工频变压器整流滤波电路中，除了常见的全波桥式整流外，还有一种半波整流的方式。下面将通过分析半波整流电路中使用电感滤波的情况，探讨其性能表现。
半波整流与电感滤波的初步尝试
在桥式整流中，电感滤波通常能够将负载端的直流电压稳定在变压器次级绕组交流电压有效值的0.9倍左右。那么，在半波整流的情况下，我们是否可以通过类似的方式，使用电感滤波来获得更高的直流电压呢？根据初步的猜测，半波整流时，电感滤波后负载端的直流电压应大约是变压器次级绕组交流电压有效值的0.45倍。
当我们按照这种猜想搭建电路并通电时，结果却令吃一惊。我们发现，负载两端的直流电压非常低，远远低于变压器次级交流电压有效值的0.45倍。更加奇怪的是，随着电感的增大，负载两端的直流电压反而更加下降。
电路工作原理的分析
为了解释这一现象，我们需要分析半波整流电路中的电压和电流变化。我们来看看电路中的交流正半周和负半周电压以及电流的变化情况。
正半周期的过程
假设在交流电压的正半周期，变压器次级绕组A1两端的电压波形如图所示（黑色曲线），电感L中的电流波形则如红色曲线所示。我们假定开关在电压过零的时刻闭合，此时电感中的电流为零。随着正半周期的到来，二极管D1导通，电感中的电流开始逐渐增加。电流的增加与电感两端的电压成正比，而此时电感两端的电压由变压器次级绕组和负载共同决定。
在正半周期接近结束时，电感中电流的增加会受到负载电压的制约，直到某个瞬间电感中的电流增至最大值，并开始趋于平稳。这时，电感两端的电压降为零，电流不再增加，达到了一个关键时刻t1。
负半周期的过程
接下来，随着交流电压进入负半周期，绕组A1的电压反向。尽管负半周期的电压为负值，但电感中的电流由于惯性并未立即减小。电感中的电流逐渐减少，直到某一时刻电流降至零。二极管D1自然会关断，电路中的电流也随之停止。这个过程的持续时间取决于电感的大小，通常在负半周期结束之前，电流便会减为零，二极管关闭，电感中不再有电流流动。
第二个周期开始时，电感中的电流为零，电路的工作状态会与第一个周期完全相同。
影响输出电压的关键因素
从上述分析可以看出，电感中电流的平均值非常小，这直接导致了负载两端直流电压的平均值也非常低。实际上，这个电压远远低于变压器次级绕组有效电压的0.45倍。尤其是与没有滤波器的半波整流电路相比，输出电压几乎只有变压器次级电压的极小一部分。与电容滤波的半波整流电路相比，电感滤波的输出电压显得尤为微弱。
如何提高输出电压？
由此可见，半波整流电感滤波输出电压较低的主要原因，是负半周期的交流电压仍然作用于电感，使得电感储存的能量不断减少，导致输出电压无法有效提升。那么，如何避免这一问题呢？
关键在于要阻止负半周期的交流电压作用于电感，从而保持电感中储存的能量不减少。如果能够在负半周期时使电感的储能保持不变，那么电感中的电流就能持续增加，输出电压也将更接近变压器次级电压的平均值。
引入续流二极管的解决方案
为了解决负半周期交流电压影响电感的问题，可以通过增加一个二极管来实现。具体做法是，如图所示，在电路中加入一支二极管D2。这样，在交流电的正半周期，二极管D2由于承受反向电压而关断，电路的工作状态与未加入D2时相似。但到了负半周期，D2的加入使得D1处于关断状态，电感中的电流通过D2和负载完成回路。
在这种情况下，负半周期的电压不再对电感产生反向影响，从而电感中的电流下降的幅度也较小，电感储存的能量主要用于维持负载中的电流，而不是被负半周期的交流电压所消耗。电感中的电流不会迅速减小，负载两端的直流电压也会逐渐稳定下来。
结论
通过引入续流二极管D2后，电感中的电流波形发生了显著变化，负载两端的直流电压也得到了有效提升。最终，整流电路的输出电压稳定在变压器次级电压有效值的0.45倍左右，达到了预期的效果。
这种半波整流电感滤波电路在工频整流中的应用相对较少，但在一些特定的电源设计中，尤其是在单端正激开关电源中，这种电路却得到了广泛的应用。为了进一步减小输出电压的纹波，通常还会在负载端并联一颗较大的电容，以增强电压的稳定性。在一些电路中，还可能需要增加额外的保护措施，以防止电源中某些元件因过电压而损坏。
通过上述改进，我们不仅有效地提高了半波整流电感滤波电路的输出电压，而且使得整个电路的工作更加稳定可靠。