整流濾波全橋電路學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1整流整流(zhngli)濾波全橋電路濾波全橋電路第一頁(yè)，共33頁(yè)。電源變壓器電源變壓器: 將交流將交流(jioli)電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹献優(yōu)楹线m的交流適的交流(jioli)電壓電壓u2。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整流電路整流電路: 將交流將交流(jioli)電壓電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓電壓u3。濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變(zhunbin)為平滑的直流電壓為平滑的直流電壓u4。穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)

2、及負(fù)載變化的影響清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持保持輸出電壓輸出電壓uo的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能直流穩(wěn)壓電源的組成和功能第2頁(yè)/共33頁(yè)第二頁(yè)，共33頁(yè)。整流電路的任務(wù)：把交流電壓整流電路的任務(wù)：把交流電壓(diny)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鬓D(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓脈動(dòng)的電壓(diny)。一、單相整流一、單相整流(zhngli)電路電路常見(jiàn)的小功率常見(jiàn)的小功率(gngl)整流電路，有單相半波、全整流電路，有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。波、橋式和倍壓整流等。為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。

3、極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。第3頁(yè)/共33頁(yè)第三頁(yè)，共33頁(yè)。1、單相半波整流電路的工作、單相半波整流電路的工作(gngzu)原理原理u2 0 時(shí)，二極管時(shí)，二極管導(dǎo)通。導(dǎo)通。iLu1u2aTbDRLuo忽略忽略(hl)二二極管正向壓降極管正向壓降： uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 時(shí)時(shí)D1,D3導(dǎo)通導(dǎo)通D2,D4截止截止電流電流(dinli)通路通路:A D1RLD3Bu20 時(shí)時(shí)D2,D4導(dǎo)通導(dǎo)通D1,D3截止截止(jizh)電流通路電流通路:B D2RLD4A輸出輸出(shch)是脈動(dòng)的直是脈動(dòng)的直流電壓！流電壓！u2tt橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓

4、波形橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLuoAB第9頁(yè)/共33頁(yè)第九頁(yè)，共33頁(yè)。幾種幾種(j zhn)常見(jiàn)的硅整流橋外形：常見(jiàn)的硅整流橋外形：+ A C -+- + - 第10頁(yè)/共33頁(yè)第十頁(yè)，共33頁(yè)。4 、整流、整流(zhngli)電路的主要參數(shù)電路的主要參數(shù) 1. 整流輸出整流輸出(shch)電壓平均值（電壓平均值（Uo）全波整流時(shí)，負(fù)載全波整流時(shí)，負(fù)載(fzi)電壓電壓 Uo的平均值為的平均值為:ooU.tduU2029021負(fù)載上的負(fù)載上的(平均平均)電流電流:LLRU.I290（1）整流輸出電壓的平均值與脈動(dòng)系數(shù)）整流

5、輸出電壓的平均值與脈動(dòng)系數(shù)整流輸出電壓的平均值整流輸出電壓的平均值Uo和輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)和輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S是衡量是衡量整流電路性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。整流電路性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。第11頁(yè)/共33頁(yè)第十一頁(yè)，共33頁(yè)。 S定義：整流定義：整流(zhngli)輸出電壓的基波峰值輸出電壓的基波峰值Uo1m與與平均值平均值Uo之比。之比。2. 脈動(dòng)脈動(dòng)(midng)系數(shù)系數(shù)6703222324221.UUUUSomo用傅氏級(jí)數(shù)用傅氏級(jí)數(shù)(j sh)對(duì)全波整流的輸出對(duì)全波整流的輸出 uo 分解后可得分解后可得:)6cos3544cos1542cos342(22tttUuo第12頁(yè)/共33頁(yè)第十二頁(yè)，共

6、33頁(yè)。平均電流平均電流(ID)與反向峰值與反向峰值(fn zh)電壓電壓(URM)是選擇整是選擇整流管的主要依據(jù)。流管的主要依據(jù)。LoDRU.II24502122UURM例如：例如： 在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。因此導(dǎo)通。因此(ync)，流過(guò)每只整流二極管的，流過(guò)每只整流二極管的平均電流平均電流 ID 是負(fù)載平均電流的一半。是負(fù)載平均電流的一半。 二極管截止二極管截止(jizh)時(shí)兩端承受的最大反向電壓：時(shí)兩端承受的最大反向電壓：（2）平均電流與反向峰值電壓）平均電流與反向峰值電壓第13頁(yè)/共33頁(yè)第十三頁(yè)，共33頁(yè)。5、倍壓整流電路的工作、

