负极性之分。

（2）正极性端“+”与整流电路负载连接，输出正极性直流电压。

”与地线连接，在输出正极性电压的电路中，负极性端必须接地。

（3）负极性端“

       如表9-34所示是桥堆构成正极性桥式整流电路的故障分析。

表9-34桥堆构成的正极性桥式整流电路故障分析

名称

故障分析

理解方法提示

有一只二极管开路

直流输出电压减小一半。

这是因为交流输入电压有一个半周没有被整流输出。

有一只二极管短路

无直流电压输出，熔断电路中的保险丝。

这是因为造成了电源变压器次级线圈短路。

10．桥堆构成的其他整流电路工作原理分析

       如表9-35所示是桥堆的另两种整流电路的工作原理说明。

表9-35桥堆的另两种整流电路工作原理说明

电路图

说明

桥堆构成负极性桥式整流电路

如图所示是桥堆构成的负极性桥式整流电路。

电路ZL1是桥堆，它的内电路中四只整流二极管接法与前一种电路中的桥堆相同，但是桥堆的“+”、“-”端接法不同，正极性端“+”接地，负极性端“-”接整流电路负载。

流过整流电路负载电阻的电流方向是电流从地线流出，经过负载电阻R1流入桥堆ZL1，所以输出是负极性的直流电压。

桥堆构成正、负极性全波整流电路

如图所示是桥堆构成的正、负极性全波整流电路。

电路中ZL1是桥堆，T1是带中心抽头的电源变压器，这一抽头接地。

将桥堆ZL1画成四只整流二极管后，与标准的正、负极性全波整流电路相同，电路分析方法也一样。

桥堆ZL1的正极性端输出正极性电压，负极性端输出负极性电压。

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9.3.11二倍压整流电路及故障分析

       如图9-36所示是经典的二倍压整流电路。

电路中的Ui为交流输入电压，是正弦交流电压，Uo为直流输出电压，VD1、VD2和C1构成二倍压整流电路，R1是这一倍压整流电路的负载电阻。

图9-36二倍压整流电路

1．电路工作原理分析

       这一电路的工作原理是：

交流输入电压Ui为正半周1时，这一正半周电压通过C1加到VD1负极，给VD1反向偏置电压，使VD1截止。

同时，这一正半周电压加到VD2正极，给VD2正向偏置电压，使VD2导通。

        二极管VD2导通后的电压加到负载电阻R1上，其VD2导通时的电流回路是这样的：

交流输入电压Ui→C1→VD2正极→VD2负极→负载电阻R1。

这一电流从上而下地流过电阻R1，所以输出电压Uo是正极性的直流电压。

       如表9-36所示是VD1和VD2导通分析解说。

表9-36VD1和VD2导通分析解说

等效电路

说明

VD1导通分析

当交流输入电压Ui变化到负半周2时，这一负半周电压通过C1加到VD1负极，给VD1正向偏置电压，使VD1导通，这时等效电路如图所示。

的直流电压，见左图中所示，在C1上的充电电压的大小为输入电压Ui负半周的峰值电压。

注意：

输入电压Ui负半周是一个正弦电压的半周，但是C1两端充到的电压是一个直流电压，这一点在理解中一定要注意。

VD1导通时电流回路是：

地端→VD1正极→VD1负极→C1→输入电压Ui端，这一回路电流对电容C1进行充电，其充电流如图中电流I所示。

在C1上充到右+左

在交流输入电压Ui为负半周2期间，由于负电压通过电容C1加到VD2正极，这是给VD2加的反向偏置电压，所以VD2截止，负载电阻R1上没有输出电压。

VD2导通分析

充电电压极性一致，即为顺串联，如图所示是这时的等效电路，图中将充电的电容用一个电池E表示，VD1已开路。

交流输入Ui变化到正半周3期间，这一正半周电压经C1加到VD1的负极，这是给VD1加的反向偏置电压，所以VD1截止。

同时，这一输入电压的正半周电压和C1上原先充到的右+左

从这一等效电路中可以看出，输入电压Ui的正半周电压和C1上的充电电压E顺串联之后加到二极管VD2的正极，这时给VD2加的是正向偏置电压，所以VD2导通，其导通后的电流回路是：

输入电压Ui端→C1→VD2正极→VD2负极→R1→地端，构成回路，其电流见图中电流I所示，这一电流从上而下地流过负载电阻R1，所以输出的是正极性直流电压。

       由于VD2导通时，在负载电阻R1上是两个电压之和，即为交流输入电压Ui峰值电压和C1上原充上的电压，所以在R1上得到了交流输入电压峰值两倍的直流电压，所以称此电路为二倍压整流电路。

2．电路分析小结

（1）倍压整流电路可以有N（N为整数）倍电压整流电路，在电子电路中常用二倍压整流电路。

（2）倍压整流电路的特点是在交流输入电压不高的情况下，通过多倍压整流电路，可以获得很高的直流电压。

（3）倍压整流电路有一个不足之处，就是整流电路输出电流的能力比较差，具有输出电压高、输出电流小的特点，所以带负载的能力比较差，在一些要求有足够大输出电流的情况下，这种整流电路就不合适了。

（4）倍压整流电路在电源电路中的应用比较少，主要用于交流信号的整流电路中，例如在音响电路中用于对音频信号的整流，在电平指示器电路中就常用二倍压整流电路。

（5）掌握二倍压整流电路的工作原理之后，对分析三倍压或N倍压整流电路的工作原理就相当方便了。

（6）二倍压整流电路中使用两只整流二极管，三倍压整流电路中使用三只整流二极管，依次类推。

3．故障检测方法

       这个电路中故障发生率最高