第 6 章：整流、倍压与稳压

中文学习笔记，依据 ADI 原章节 重述并补充工程注释。不是逐句翻译，也不替代 ADI 原文与器件数据手册。

本章定位

本章讨论把交流变成直流并降低纹波的基本方法，包括半波、全波、滤波电容、倍压器和齐纳并联稳压。设计必须同时考虑平均值、峰值、纹波、浪涌和器件反向耐压。

学习目标

• 能用物理直觉说明主要电路或器件的工作过程。
• 能写出本章核心近似式，并说明近似成立的条件。
• 能识别输入范围、输出余量、功耗、噪声或稳定性中的主要限制。
• 能阅读原理图并完成数量级检查。

原章小节索引

• 6.1 Rectifier
• 6.1.1 Half-wave rectification
• 6.1.2 Full-wave rectification
• 6.1.3 Rectifier output smoothing
• 6.2 Voltage-doubling rectifiers
• Section Review:
• 6.3 Zener Diode as Voltage Regulator
• Regulator Design Example:

半波与全波整流

半波只利用一个半周期，纹波频率等于输入频率；全波利用两个半周期，纹波频率加倍，通常更容易滤波。桥式整流每次有两只二极管导通，低压系统中其压降不可忽略。

电容输入滤波

电容在波峰附近快速充电，在两次波峰之间向负载放电。负载电流越大、电容越小或纹波周期越长，电压跌落越大；整流二极管的峰值充电电流可能远高于平均负载电流。

倍压整流

倍压器通过二极管在不同半周期给电容充电并串联叠加电压，适合较高电压、较小电流。输出阻抗和纹波随级数上升，不能把空载倍压值当作带载值。

齐纳并联稳压

串联电阻吸收输入与输出的压差，齐纳管通过改变电流维持近似恒压。设计要同时验证最差低输入/最大负载时仍有齐纳电流，以及最高输入/最小负载时齐纳功耗不超限。

核心公式与使用条件

• 近似纹波：$\Delta V\approx I_L/(f_rC)$
• 桥式输出峰值：$V_{pk,out}\approx V_{pk,in}-2V_D$
• 齐纳串阻：$R=(V_{in}-V_Z)/(I_L+I_Z)$
• 齐纳功耗：$P_Z=V_ZI_Z$

公式默认采用理想或一阶模型。用于实际设计前，应补入器件容差、温度范围、频率依赖和数据手册保证值。

常见误区

• 用交流有效值直接代替整流后的峰值。
• 忽略变压器内阻和二极管浪涌。
• 只按典型输入设计齐纳电流。

设计检查清单

1. 先标出所有电压极性、电流方向与直流工作点。
2. 验证器件处于假设的工作区，并检查输入/输出合规范围。
3. 对最大、最小电源与温度角点重复计算。
4. 计算功耗、噪声或带宽时写清单位和积分带宽。
5. 用仿真或实验验证瞬态、稳定性及最坏容差。

配图

图 1：选自 ADI 原章节；请结合本章中文解释阅读。

图 2：选自 ADI 原章节；请结合本章中文解释阅读。

图 3：选自 ADI 原章节；请结合本章中文解释阅读。

图 4：选自 ADI 原章节；请结合本章中文解释阅读。

复习题

1. 用自己的话说明“半波与全波整流”解决的核心问题。
2. 针对“齐纳并联稳压”，列出一个计算中必须检查的边界条件。
3. 选取本章一幅图，沿信号或能量流向逐节点解释其工作过程。

来源与署名

• 来源：ADI 原章节。
• 原始教材及图片：Analog Devices, Inc.，用于非商业教育学习；保留 ADI 署名。
• 本文中文讲解为重新组织的学习笔记；如与原文或最新数据手册不一致，以原始资料和器件数据手册为准。