半波整流电路的基本操作很简单，输入信号经过二极管后，由于电流只经过一个方向，二极管起整流作用，单个二极管只允许通过一半的波形。

下图说明了半波整流电路的基本原理。

半波整流电路工作原理图

当标准交流波形通过半波整流电路时，只剩下一半的交流波形。半波整流电路只允许交流电压的半个周期(正半周期或负半周期)通过，并将在直流侧阻挡另外半个周期。形成半波整流电路只需要一个二极管。本质上，这就是半波整流电路所做的。

一个完整的半波整流电路由三部分组成：变压器、阻性负载、二极管。

半波整流电路

首先在降压变压器的初级侧施加高交流电压，然后在次级绕组处得到要施加到二极管的低电压。

半波整流电路接线图

在交流电压的正半周期内，二极管将正向偏置，电流将流过二极管。在交流电压的负半周期内，二极管将反向偏置，电流将被阻塞。二次侧(DC)的最终输出电压波形如图所示。

然后专注于电路的二次侧。如果用源电压代替二次变压器线圈，则半波整流器的电路图可简化为下图。

半波整流电路原理

现在我们被一个没有电路的变压器分散了注意力。对于交流电源电压正半周，等效电路有效变为如下：

等效电路图

因为二极管是正向偏置的，所以它允许电流通过。这是一个闭合回路。

但对于交流电源电压负半周，等效电路变为：

等效电路图

整流二极管现在处于反向偏置模式，因此没有电流可以通过它。现在有了一条路径。由于在此期间电流不能通过负载，因此输出电压为零。这发生得非常快，因为交流波形每秒在正负之间振荡多次(取决于频率)。这是半波整流电路在输入侧(V in)和输出侧(V out)经过整流(即从交流转换到直流)后的波形：

半波整流电路波形图

正半波整流前后的电压波形如下图所示。

半波整流电路电压波形图

:半波整流电路纹波系数

什么是半波整流电路？

“纹波”是将交流电压波形转换为直流波形时留下的不需要的交流分量。尽管我们尽了最大的努力去除所有交流元件，但在输出端仍有一小部分残留物在直流波形中产生脉动。这种不需要的通信成分被称为涟漪。

为了量化半波整流器将交流电压转换为直流电压的能力，我们使用所谓的纹波系数(用gamma或r表示)。纹波系数是整流器交流电压(输入侧)与直流电压(输出侧)的有效值之比。

二极管纹波系数公式为：

整流二极管纹波系数公式

也可以重新排列为下式：

整流二极管纹波系数公式

半波整流器的纹波系数等于1.21(即=1.21)。

请注意，为了构建一个好的整流器，我们通常希望保持纹波系数尽可能低。这就是为什么我们使用电容器和电感器作为滤波器来减少电路中的纹波。

半波整流电路的效率

整流器效率()是输出直流功率与输入交流功率之比。效率公式为：

半波整流电路的效率

半波整流器效率为40.6% ( max=40.6%)

半波整流电路有效值

为了得到半波整流器的有效值，我们需要计算负载上的电流。若瞬时负载电流等于i L=i m t，则负载电流(i DC)的平均值为：

半波整流电路负载电路的有效值

其中I m等于负载上的瞬时电流峰值(I max)。因此，负载上得到的输出直流电流(I DC):

输出直流电流公式

对于半波整流器，负载电流的RMS (I RMS)等于平均电流(I DC)乘以/2。因此，半波整流器负载电流(I rms)的均方根值为：

负载电流rms公式(I rms)

其中I m=I max等于负载上的瞬时电流峰值。

半波整流电路的峰值反向电压

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。如果外加电压超过PIV，二极管将被破坏。

半波整流器整流电路的外形系数

形状因子(FF)是有效值与平均值的比值，如下：

半波整流电路的形状因子

半波整流器的外形系数等于1.57(即FF=1.57)。

半波整流电路的输出电压

负载电阻的输出电压(V DC)表示为：

半波整流电路输出电压计算公式

虽然半波二极管整流电路基本上使用单个二极管，但根据应用的不同，二极管周围有一些电路差异。

电源整流

当用于电源整流时，如果以任何方式为设备供电，则半波整流电路与变压器一起使用。通常在这种应用中，输入交流波形是通过变压器提供的。这是用来提供所需的输入电压。

是解调

一个简单的半波二极管整流器可以用来解调调幅信号。整流过程允许调幅被恢复。当半波整流电路用于调幅检测时，该电路显然需要与无线电中的其他电路接口。

峰值检测

半波二极管电路通常用作简单的峰值电压检测器。通过在输出负载上放置一个电容器，电容器将被充电到峰值电压。如果CR网络、电容器和负载电阻的时间常数远远长于波形周期或足以捕获变化波形的峰值，则电路将保持电压峰值。