在電力電子技術(shù)中，整流電路是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中全波整流電路和橋式整流電路是應(yīng)用最廣泛的兩種單相整流拓?fù)?。盡管兩者均能實現(xiàn)交流電的單向?qū)ㄞD(zhuǎn)換，但在電路結(jié)構(gòu)、工作原理、性能指標(biāo)和實際應(yīng)用等方面存在顯著差異，這些差異直接決定了它們在不同電子設(shè)備中的適配性。本文將從多維度深入剖析兩者的核心差別，為電路設(shè)計和選型提供參考。

一、電路結(jié)構(gòu)與核心組件差異

全波整流電路的核心結(jié)構(gòu)分為兩種：中心抽頭式全波整流和雙繞組式全波整流，其中中心抽頭式最為常見。該電路需配備帶中心抽頭的變壓器次級繞組，將次級電壓分為兩個大小相等、極性相反的交流信號，再配合兩只整流二極管組成核心回路。二極管的陽極分別連接變壓器次級繞組的兩端，陰極共同連接負(fù)載正極，中心抽頭則作為負(fù)載負(fù)極的公共端。這種結(jié)構(gòu)的核心特征是依賴變壓器中心抽頭實現(xiàn)電流的雙向?qū)Я?，二極管數(shù)量僅為 2 只，但對變壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計有特殊要求。

橋式整流電路則采用無中心抽頭變壓器，配合 4 只整流二極管構(gòu)成電橋結(jié)構(gòu)，故又稱二極管橋式整流。4 只二極管分為兩組，每組兩只反向串聯(lián)，兩組再并聯(lián)于變壓器次級繞組兩端，負(fù)載連接在電橋的輸出端。其核心特征是通過二極管的橋接邏輯實現(xiàn)電流的單向?qū)?，無需變壓器中心抽頭，但二極管數(shù)量是全波整流的兩倍。此外，橋式整流電路還可分為單相橋式、三相橋式等類型，而全波整流電路主要適用于單相場景。

結(jié)構(gòu)差異帶來的直接影響是組件成本和體積：全波整流依賴特殊變壓器，變壓器繞組匝數(shù)需翻倍(中心抽頭將繞組一分為二)，導(dǎo)致變壓器體積更大、成本更高;橋式整流雖增加了 2 只二極管，但二極管成本低廉，且變壓器結(jié)構(gòu)簡單(無中心抽頭)，整體電路體積更緊湊，成本更具優(yōu)勢。

二、工作原理與導(dǎo)通機制差異

全波整流電路的工作原理基于變壓器中心抽頭的分壓特性。在交流電壓的正半周，次級繞組上端為正、下端為負(fù)，此時與上端連接的二極管正向?qū)?，電流?jīng)二極管、負(fù)載流回中心抽頭;在負(fù)半周，次級繞組下端為正、上端為負(fù)，與下端連接的二極管正向?qū)?，電流?jīng)該二極管、負(fù)載流回中心抽頭。通過兩只二極管的交替導(dǎo)通，負(fù)載兩端獲得連續(xù)的單向脈動直流電，導(dǎo)通角為 180°(每個半周均有電流通過負(fù)載)。

橋式整流電路的導(dǎo)通機制則依賴二極管的橋接邏輯。在交流電壓正半周，變壓器次級繞組左端為正、右端為負(fù)，此時對角線上的兩只二極管(左端陽極、右端陰極)正向?qū)ǎ娏鹘?jīng)導(dǎo)通二極管、負(fù)載形成回路;在負(fù)半周，次級繞組右端為正、左端為負(fù)，另一組對角線上的二極管正向?qū)?，電流同樣通過負(fù)載形成單向回路。通過四組二極管的兩兩交替導(dǎo)通，負(fù)載兩端同樣獲得連續(xù)脈動直流電，導(dǎo)通角同樣為 180°。

兩者的核心原理差異在于電流路徑的實現(xiàn)方式：全波整流通過變壓器抽頭分壓配合兩只二極管交替工作，電流路徑較短但依賴變壓器結(jié)構(gòu);橋式整流通過四只二極管的橋接邏輯實現(xiàn)電流換向，電流路徑稍長但無需特殊變壓器。此外，全波整流中每只二極管承受的反向峰值電壓為 2√2U?(U?為變壓器次級繞組單邊電壓)，而橋式整流中每只二極管承受的反向峰值電壓為√2U?(U?為變壓器次級繞組總電壓)，這意味著橋式整流的二極管耐壓要求更低，選型更靈活。

三、性能指標(biāo)與輸出特性差異

(一)輸出電壓與脈動系數(shù)

全波整流電路的輸出平均電壓為 0.9U?(U?為變壓器次級單邊電壓)，若考慮變壓器次級總電壓為 2U?，則輸出平均電壓可表示為 0.9×(2U?)/2=0.9U?總(U?總為次級總電壓)。橋式整流電路的輸出平均電壓同樣為 0.9U?(U?為次級總電壓)，兩者在相同變壓器次級總電壓下的輸出平均電壓一致。

