整流、濾波與穩(wěn)壓電路課件

電工電子技術(shù)與技能（非電類少學時）中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材配套多媒體資源1電工電子技術(shù)與技能（非電類少學時）中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)12整流、濾波及穩(wěn)壓電路12.1整流電路12.2濾波電路12.3晶閘管單相可控整流電路*

12.4穩(wěn)壓電路1234212整流、濾波及穩(wěn)壓電路12.1整流電路12.2濾波電路

1.作用：整流電路是利用二極管或晶閘管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮儞Q成直流電的電路。

2.單相橋式整流電路由變壓器、四只接成電橋形式的二極管和負載電阻組成。12.1整流電路電源變壓器Tr起降壓、隔離市電電源的作用。二極管VD1~VD4起整流作用，所以稱為整流元件。整流電路的負載電阻為RL。圖12.1橋式整流電路及整流波形31.作用：整流電路是利用二極管或晶閘管的單向?qū)щ娦詫⒔涣?2.1整流電路3.橋式整流電路的工作原理（1）輸入電壓為正半周時，A點電位最高，B點電位最低。VD1和VD3正向偏置導通，VD2和VD4反向偏置截止。電流通路為：A→VD1→RL→VD3→B。（2）輸入電壓為負半周時，B點電位最高，A點電位最低。VD2和VD4正向偏置導通，VD1和VD3反向偏置截止。電流通路為：B→VD2→RL→VD4→A。（3）無論輸入電壓是正半周還是負半周，通過負載RL的電流方向始終是從上向下的，波形如圖12.1（b）所示。412.1整流電路3.橋式整流電路的工作原理（1）輸入電壓4．數(shù)學表達式（1）負載上得到的電壓Uo是輸出電壓波形在一個周期中的平均值:（2）流過負載的電流：（3）流過每個二極管的平均電流：（4）每個二極管承受的反向電壓最大值：12.1整流電路（12.1）（12.2）（12.3）（12.4）54．數(shù)學表達式（1）負載上得到的電壓Uo是輸出電壓波形[例]

某電氣設備采用橋式整流電路整流，電源電壓為220V交流電，需要整流輸出的電壓為

6V，電流為25mA，試求整流二極管參數(shù)。12.1整流電路6[例]某電氣設備采用橋式整流電路整流，電源電壓為220V12.2濾波電路觀察與思考712.2濾波電路觀察與思考7

整流電路輸出電壓向負載供電的同時，也給電容充電。利用電容器的充、放電特性，使輸出電壓平滑。u1u212.2.1電容濾波電路圖12.4橋式整流電容濾波電路

8整流電路輸出電壓向負載供電的同時，也給電容充電。利用電容12.2.1電容濾波電路2．工作原理整流輸出的電壓在向負載供電的同時，也給電容器充電。當充電電壓達到最大值后，u2開始下降，電容器開始向負載電阻放電。如果濾波電容足夠大，而負載的電阻值又不太小的情況下，不但使輸出電壓的波形變得平滑，而且輸出電壓Uo的平均值增大。只要選擇合適的電容器容量C和負載電阻RL的阻值就可得到良好的濾波效果。圖12.4（b）中曲線3、2、1是對應不同容量濾波電容的曲線。在曲線2時，負載兩端電壓的平均值估算Uo=1.2U23．電容濾波電路負載變化不宜過大、無法向負載提供較大的電流912.2.1電容濾波電路2．工作原理9

電感對整流電路輸出電壓中的交流成分呈現(xiàn)較大的阻抗，對直流成分感抗為零，因此，交流成分基本都降落在電感線圈上，而直流成分則降壓在負載電阻上，從而負載上得到平滑的直流電。負載兩端電壓的平均值與橋式整流電路同，為Uo=0.9U2

