对一求助帖提供的整流电路原理图的分析与改动

  网上有这样一个求助帖：220V单相交流电怎么接入下面的电路

该电路是伺服驱动器电源输入部分，输入为220V单相交流电，怎么接入电路，怎么连接？

   回复：该设备输入端如接单相220V电源可有3种接法，但其直流输出皆为全波整流，而没有半波整流输出，见以下分析：

1、将220V电源二端分别接AC1、AC2，就构成单相全波整流电路，图中上面整流桥工作。下面整流桥因AC3空悬使之处于断路不工作状态。见下图：

 2、将220V电源二端分别接AC3、AC2，也可构成单相全波整流电路：由于此时AC1空悬，使上桥与AC1相连接2个二极管无通路不工作，但上桥与AC2相连接2个二极管与下整流桥的与AC3相连接2个二极管构成新的桥式整流通路，其输出也是全波整流输出。见下图：

 3、将220V电源二端分别接AC3、AC1，也构成单相全波整流电路：由于此时AC2空悬，使上桥与AC2相连接2个二极管无通路不工作，但上桥与AC1相连接2个二极管与下整流桥的与AC3相连接2个二极管构成新的桥式整流通路，其输出也是全波整流输出。见下图：

 由上述分析知，求助贴提供的电路图，只有一种输出，即全波整流，没有半波整流输出。但原电路图输出端B+处标却注有320V与160V二种输出电压，其输入电源接线端又为3个而不是2个，这就说明此设备应具有通过不同输入端点接220V，其输出将有2种输出电压的功能，即可实现全波或半波整流输出的转换。

  再从输出电压值看：该设备输入电源为220V单相电，其整流输出即使是带有滤波电容滤波，在空载状态下，也不可能输出320V直流电压，因为空载时输出电压为最高，它等于交流电压的峰值，即=√2×220=311V，低于320V。.由此可说明该电路图是不太准确的，可能在画图时的疏忽造成笔误。我们在保留其元件不变的和线路图基本不变的前提下，本着有二种整流输出的思路查找电路图的笔误之处，则发现其笔误之处就在图中下面的整流桥的输出+与输出－端的接线处。正确的连线应是这样：如果用该桥的输出+与上面整流桥的输出+相连，则该桥的输出－端就应空悬不用，如果用该桥的输出－端与上面整流桥的输出－端相连，则该桥的输出+端就应空悬不用。即：该桥的输出+与输出－端是不能同时使用。请见下面的2种改法及说明：

  第一种改法：将图中的下桥的输出“－”端处断开，这样如将220V电源分别接AC2与AC3二端，其输出就变为半波整流：当AC3为正、AC2为负的半周期里电路导通，见下图中红色线流向标记。当AC3为负、AC2为正的半周期，由于下桥输出“—”端断开，使电流不能流回AC3，即负半周电路不通截止。见下图的绿色电流在红色“X”处断流。

   第二种改法：将下图中下桥的输出“+”端处断开，220V电源接AC2与AC3二端。其输出也变为半波整流：当AC3为负、AC2为正的半周期里，电路导通，见图中绿色线流向。而AC3为正、AC2为负的半周期，由于下桥的输出“+”端处断开，是电路不通而截止。见下图红色电流在断开的“X”处断流。

   从上面的改动及电路电流流向的分析可以看出，图中的下面整流桥实际上只当作二极管用，完全可以用一个二极管代替它，见下图：由二种接法多可实现用AC3与AC1（或AC2）接220V电源，其输出为半波整流。

   改为二极管后可明显看出，该电路实际上就是将一个全波整流电路和一个半波整流电路合为一起使用。这二种整流电路，按正常的输入与输出接线点皆应各为4个，即：全波整流有4个：2个为输入点，接220V电源，2个为输出点，接负载。半波整流也是4个：2个为输入点，接220V电源，2个为输出点，接负载。二种电路共应有8个接线端点。见下图：

   本图设计者可能为简化输入与输出的引线点，将2种整流的输出端并为同一个整流输出，这样就减小2个接线点。而这样连接又使半波整流输出端B－与桥式整流块的输出－端相连接，使桥式整流块的2个输入端都可成为半波整流流回电源的通道。从而半波整流电路的与输出B－点相连接的输入引线（AC4）可以省略，而用全波整流电路的输入点的任意一个代替代替半波整流的输入线AC4。这样桥式整流需用2个接点，而半波整流就可只用一个输入点（AC3），使全波与半波二种整流电路的输入接点由原4点变为3点，即节省1点。

下面再将图中几个电容的作用讲一下：

 1、与输入接点AC1、AC2、AC3相连接的3个电容的作用：

电容在交流电路中与电阻的作用一样，它变为阻抗元件，对电流有阻力作用，即容抗Xc。同一个电容其电容值C是固定不变的，但其容抗Xc是可变的：容抗Xc与交流电的频率（ω=2πf）成反比，即频率低（f值小）其Xc大，频率高（f值大）其Xc小。

  与输入接点AC1、AC2、AC3相连接的3个电容，就是利用电容的这一特性，起消除交流电中的高频杂波干扰的作用：220V交流电的频率F=50hz，电容的容值取值在50HZ下其容抗非常大，故使220V交流电流过C的电流非常很小，而交流电中的高频杂波因其频率极高，使C的Xc变的非常小，故使高频杂波绝大部分由电容旁路掉，大大降低了整流后的直流电的杂波成分。

 2、与输出端B+、B－并联的电解电容的作用：

  图中与输出端B+、B－并联的电容，其符号上方标有“+”号，说明此电容是有极性的电解电容器，电解电容器的容量可以做的很大（几千微法），在此是起滤波作用，这种将电容直接并接于整流输出端的接法叫做C型滤波 。电容大则放电慢，滤波效果好。见下图：其红色与棕色波形为无电容时的整流输出波形，蓝色线为带有电容与负载后的全波整流输出波形。单红线波形为无电容时的半波整流波形，绿色线为有电容与负载的半波整流输出波形。

  由于该电路的直流输出没有稳压措施，故其输出直流电压是不确定的，其输出电压取决于滤波电容C和负载电阻R的乘积，即：RC值大则C的放电斜率小，纹波变小使输出电压升高，而RC值小则C 放电斜率大，纹波变大使输出电压降低。

  3、关于整流输出电压的讨论：

  （1）、有滤波电容的整流电路输出电压：无论是单相全波还是半波整流电路，空载时（负载断开）由于电容无放电回路，故使输出电压将保持交流电的峰值不变，即上图蓝色线变平，此值=√2×220=311(V).

  （2）、全波整流电压：没有滤波器的全波整流电压，其整流波形见上图中的红色+棕色波形线。其电压值=0.9×220=198 （V）。加上滤波电容后，在接有负载电阻R时的输出波形见上图中的蓝色波形线。其输出电压值从空载时的311V到重载下200V之间变化。

  （3）、半波整流电压：没有滤波器的半波整流电压，其整流波形见上图中的红色（去掉棕色）波形线。其电压值=0.45×220=99 （V）。加上滤波电容后，在接有负载电阻R时的输出波形见上图中的绿色波形线，其输出电压值从空载时的311V到重载下100V之间变化。

   本文到此结束，谢谢大家！