但在脈動系數(shù)方面，全波整流的輸出脈動頻率為 2f(f 為交流輸入頻率，我國市電為 50Hz，故脈動頻率為 100Hz)，脈動系數(shù)為 0.67;橋式整流的輸出脈動頻率同樣為 2f，脈動系數(shù)也為 0.67。從理論上看，兩者的輸出平滑度相近，均需配合濾波電路(如電容濾波、電感濾波)才能獲得穩(wěn)定的直流電。但實際應(yīng)用中，橋式整流的二極管導(dǎo)通對稱性更好，輸出電壓的紋波更均勻，濾波效果更易優(yōu)化。

(二)效率與功率損耗

全波整流電路中，每只二極管在半個周期內(nèi)導(dǎo)通，導(dǎo)通時間占比 50%，二極管的導(dǎo)通損耗與電流平方成正比。由于變壓器存在中心抽頭，繞組銅損相對較大(匝數(shù)翻倍)，且變壓器漏感影響更明顯，整體電路效率約為 80%-85%。

橋式整流電路中，每只二極管同樣在半個周期內(nèi)導(dǎo)通，但由于二極管數(shù)量增加，總導(dǎo)通面積更大，導(dǎo)通壓降的影響相對分散。同時，變壓器無中心抽頭，繞組銅損更小，漏感影響較弱，整體電路效率可達(dá) 85%-90%，比全波整流略高。尤其在大功率場景下，橋式整流的低損耗優(yōu)勢更顯著。

(三)帶載能力與穩(wěn)定性

全波整流電路的帶載能力受變壓器中心抽頭精度影響較大，若抽頭位置偏移，會導(dǎo)致兩只二極管導(dǎo)通不平衡，輸出電壓出現(xiàn)畸變，甚至損壞二極管。此外，變壓器繞組的對稱性直接影響帶載穩(wěn)定性，在重載情況下，變壓器發(fā)熱更嚴(yán)重，穩(wěn)定性下降。

橋式整流電路無需中心抽頭，二極管導(dǎo)通僅依賴交流電壓極性變化，導(dǎo)通對稱性不受組件參數(shù)影響，帶載能力更強。即使在重載或電壓波動場景下，輸出電壓的穩(wěn)定性仍優(yōu)于全波整流，且對變壓器的參數(shù)要求更低，容錯率更高。

四、應(yīng)用場景與選型差異

全波整流電路的應(yīng)用場景主要集中在小功率、對變壓器體積要求不敏感的設(shè)備中，例如早期的晶體管收音機、小型充電器、簡易直流電源等。其優(yōu)勢在于二極管數(shù)量少、電路結(jié)構(gòu)簡單，適合對成本控制要求不高但追求電路簡潔的場景。此外，在一些需要隔離變壓器的設(shè)備中，全波整流可利用中心抽頭實現(xiàn)對稱輸出，滿足特殊電路需求。

橋式整流電路由于成本低、體積小、效率高、穩(wěn)定性強，已成為目前應(yīng)用最廣泛的整流電路，覆蓋從小功率到中大功率的各類電子設(shè)備。例如手機充電器、電腦電源、LED 驅(qū)動電源、工業(yè)直流電源等，均采用橋式整流作為前端整流環(huán)節(jié)。在大功率場景下，橋式整流還可通過并聯(lián)二極管或使用晶閘管替代二極管，進(jìn)一步提升帶載能力，適用于電機驅(qū)動、電解電鍍等工業(yè)領(lǐng)域。

選型時需重點關(guān)注以下因素：若設(shè)備對體積和成本敏感，且功率需求中等，優(yōu)先選擇橋式整流;若設(shè)備需簡化電路結(jié)構(gòu)，且已配備帶中心抽頭的隔離變壓器，可選擇全波整流;在高壓場景下，橋式整流的二極管耐壓要求更低，更具選型優(yōu)勢;而在低壓大電流場景下，兩者均可使用，但橋式整流的散熱設(shè)計更簡單。

五、總結(jié)

全波整流電路與橋式整流電路的核心差異源于結(jié)構(gòu)設(shè)計的不同，進(jìn)而導(dǎo)致在組件要求、工作機制、性能指標(biāo)和應(yīng)用場景上的一系列區(qū)別。全波整流依賴帶中心抽頭的變壓器，電路簡潔但成本和體積劣勢明顯;橋式整流通過四二極管橋接結(jié)構(gòu)，無需特殊變壓器，在成本、體積、效率和穩(wěn)定性上更具優(yōu)勢，成為主流選擇。

兩者的本質(zhì)都是實現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)通角和理論輸出平滑度相近，但橋式整流在實際應(yīng)用中更能適應(yīng)多樣化的設(shè)備需求，尤其在現(xiàn)代電子設(shè)備對小型化、高效化的追求下，其優(yōu)勢愈發(fā)突出。了解兩者的差異，可為電路設(shè)計提供精準(zhǔn)的選型依據(jù)，確保電源系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性。