2022-2023学年高二物理竞赛课件：二极管整流电路

二极管整流电路 滤波 整流 变压 交流 电源 负 载 O t u O t u O t u O t u O t u 220 V 单向脉动 直流电压 合适的 交流电压 比较平滑的直流电 稳定的直流电 稳压 二极管整流电路 RL io VD4 VD3 VD2 VD1 + u  + uo  承受反压截止 ～ u正半周： VD1和VD3导通，VD2和VD4截止。 1.工作原理 RL VD4 VD3 VD2 io VD1 + u  + uo  u负半周： ～ 承受反压截止 VD2 和 VD4导通, VD1和 VD3 截止。 工作原理 输入负半周 VD3 RL VD4 VD2 VD1 ~ u + uo  io io RL VD4 VD3 VD2 VD1 u ~ + uo  输入正半周 t o t o t o t o  2 3  2 3   2 2 3 3 uo u uD iD= io VD2、4 VD1、3 输出uo和io是单方向全波脉动波形 工作原理 1) 整流输出电压平均值 t o t o t o t o  2 3  2 3   2 2 3 3 uO u uD iD= io 2) 流过负载电阻的电流 平均值 2.电压电流计算 5) 变压器二次电流有效值与整流电流平均值的关系 3) 二极管平均电流 4) 二极管最高反向电压 t o t o t o t o  2 3  2 3   2 2 3 3 uO u uD iD= io 电压电流计算 例5 单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL =50，负载电压Uo=100V。试求变压器的电压比和容量，并选择二极管。 解：变压器二次电压的有效值 考虑到变压器二次绕组及二极管上的压降，变压器二次电压一般应高出计算值5% ~10%，即U＝1111.1122V。 变压器电压比 整流电流平均值 变压器二次侧电流有效值 电压电流计算 变压器容量 每只二极管承受的最高反向电压 流过每只二极管的平均电流值 为使整流电路工作安全起见，在选择二极管时，二极管的最大整流电流IOM应大于二极管中流过的电流平均值IDF，二极管的反向工作电压URM应比二极管在电路中承受的最高反向电压UDRM大一倍左右。 查附录B，二极管选用2CZ12D(3A，300V)，或者2CZ12E(3A，400V)。 电压电流计算 io + uo  RL VD1 VD4 VD3 VD2  + u  一、电容滤波电路 电容 充电 电容 放电 u正半周VD1和VD3导通给负载供电，另一方面给电容C充电, u达到最大值时，电容两端电压uC也达到最大值。 u从最大值开始下降，当u小于uC时，VD1和VD3截止， 电容C 向 RL 放电。 经C滤波后 uo 的波形脉动减小，变得平滑。 C + uC _ 6.3 滤波电路 u t uo t 无滤波电容 时的波形 有滤波电容 时的波形 u上升， u大于电容上的 电压uC，u对电容充电， uo= uC u u下降， u小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uC按指数 规律下降，时间常数 = RL C 电容滤波电路 空载( RL = ) 时 当输出电流很大（RL 很小）时，Uo接近于无滤波电容时的输出 整流电路的外特性曲线：输出电压Uo与输出电流Io（即负载电流）的变化关系曲线。 与无电容滤波时比较，有电容滤波时输出电压受负载电阻变化的影响较大，即外特性差，也就是电容滤波电路带负载的能力较差。 Uo Io 无电容 滤波 有电容 滤波 电容滤波电路输出电压平均值的大小与电容放电的时间常数RLC有关。 随着负载增加（RL减小，Io增大），时间常数RLC 减小，Uo减小。 电容滤波电路 12 无电容滤波在负载重时，有一部分电压降在线路上了 $