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半波整流器是什么?
整流器是一种进行转换的装置交流电（ac）直流电(直流)。这是通过使用一个二极管或一组二极管来实现的。半波整流器使用一个二极管全波整流使用多个二极管。
半波整流器的工作利用了二极管只允许的事实当前的在一个方向上流动。
半波整流理论
半波整流器是可用的最简单的整流器形式。我们稍后将看到一个完整的半波整流电路-但让我们首先确切地了解这种类型的整流是做什么的。
下图说明了半波整流器的基本原理。当一个标准的交流波形通过半波整流器时，只有一半的交流波形保留下来。半波整流器只允许一个半周期(正半周期或负半周期)的交流电压通过，并将阻止另一个半周期的直流侧，如下所示。
仅需要一个二极管来构造半波整流器。从本质上讲，这是半波整流器正在进行的。
由于DC系统被设计成具有在单个方向（以及持续电压的电流（以及稍后的恒定电压）的电流，因此将具有正极和负循环的交流波形通过直流设备置于DC设备可能具有破坏性（和危险）后果。因此，我们使用半波整流器将交流输入功率转换为直流输出功率。
但二极管只是它的一部分 - 一个完整的半波整流电路包括3个主要部分：
- 一个变压器
- 电阻性负载
- 一个二极管
半波整流电路图是这样的:
我们现在将通过的过程，如何半波整流器转换交流电压到直流输出。
首先，将高AC电压施加到初级侧降压变压器我们会得到一个低电压的次级绕组，它将被应用到二极管上。
在交流电压的正半周内，二极管将正向偏置，电流流过二极管。在交流电压负半周期间，二极管将反向偏置，电流将被阻塞。次级侧(DC)的最终输出电压波形如图3所示。
乍一看，这可能会让人感到困惑——所以让我们深入研究一下这个理论。
我们将关注电路的第二部分。如果用源电压代替二次变压器线圈，可以将半波整流器的电路图简化为:
现在我们没有变压器部分的电路分散我们的注意力。
对于交流源电压的正半周，等效电路有效为:
这是因为二极管是正向偏置的，因此允许电流通过。所以我们有一个闭合电路。
而交流源电压为负半周时，等效电路为:
因为二极管在里面反向偏压模式，无电流能够通过它。因此，我们现在有一个开路。由于在此期间电流不能流过负载，因此输出电压等于零。
这一切都发生得非常快——因为交流波形会在每秒的正负之间振荡很多次(取决于频率)。
这是一个半波整流器波形在输入侧上的样子（v在)，以及它在输出端(V出去）整流后（即从AC转换为DC）：
上图实际上显示了正半波整流器。这是一个半波整流器，只允许正半周期通过二极管，并阻止负半周期。
正半波整流器之前和之后的电压波形如下图4所示。
相反，负半波整流器将只允许负半周期通过二极管，并将阻塞正半周期。正半波整流器和负半波整流器之间的唯一区别是二极管的方向。
正如您在下面的图5中所看到的，二极管现在在相反的方向。因此，二极管现在将是正向偏置，只有当交流波形在其负半周。
半波整流电容滤波器
我们从上面的理论获得的输出波形是脉动DC波形。这是在没有过滤器的情况下使用半波整流器时获得的。
滤波器是用来将脉动的直流波形转换(平滑)为恒定的直流波形的元件。他们通过抑制波形中的直流波纹来实现这一点。
虽然不带滤波器的半波整流器在理论上是可行的，但它们不能用于任何实际应用。由于直流设备需要一个恒定的波形，我们需要“平滑”这个脉动波形，以便它在现实世界中的任何用途。
这就是为什么实际上我们使用具有滤波器的半波整流器。一个电容器或者电感器可以用作滤波器，但带电容滤波器的半波整流器是最常用的。
下面的电位图显示了如何使用电容滤波器将脉动直流波形平滑成恒定直流波形。
半波整流器公式
我们现在将基于上面的前面的理论和图来导出半波整流器的各种公式。
半波整流器纹波因数
“纹波”是在将AC电压波形转换为DC波形时的不需要的AC分量。即使我们尝试最佳删除所有AC组件，输出侧仍然存在一些少量留在DC波形上。这种不良的AC组件称为“纹波”。
为了量化半波整流器将交流电压转换为直流电压的能力，我们使用了纹波因子(用γ或r表示)均方根值整流器的交流电压(输入侧)和直流电压(输出侧)。