電感元件體積大，結(jié)構(gòu)復雜，自身電阻也會引起直流電壓和功率損失。它適同于負載電流要求較大且負載變化大的場合。12.2.2

電感濾波電路10電感對整流電路輸出電壓中的交流成分呈現(xiàn)較大的阻

為得到更好的濾波效果，將電感濾波和電容濾波混合使用，構(gòu)成多級濾波電路。

當負載電阻RL較大時，用電阻R代替體積大的電感L，也可得到較好的濾波效果。

(a)為電容、電感構(gòu)成的Π型濾波電路，(b)為電阻、電容組成的Π

型濾波電路。12.2.3

多級濾波電路圖12.6

型濾波電路11為得到更好的濾波效果，將電感濾波和電容濾波混合使用，構(gòu)成用晶閘管取代橋式整流電路中兩個橋臂的整流二極管。通過改變晶閘管觸發(fā)脈沖uG的控制角，以改變晶閘管的導通角度

，從而控制整流輸出電壓的大小

uo。整流輸出電壓波形：橋式半控整流電路：12.3

*晶閘管單相可控整流電路12用晶閘管取代橋式整流電路中兩個橋臂的整流二極管。通過改變晶閘單相橋式半控整流電路的輸出電壓平均值為：

=0，

=

，晶閘管處于全導通狀態(tài)，Uo=0.9U2。

=

，

=0，晶閘管處于全關斷狀態(tài)，Uo=0。所以單相橋式半控整流輸出直流電壓范圍為：00.9U2。輸出電流平均值為：。12.3

*晶閘管單相可控整流電路13單相橋式半控整流電路的輸出電壓平均值為：=0，利用調(diào)整元件(穩(wěn)壓二極管或晶體管)調(diào)節(jié)整流輸出的直流電壓，使電網(wǎng)電壓波動或負載變化時輸出的直流電壓穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路有兩種類型：并聯(lián)型串聯(lián)型12.4*穩(wěn)壓電路圖12.4穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)示意圖14利用調(diào)整元件(穩(wěn)壓二極管或晶體管)調(diào)節(jié)整流輸出的直流電壓穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的特殊二極管。符號：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時工作在反向擊穿區(qū)。在反向擊穿區(qū)，特性曲線很陡峭。特性曲線：

穩(wěn)壓管的工作范圍是在IZminIZmax之間。UZ稱為穩(wěn)定電壓。12.4.1穩(wěn)壓二極管15穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的特殊二極管。符號：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時工由于VZ與RL并聯(lián)，所以稱并聯(lián)型。UO=UI–RI=UI–R(IO+IZ)

當電源電壓波動或負載變化引起輸出電壓變化時，并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程為：UOUOIZIRI

同理可分析UO下降時的穩(wěn)壓過程。輸出電壓UO基本保持不變。R：限流電阻；RL：

負載電阻；UO：輸出電壓；VZ：調(diào)整元件；IO：負載電流；UI：輸入電壓；12.4.2并聯(lián)型穩(wěn)壓電路16由于VZ與RL并聯(lián)，所以稱并聯(lián)型。UO=UI–R：穩(wěn)壓管的限流電阻，并為VT的基極電流提供通路。調(diào)整元件VT與負載RL串聯(lián)。VZ：為調(diào)整管提供穩(wěn)定的基極電位。穩(wěn)壓過程：當電源電壓或負載變化引起輸出電壓下降時，UOVEVB恒定UBE(=VB–VE)IBICRLICUO輸出電壓UO基本保持不變。元件作用：VT：調(diào)整元件，工作在放大區(qū)。反之，若UO增大，經(jīng)電路的調(diào)節(jié)作用，會使UO自動減小，使輸出電壓近似不變。12.4.3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路17R：穩(wěn)壓管的限流電阻，并為VT的基極電流提供通路。調(diào)整元

集成穩(wěn)壓器是用半導體集成技術(shù)將串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的元件集成在一個芯片上。

