二極管電橋，通常稱為橋式整流電路，是一種將交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC）的電路。其工作原理基于二極管的單向?qū)щ娦?，通過(guò)特定的電路布局，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流電的全波整流。以下是對(duì)二極管電橋工作原理的詳細(xì)解析。

一、二極管電橋的基本組成

二極管電橋由四個(gè)二極管（通常標(biāo)記為D1、D2、D3、D4）組成，這四個(gè)二極管以橋式方式連接，并通過(guò)變壓器（或電源）的次級(jí)繞組供電。負(fù)載（如電阻、燈泡等）連接在橋式電路的輸出端。橋式整流電路的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中VD1~VD4為四個(gè)二極管，RL為負(fù)載電阻。

二、二極管電橋的工作原理

二極管電橋的工作原理可以分為正半周期和負(fù)半周期兩個(gè)階段來(lái)闡述。

在輸入交流波形二極管的正半周期期間，D1 和 D2 正向偏置，D3 和 D4 反向偏置。當(dāng)電壓超過(guò)二極管D1 和 D2 的閾值電平時(shí)，開(kāi)始導(dǎo)通 - 負(fù)載電流開(kāi)始流過(guò)它，如下圖紅線的路徑所示。

1. 正半周期

在交流電源的正半周期內(nèi)，變壓器次級(jí)繞組的電壓為正，此時(shí)二極管D1和D3的正極相對(duì)于負(fù)極具有較高的電位，因此它們處于正向偏置狀態(tài)，可以導(dǎo)通。而二極管D2和D4則處于反向偏置狀態(tài)，不能導(dǎo)通。電流的路徑是從變壓器次級(jí)繞組的一端經(jīng)過(guò)D1流向負(fù)載RL，然后再經(jīng)過(guò)D3流回變壓器次級(jí)繞組的另一端。這樣，在正半周期內(nèi)，負(fù)載RL上得到了一個(gè)與輸入電壓正半波相同的電壓和電流。

在正半周期間，二極管 D3-D2 得到正向偏置，并起到閉合開(kāi)關(guān)的作用。二極管 D1-D4 反向偏置并且不導(dǎo)通，因此就像打開(kāi)開(kāi)關(guān)一樣。因此我們?cè)谳敵龆说玫秸胫堋?/p>

橋式整流電路正半周期原理圖

橋式整流電路正半周期電流流向圖

2. 負(fù)半周期

在交流電源的負(fù)半周期內(nèi)，變壓器次級(jí)繞組的電壓為負(fù)，此時(shí)二極管D2和D4的正極相對(duì)于負(fù)極具有較高的電位，因此它們處于正向偏置狀態(tài)，可以導(dǎo)通。而二極管D1和D3則處于反向偏置狀態(tài)，不能導(dǎo)通。電流的路徑是從變壓器次級(jí)繞組的一端經(jīng)過(guò)D2流向負(fù)載RL，然后再經(jīng)過(guò)D4流回變壓器次級(jí)繞組的另一端。這樣，在負(fù)半周期內(nèi)，雖然輸入電壓是負(fù)的，但負(fù)載RL上仍然得到了一個(gè)與輸入電壓正半波相同的電壓和電流（只是相位相差180度）。

在負(fù)半周期間，二極管 D1-D4 正向偏置，并起到閉合開(kāi)關(guān)的作用。二極管 D3-D2 反向偏置并且不導(dǎo)通，因此就像打開(kāi)開(kāi)關(guān)一樣。因此我們?cè)谳敵龆说玫秸胫堋?/p>

橋式整流電路負(fù)半周期原理圖

橋式整流電路負(fù)半周期電流流向圖

三、二極管電橋的特點(diǎn)

1. 全波整流

二極管電橋?qū)崿F(xiàn)了全波整流，即無(wú)論輸入電壓是正還是負(fù)，都能通過(guò)適當(dāng)?shù)亩O管導(dǎo)通，使負(fù)載上得到連續(xù)的電流和電壓。與半波整流相比，全波整流的效率更高，因?yàn)樗昧私涣麟姷膬蓚€(gè)半周期。

2. 輸出電壓脈動(dòng)

雖然二極管電橋?qū)崿F(xiàn)了全波整流，但其輸出的電壓仍然是脈動(dòng)的，即電壓的大小在不斷地變化。為了得到更穩(wěn)定的直流電壓，通常需要在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)濾波電容。濾波電容可以平滑輸出電壓的脈動(dòng)，使其更接近理想的直流電壓。

3. 二極管承受的反向電壓

在橋式整流電路中，每個(gè)二極管承受的最大反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值。這是因?yàn)楫?dāng)某個(gè)二極管截止時(shí)，它要承受整個(gè)次級(jí)電壓的反向電壓。因此，在選擇二極管時(shí)，需要確保其反向擊穿電壓大于變壓器次級(jí)電壓的最大值。

4. 負(fù)載電流

在橋式整流電路中，由于任何時(shí)刻都有兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，因此流過(guò)每個(gè)二極管的電流只是負(fù)載電流的一半。這使得橋式整流電路在處理大電流時(shí)具有較高的效率和可靠性。

四、二極管電橋的應(yīng)用

二極管電橋廣泛應(yīng)用于各種需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的場(chǎng)合。例如，在電源供應(yīng)器、電子設(shè)備的直流電源部分、電機(jī)控制器等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。此外，橋式整流電路還可以與其他電路元件（如濾波電容、穩(wěn)壓電路等）組合使用，以得到更加穩(wěn)定和可靠的直流電源。

五、結(jié)論

二極管電橋是一種基于二極管單向?qū)щ娦缘娜ㄕ麟娐?。它通過(guò)將四個(gè)二極管以橋式方式連接，并利用交流電源的正負(fù)半周期特性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)交流電的全波整流。橋式整流電路具有效率高、輸出電壓脈動(dòng)小、二極管承受反向電壓小等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，為了得到更穩(wěn)定的直流電壓，通常還需要在負(fù)載兩端并聯(lián)濾波電容等元件進(jìn)行進(jìn)一步的處理。