电气人必须分清的半波、半桥、全桥

在我国，单相入户电压是220V、50Hz的交流电，但大多数的电子产品都是采用直流供电方式，如电脑、手机等。这意味着，我们要将交流电变换成直流电，而这个变换的过程就被称为整流。目前整流电路所采用的器件基本都是整流桥，如下图所示。
整流电路的核心部分是二极管，例如上图所示的整流桥就由4个二极管组成。那么，二极管又是如何实现电路的整流的呢？整流电路的半波、半桥、全桥的含义分别是什么？
二极管之所以能实现整流，是因为其具有单向导电的特性。类似单向阀，当给二极管的两个管脚施加正向电压时，即阳极接电压“+”极，阴极接电压“-”极，它就像导线一样直接导通（其管压降不超过0.7V，一般忽略不计）。若给二极管施加反向电压，即阳极接电压“-”极，阴极接电压“+”极，它就如同开关断开一样截止电路。
知道了二极管的工作原理后，我们接着来看它是如何整流的。

一、半波整流电路

首先是最简单的半波整流电路，只需一个二极管即可，如下图所示。电路图左边为变压器线圈，作为交流输入端，右边为负载电阻，其中二极管D串接在输入与输出之间。
输入交流电压u的波形为正弦波，有正半波和负半波之分，以上图为例，正半波表示输入电压方向为上正下负，负半波表示输入电压方向为上负下正。
显然，当输入电压u为上正下负时，二极管的阳极接“+”，正向导通，此时二极管相当于导线，而负载电阻的电压uR 直接等于输入电压。换言之，当输入电压处于正半波时，输出电压直接等于输入电压，两者波形相同。
当输入电压为上负下正时，二极管阳极接“-”，反向截止，此时电路直接断开，负载电阻电流为零，所以其电压也为零。也就是说，当输入电压处于负半波时，输出电压为零，输出波形直接与横轴重合。
结合正半波和负半波，可以看到，只有一个二极管的整流电路中，输出电压的波形只有一半，所以称之为半波整流。

二、半桥整流电路

半桥整流电路如下图所示，和半波整流相比，半桥整流多了一个二极管。两个二极管D1、D2的阳极分别接到变压器绕组的首尾端，而阴极接在一起。负载电阻的一端接二极管，另一端接编曲与绕组的中间抽头。
当输入电压为上正下负时，二极管D1的阳极接“+”，正向导通；同时，二极管D2的阳极接“-”，反向截止。从电路图中可以看到，负载电阻的电压只有输入电压的一半，因为变压器绕组只有一半构成回路。
同理，当输入电压为上负下正时，二极管D1的阳极接“-”，反向截止；同时，二极管D2的阳极接“+”，正向导通。对比两个二极管轮流导通的电路图，可以看到，负载电阻的电压方向和电流方向保持不变。这意味着，输出电压波形一直是正值，如下图所示。
对比半波整流和半桥整流，一个失去半个波形，一个失去一半电压，显然两个电路的输出效率都不怎样，想要得到更好的输出，就得用到全桥整流电路。

三、全桥整流电路

全桥整流电路已被广泛应用于各种电子电路中，其整流部分由四个二极管组成，如下图所示。相对于半桥整流电路，全桥整流电路多了一半“桥”。上面一组（半桥）二极管D1、D2依然是阳极分别接变压器绕组首尾端，阴极接一起；下面一组（半桥）二极管D3、D4阴极分别接变压器绕组首尾端，而阳极接一起。
当输入电压为上正下负时：上面一组二极管中，二极管D1阳极接“+”，正向导通，二极管D2阳极接“-”，反向截止；下面一组二极管中，二极管D4阴极接“+”，反向截止，二极管D3阴极接“-”，正向导通。
简而言之，就是当输入电压为上正下负时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，负载电阻电压为上正下负，在忽略管压降的情况下，输出电压大小等于输入电压。
当输入电压为上负下正时：上面一组二极管中，二极管D1阳极接“-”，反向截止，二极管D2阳极接“+”，正向导通；下面一组二极管中，二极管D4阴极接“-”，正向导通，二极管D3阴极接“+”，反向截止。
也就是说，当输入电压为上负下正时，二极管D2、D4导通，D1、D3截止，负载电阻电压依然为上正下负，在忽略管压降的情况下，输出电压大小仍然等于输入电压。
显然，在全桥整流电路中，不管输入电压是正是负，输出电压都为正，且大小都等于输入电压，如下图所示。
综上，整流电路的半波、半桥、全桥为层层递进关系，电路逐步得到完善。在整流电路的输出端并联一个滤波电容，就能使输出电压波形得到完善，变成近似直流电压。