7、倍壓整流電路的工作(gngzu)原理原理（一）二倍壓整流（一）二倍壓整流(zhngli)電路電路u2的正半周時(shí)：的正半周時(shí)：D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止，理截止，理想情況下，電容想情況下，電容C1的電壓充到：的電壓充到：22Uu2的負(fù)半周時(shí)：的負(fù)半周時(shí)：D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止，理截止，理想情況下，電容想情況下，電容C2的電壓充到：的電壓充到：22U負(fù)載負(fù)載(fzi)上的電壓：上的電壓：222Uuo+u1u2+D1C2C1D2uoRL第14頁(yè)/共33頁(yè)第十四頁(yè)，共33頁(yè)。+22U（二）多倍壓整流（二）多倍壓整流(zhngli)電路電路+222Uu2的第一個(gè)正半周：的第一個(gè)正半周：u2、C1、D1構(gòu)

8、成回路，構(gòu)成回路，C1充電到：充電到：22Uu2的第一個(gè)負(fù)半周：的第一個(gè)負(fù)半周：u2、C2、D2 、C1構(gòu)成回路，構(gòu)成回路，C2充電到：充電到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6第15頁(yè)/共33頁(yè)第十五頁(yè)，共33頁(yè)。+22U+222U+222U+222U+222U+222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二個(gè)正半周：的第二個(gè)正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2構(gòu)成回構(gòu)成回路，路， C1補(bǔ)充電荷，補(bǔ)充電荷，C3充電到：充電到：222Uu2的第二個(gè)負(fù)半周：的第二個(gè)負(fù)半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1構(gòu)構(gòu)成回路，成回路， C

9、2補(bǔ)充電荷，補(bǔ)充電荷， C4充電到：充電到：222U把電容接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲把電容接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲得得(hud)所需的多倍壓直流輸出。所需的多倍壓直流輸出。第16頁(yè)/共33頁(yè)第十六頁(yè)，共33頁(yè)。二、濾波二、濾波(lb)電路電路濾波電路濾波電路(dinl)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 電容與負(fù)載電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)并聯(lián)，或電感與負(fù)載，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。串聯(lián)。交流交流(jioli)(jioli)電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電壓原理：原理：利用儲(chǔ)能元件利用儲(chǔ)能元件電容電容兩端的電壓兩端的電壓(或通過(guò)或通過(guò)電感電感中的電流中的電流)不能突變的特性不

10、能突變的特性, 濾掉整流電路濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。第17頁(yè)/共33頁(yè)第十七頁(yè)，共33頁(yè)。（1）未加濾波(lb)電容的情形第18頁(yè)/共33頁(yè)第十八頁(yè)，共33頁(yè)。V1311.13V 50Hz 0DegD1DIODE_VIRTUALR11kohmC147uF（1）加入濾波電容(dinrng)的情形第19頁(yè)/共33頁(yè)第十九頁(yè)，共33頁(yè)。單向橋式整流電容單向橋式整流電容(dinrng)濾波電路如圖濾波電路如圖所示。所示。（一）全波整流（一）全波整流(zhngli)電容電容濾波濾波橋式

11、整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+第20頁(yè)/共33頁(yè)第二十頁(yè)，共33頁(yè)。1. RL未接入時(shí)未接入時(shí)(忽略整流電路忽略整流電路(dinl)內(nèi)阻內(nèi)阻)u2tuot設(shè)設(shè)t1時(shí)刻時(shí)刻接通電源接通電源t1整流電路為整流電路為電容充電電容充電充電充電(chng din)結(jié)束結(jié)束沒(méi)有沒(méi)有(mi yu)電容電容時(shí)的輸時(shí)的輸出波形出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+第21頁(yè)/共33頁(yè)第二十一頁(yè)，共33頁(yè)。2. RL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) (忽略整流忽略整流(zhngli)電路內(nèi)阻電路內(nèi)阻)u2tuot電容通過(guò)電容通過(guò)RL放電，放電，

12、在整流電路在整流電路(dinl)電壓小于電容電壓電壓小于電容電壓時(shí)，二極管截止，時(shí)，二極管截止，整流電路整流電路(dinl)不不為電容充電，為電容充電，uo會(huì)會(huì)逐漸下降。逐漸下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+第22頁(yè)/共33頁(yè)第二十二頁(yè)，共33頁(yè)。u2tuot只有整流電路輸出只有整流電路輸出(shch)電壓大于電壓大于uo時(shí)，才有充電電時(shí)，才有充電電流流iD 。因此整流電。因此整流電路的輸出路的輸出(shch)電流是脈沖波。電流是脈沖波。整流電路整流電路(dinl)的輸?shù)妮敵鲭娏鞒鲭娏鱥Dau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+iD可見(jiàn)，采用可見(jiàn)，采用(ciyng)電容