優(yōu)點是性能穩(wěn)定可靠，使用方便、價格低廉。

常用的有三端式集成穩(wěn)壓器，外形：符號：

CW7800外部引線：管腳1為輸入端，2為輸出端，3為公共端。（b）塑料殼封裝12.4.4集成穩(wěn)壓器18集成穩(wěn)壓器是用半導體集成技術(shù)將串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的元件集成在集成穩(wěn)壓器有兩個系列CW7800系列CW7900系列(1)CW7800系列為正電壓輸出集成穩(wěn)壓器CW7900系列為負電壓輸出集成穩(wěn)壓器。

(2)兩種系列的上部引線排列亦不相同，使用時要特別注意。

(3)具體器件符號的“00”是用數(shù)字代替表示輸出電壓值。如：CW7805輸出穩(wěn)定電壓+5V；CW9805輸出穩(wěn)定電壓-5V。集成穩(wěn)壓管的連接電路：外接C1，C0來完善電路性能。12.4.4集成穩(wěn)壓器19集成穩(wěn)壓器有兩個系列CW7800系列CW7900系列(1ThankYou!20ThankYou!20電工電子技術(shù)與技能（非電類少學時）中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材配套多媒體資源21電工電子技術(shù)與技能（非電類少學時）中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)12整流、濾波及穩(wěn)壓電路12.1整流電路12.2濾波電路12.3晶閘管單相可控整流電路*

12.4穩(wěn)壓電路12342212整流、濾波及穩(wěn)壓電路12.1整流電路12.2濾波電路

1.作用：整流電路是利用二極管或晶閘管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮儞Q成直流電的電路。

2.單相橋式整流電路由變壓器、四只接成電橋形式的二極管和負載電阻組成。12.1整流電路電源變壓器Tr起降壓、隔離市電電源的作用。二極管VD1~VD4起整流作用，所以稱為整流元件。整流電路的負載電阻為RL。圖12.1橋式整流電路及整流波形231.作用：整流電路是利用二極管或晶閘管的單向?qū)щ娦詫⒔涣?2.1整流電路3.橋式整流電路的工作原理（1）輸入電壓為正半周時，A點電位最高，B點電位最低。VD1和VD3正向偏置導通，VD2和VD4反向偏置截止。電流通路為：A→VD1→RL→VD3→B。（2）輸入電壓為負半周時，B點電位最高，A點電位最低。VD2和VD4正向偏置導通，VD1和VD3反向偏置截止。電流通路為：B→VD2→RL→VD4→A。（3）無論輸入電壓是正半周還是負半周，通過負載RL的電流方向始終是從上向下的，波形如圖12.1（b）所示。2412.1整流電路3.橋式整流電路的工作原理（1）輸入電壓4．數(shù)學表達式（1）負載上得到的電壓Uo是輸出電壓波形在一個周期中的平均值:（2）流過負載的電流：（3）流過每個二極管的平均電流：（4）每個二極管承受的反向電壓最大值：12.1整流電路（12.1）（12.2）（12.3）（12.4）254．數(shù)學表達式（1）負載上得到的電壓Uo是輸出電壓波形[例]

某電氣設備采用橋式整流電路整流，電源電壓為220V交流電，需要整流輸出的電壓為

6V，電流為25mA，試求整流二極管參數(shù)。12.1整流電路26[例]某電氣設備采用橋式整流電路整流，電源電壓為220V12.2濾波電路觀察與思考2712.2濾波電路觀察與思考7

整流電路輸出電壓向負載供電的同時，也給電容充電。利用電容器的充、放電特性，使輸出電壓平滑。u1u212.2.1電容濾波電路圖12.4橋式整流電容濾波電路

28整流電路輸出電壓向負載供電的同時，也給電容充電。利用電容12.2.1電容濾波電路2．工作原理整流輸出的電壓在向負載供電的同時，也給電容器充電。當充電電壓達到最大值后，u2開始下降，電容器開始向負載電阻放電。如果濾波電容足夠大，而負載的電阻值又不太小的情況下，不但使輸出電壓的波形變得平滑，而且輸出電壓Uo的平均值增大。只要選擇合適的電容器容量C和負載電阻RL的阻值就可得到良好的濾波效果。圖12.4（b）中曲線3、2、1是對應不同容量濾波電容的曲線。在曲線2時，負載兩端電壓的平均值估算Uo=1.2U23．電容濾波電路負載變化不宜過大、無法向負載提供較大的電流2912.2.1電容濾波電路2．工作原理9