波纹因子的公式是：
它也可以重新排列到等于：
半波整流器的纹波系数为1.21(即γ = 1.21)。
请注意，为了构造一个好的整流器，我们要尽可能地保持低纹波系数。这就是为什么我们使用电容和电感作为滤波器来减少电路中的波纹。
半波整流器的效率
整流效率(η)是输出直流功率与输入交流功率的比值。效率公式为:
半波整流器的效率为40.6%(即η最大限度= 40.6%)
半波整流器均方根值
为了得到半波整流器的均方根值，我们需要计算通过负载的电流。如果瞬时负载电流等于il=我米sinωt，然后是负载电流的平均值（一直流）等于：
我在哪里米等于负载的峰值瞬时电流（i最大限度)．因此输出直流电流(I直流）在负载上获得是：
对于半波整流器，RMS负载电流（Irms.）等于平均电流（i直流)乘以π/2。因此负载电流(Irms.)为半波整流器:
我在哪里米=我最大限度它等于通过负载的峰值瞬时电流。
半波整流器反电压峰值
峰值反向电压(PIV)是二极管在反向偏置条件下所能承受的最大电压。如果施加的电压超过PIV，二极管将被破坏。
半波整流器的形状因子
形式因子(F.F)为RMS值与平均值之比，如下式所示:
半波整流器的形状因子等于1.57（即F.F = 1.57）。
输出直流电压
输出电压(V直流）横跨装载电阻器表示：
半波整流器的应用
半波整流器不像常用为全波整流器．尽管如此，它们仍然有一些用途:
- 用于整改应用程序
- 用于信号解调应用
- 用于信号峰值应用
半波整流器的优点
半波整流器的主要优点在于它们的简单性。由于它们不需要许多组件，因此它们更简单和更便宜到设置和构建。
因此，半波整流器的主要优点是:
- 简单（较少数量的组件）
- 更便宜的前期成本(因为他们是更少的设备。尽管随着时间的推移，由于功率损耗的增加，成本会更高)
半波整流器的缺点
半波整流器的缺点是:
- 它们只允许每个正弦波通过半个周期，而另外半个周期被浪费掉了。这将导致功率损失。
- 它们产生低输出电压。
- 我们得到的输出电流不是纯粹的直流电，它仍然包含很多纹波(即纹波系数高)
3相半波整流器
以上理论都是针对单相半波整流器的。虽然三相半波整流器的原理是相同的，但特性是不同的。波形、纹波因子、效率和均方根输出值是不一样的。
三相半波整流器用于转换三阶段交流电源转直流电源。这里的开关是二极管，因此它们是不受控制的开关。也就是说，没有办法控制这些开关的开启和关闭时间。
三相半波二极管整流器通常由三相电源连接到三相变压器，变压器的二次绕组总是通过三相电源连接星形连接．这是因为中性点需要将负载连接回变压器次级绕组，为能量流提供了一条返回的路径。
提供纯电阻负载的三相半波整流器的典型配置如下所示。在这里，变压器的每一相都被认为是一个独立的交流电源。电压的仿真和测量如下电路所示。这里我们把一个个体联系起来电压表跨越每个来源以及负载。
三相电压如下所示。
电阻负载两端的电压如下所示。电压以黑色显示。
因此，我们可以从上图中看出，当R相的电压值高于其他两相的电压值时，二极管D1导通，这种情况开始于R相在30时o并在每个完整的循环之后重复。也就是说，二极管DI下一次开始导电是在390o．二极管D2接替D1导通，D1在150度停止导通o因为此时B相的电压值比其他两相的电压值高。所以每个二极管的导电角度是150o- 30o= 120o．
这里，所得到的直流电压信号的波形不纯粹是直流，因为它不平坦，而是包含纹波。纹波的频率为3×50 = 150 Hz。
通过电阻负载输出电压的平均值为
在那里,
输出电压的均方根值为
纹波电压等于，
电压纹波因子等于，
由上面的方程可知，电压纹波是显著的。这是不可取的，因为这会导致不必要的功率损失。
直流输出功率,
交流输入电源，
效率，
虽然三相半波整流器的效率看起来很高，但它仍然低于a3相全波二极管整流器．虽然三相半波整流器更便宜，但这种节省的成本与它们在更高的功率损耗中所损失的金钱相比是微不足道的。因此，三相半波整流器在工业上并不常用。
