之前給大家講了一下全波整流電路內容，今天給大家詳細地講一下半波整流電路。

什么是半波整流電路?

半波整流電路的基本操作非常簡單，輸入信號通過二極管，由于只能通過一個方向的電流，二極管的整流作用，單個二極管只允許通過一半的波形。

下圖說明了半波整流電路的基本原理。

半波整流電路工作圖

當標準交流波形通過半波整流電路時，只剩下一半的交流波形。半波整流電路僅允許交流電壓的一個半周期(正半周期或負半周期)通過，并將阻止直流側的另一個半周期。只需要一個二極管就可以構成一個半波整流電路。本質上，這就是半波整流電路所做的一切。

半波整流電路原理

一個完整的半波整流電路由3個部分組成：變壓器、阻性負載、二極管。

半波整流電路

半波整流電路原理：如何將交流電壓轉化為直流電壓?

先將高交流電壓施加到降壓變壓器的初級側，在次級繞組處獲得將施加到二極管的低電壓。

半波整流電路接線圖

在交流電壓的正半周期間，二極管將正向偏置，電流流過二極管。在交流在交流電壓的負半周期間，二極管將反向偏置，電流將被阻斷。次級側 (DC) 的最終輸出電壓波形，如上圖 所示。

之后專注于電路的次級側，如果用源電壓代替次級變壓器線圈，可以將半波整流器的電路圖簡化為下圖。

半波整流電路原理

現在沒有電路的變壓器分散我們的注意力。對于交流電源電壓的正半周期，等效電路有效地變為下圖：

等效電路圖

因為二極管是正向偏置的，因此允許電流通過。所以我們有一個閉合電路。

但對于交流電源電壓的負半周，等效電路變為：

等效電路圖

整流二極管現在處于反向偏置模式，所以沒有電流能夠通過它。因此，現在有一個開路。由于這段時間內電流不能流過負載，輸出電壓為零。這會發生得非常快——因為交流波形每秒會在正負之間多次振蕩(取決于頻率)。這是半波整流電路波形在輸入側 (Vin ) 的樣子，以及在整流后(即從 AC 到 DC 的轉換)在輸出側 (Vout) 的樣子：

半波整流電路波形圖

正半波整流前后的電壓波形如下圖所示。

半波整流電路電壓波形圖

相反，負半波整流器將只允許負半波通過二極管，并將阻止正半波。正半波整流器和負半波整流器之間的唯一區別是二極管的方向。如在上圖中看到的，二極管現在處于相反的方向。因此，二極管現在將僅在交流波形處于其負半周期時才正向偏置。

半波整流電路參數與計算公式

半波整流電路的紋波系數

“紋波”是將交流電壓波形轉換為直流波形時剩余的不需要的交流分量。盡管我們盡最大努力去除所有交流分量，但在輸出側仍有少量殘留物會產生直流波形的脈動。這種不受歡迎的交流分量稱為“紋波”。

為了量化半波整流器將交流電壓轉換為直流電壓的能力，我們使用所謂的紋波系數(由 γ 或 r 表示)。紋波系數是整流器交流電壓(輸入側)與直流電壓(輸出側)的RMS值之比。

二極管的紋波系數的公式為：

整流二極管的波紋系數公式

也可以重新排列為下面的等式：

整流二極管的波紋系數公式

半波整流器的紋波系數等于1.21(即γ=1.21)。

請注意，為了構建一個好的整流器，我們一般希望將紋波系數保持在盡可能低的水平。這就是為什么我們使用電容和電感作為濾波器來減少電路中的紋波。

半波整流電路的效率

整流器效率 (η) 是輸出直流功率與輸入交流功率之比。效率的公式等于：

半波整流電路的效率

半波整流器的效率等于 40.6%(即 η max = 40.6%)

半波整流電路的有效值

為了得出半波整流器的 RMS 值，我們需要計算負載上的電流。如果瞬時負載電流等于 i L = Imsinωt，則負載電流的平均值 (IDC ) 等于：

半波整流電路的負載電路的有效值

其中Im等于負載上的峰值瞬時電流 (Imax )。因此，負載上獲得的輸出直流電流 (IDC ) ：

輸出直流電流 公式

對于半波整流器，RMS 負載電流 (Irms ) 等于平均電流 (IDC ) 乘以 π/2。因此，半波整流器的負載電流 (Irms ) 的 RMS 值為：

負載電流 (Irms ) 的 RMS公式

其中 Im = Imax等于負載上的峰值瞬時電流。

半波整流電路的峰值反向電壓

峰值反向電壓 (PIV) 是二極管在反向偏置條件下可以承受的最大電壓。如果施加的電壓超過 PIV，二極管將被破壞。

半波整流整流電路的形狀因素

形狀因數(FF)是有效值與平均值的比值，如下式所示：

半波整流電路的形狀因數(FF)

半波整流器的形狀因子等于 1.57(即 FF=1.57)。

半波整流電路的輸出電壓

負載電阻上的輸出電壓 (VDC )表示為：

半波整流電路輸出電壓計算公式

半波整流電路應用

雖然半波二極管整流電路基本上使用單個二極管，但二極管周圍有一些電路差異，具體取決于應用。

電源整流

當用于電源整流時，半波整流電路如果要以任何方式為設備供電，則與變壓器一起使用。通常在此應用中，輸入交流波形是通過變壓器提供的。這用于提供所需的輸入電壓。

AM解調

一個簡單的半波二極管整流器可用于調幅信號的信號解調。整流過程使幅度調制得以恢復。當半波整流電路用于幅度調制檢測時，該電路顯然需要與收音機中的其他電路接口。

峰值檢測

半波二極管電路通常用作簡單的電壓峰值檢測器。通過在輸出負載上放置一個電容，電容器將充電至峰值電壓。如果 CR 網絡、電容器和負載電阻的時間常數比波形周期長得多或足以捕獲變化波形的峰值，則電路將保持電壓峰值。

直接轉載來源：今日頭條李工談元器件

審核編輯：湯梓紅