電感對整流電路輸出電壓中的交流成分呈現(xiàn)較大的阻抗，對直流成分感抗為零，因此，交流成分基本都降落在電感線圈上，而直流成分則降壓在負載電阻上，從而負載上得到平滑的直流電。負載兩端電壓的平均值與橋式整流電路同，為Uo=0.9U2

電感元件體積大，結(jié)構(gòu)復雜，自身電阻也會引起直流電壓和功率損失。它適同于負載電流要求較大且負載變化大的場合。12.2.2

電感濾波電路30電感對整流電路輸出電壓中的交流成分呈現(xiàn)較大的阻

為得到更好的濾波效果，將電感濾波和電容濾波混合使用，構(gòu)成多級濾波電路。

當負載電阻RL較大時，用電阻R代替體積大的電感L，也可得到較好的濾波效果。

(a)為電容、電感構(gòu)成的Π型濾波電路，(b)為電阻、電容組成的Π

型濾波電路。12.2.3

多級濾波電路圖12.6

型濾波電路31為得到更好的濾波效果，將電感濾波和電容濾波混合使用，構(gòu)成用晶閘管取代橋式整流電路中兩個橋臂的整流二極管。通過改變晶閘管觸發(fā)脈沖uG的控制角，以改變晶閘管的導通角度

，從而控制整流輸出電壓的大小

uo。整流輸出電壓波形：橋式半控整流電路：12.3

*晶閘管單相可控整流電路32用晶閘管取代橋式整流電路中兩個橋臂的整流二極管。通過改變晶閘單相橋式半控整流電路的輸出電壓平均值為：

=0，

=

，晶閘管處于全導通狀態(tài)，Uo=0.9U2。

=

，

=0，晶閘管處于全關斷狀態(tài)，Uo=0。所以單相橋式半控整流輸出直流電壓范圍為：00.9U2。輸出電流平均值為：。12.3

*晶閘管單相可控整流電路33單相橋式半控整流電路的輸出電壓平均值為：=0，利用調(diào)整元件(穩(wěn)壓二極管或晶體管)調(diào)節(jié)整流輸出的直流電壓，使電網(wǎng)電壓波動或負載變化時輸出的直流電壓穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路有兩種類型：并聯(lián)型串聯(lián)型12.4*穩(wěn)壓電路圖12.4穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)示意圖34利用調(diào)整元件(穩(wěn)壓二極管或晶體管)調(diào)節(jié)整流輸出的直流電壓穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的特殊二極管。符號：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時工作在反向擊穿區(qū)。在反向擊穿區(qū)，特性曲線很陡峭。特性曲線：

穩(wěn)壓管的工作范圍是在IZminIZmax之間。UZ稱為穩(wěn)定電壓。12.4.1穩(wěn)壓二極管35穩(wěn)壓二極管是一種能穩(wěn)定電壓的特殊二極管。符號：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時工由于VZ與RL并聯(lián)，所以稱并聯(lián)型。UO=UI–RI=UI–R(IO+IZ)

當電源電壓波動或負載變化引起輸出電壓變化時，并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程為：UOUOIZIRI

同理可分析UO下降時的穩(wěn)壓過程。輸出電壓UO基本保持不變。R：限流電阻；RL：

負載電阻；UO：輸出電壓；VZ：調(diào)整元件；IO：負載電流；UI：輸入電壓；12.4.2并聯(lián)型穩(wěn)壓電路36由于VZ與RL并聯(lián)，所以稱并聯(lián)型。UO=UI–R：穩(wěn)壓管的限流電阻，并為VT的