13、濾波電容濾波時(shí)，整流管的導(dǎo)通時(shí)，整流管的導(dǎo)通角較小。角較小。第23頁(yè)/共33頁(yè)第二十三頁(yè)，共33頁(yè)。u2tuot電容電容(dinrng)充充電時(shí)，電容電時(shí)，電容(dinrng)電壓滯電壓滯后于后于u2。整流電路的整流電路的輸出電流輸出電流RLC越小，輸出越小，輸出(shch)電壓越低。電壓越低。3. RL接入（且接入（且RLC較大較大(jio d)）時(shí)）時(shí) (考慮整流電考慮整流電路內(nèi)阻路內(nèi)阻)au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+第24頁(yè)/共33頁(yè)第二十四頁(yè)，共33頁(yè)。一般取一般取2)53(TCRLd(T:電源電壓的周期電源電壓的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2。(2) 流過(guò)二

14、極管瞬時(shí)電流很大。流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大。RLC 越大越大 Uo越高越高 負(fù)載電流負(fù)載電流(dinli)的平均值越大的平均值越大 ; 整流管導(dǎo)電整流管導(dǎo)電時(shí)間越短時(shí)間越短 iD的峰值電流的峰值電流(dinli)越大越大故一般故一般(ybn)選管時(shí)選管時(shí)，取，取LoLDFRUII21)32(2)32(（二）電容（二）電容(dinrng)濾波電路濾波電路的特點(diǎn)的特點(diǎn)(1) 輸出電壓輸出電壓 Uo與放電時(shí)間常數(shù)與放電時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)。有關(guān)。RLC 愈大愈大 電容器放電愈慢電容器放電愈慢 Uo(平均值平均值)愈大愈大第25頁(yè)/共33頁(yè)第二十五頁(yè)，共33頁(yè)。輸出波形輸出波形(b xn)隨負(fù)載電阻隨

15、負(fù)載電阻 RL 或或 C 的變化而改變的變化而改變, Uo 和和S 也隨之改變。也隨之改變。如如: RL 愈小愈小( IL 越大越大), Uo下降下降(xijing)多多, S 增大。增大。結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載(fzi)電流較小且負(fù)載電流較小且負(fù)載(fzi)變動(dòng)不大的變動(dòng)不大的場(chǎng)合。場(chǎng)合。(3) 輸出特性輸出特性(外特性外特性)uo電容電容濾波濾波純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL第26頁(yè)/共33頁(yè)第二十六頁(yè)，共33頁(yè)。（二）電感（二）電感(din n)濾波濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 在橋式整流在橋式整流(zhngli)電

16、路與負(fù)載間串入電路與負(fù)載間串入一電感一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。就構(gòu)成了電感濾波電路。電感濾波電路電感濾波電路u2u1RLLuo第27頁(yè)/共33頁(yè)第二十七頁(yè)，共33頁(yè)。1、濾波、濾波(lb)原理原理對(duì)直流分量對(duì)直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路(dunl),電壓大部分降電壓大部分降在在RL上。上。對(duì)諧波分量對(duì)諧波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上上。 因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2當(dāng)忽略當(dāng)忽略(hl)(hl)電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：均電壓約

17、為：u2u1RLLuo第28頁(yè)/共33頁(yè)第二十八頁(yè)，共33頁(yè)。（三）其他形式的濾波（三）其他形式的濾波(lb)電路電路改善濾波改善濾波(lb)特性的方法：采取多級(jí)濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波(lb)。如：如：L-C 型濾波電路：在電感濾波后面型濾波電路：在電感濾波后面(hu mian)再接再接一電容。一電容。RC 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后再接一級(jí)在電容濾波后再接一級(jí)RC濾波電濾波電路。路。 性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。LC 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后面再接在電容濾波后面再接L-C 型型濾波濾波電路。電路。第29頁(yè)/共33頁(yè)第二十九頁(yè)，共33頁(yè)。uoRu2u1C1C2uo1 RL1、 RC 型濾波型濾波(lb)電路電路第30頁(yè)/共33頁(yè)第三十頁(yè)，共33頁(yè)。2、 L-C 型濾波型濾波(l