福建省中职学校——二极管的整流电路（应用）3

二极管整流及滤波电路 概念与计算综合 单相半波整流电路 01 Part One 课前导入 一起来学习如何将市电220V, 50HZ的交流电变换成低压直流电一单相半波整流电路。 单相半波整流电路基本知识 一、什么是整流 整流——将交流电转换成脉动直流电的过程。 整流电路——实现这种功能的电路 方向不变，但大小随时间变化 单相半波整流电路组成及原理图 单相半波整流电路由电源变压器T的副边绕组、整流二极管VD和负载RL串联组成。 降压 整流 变压器：高压电变为低压电 二极管：实现整流作用 RL：负载等效电阻 单相半波整流电路整流原理 设变压器副边感应交流电压为式中，U2为交流电压的有效值。 因为交流电的方向是随时间变化的，因此整流过程按u2正、负两个半周来分析。 单相半波整流电路整流原理 在交流电压u2的正半周 (0~π) 此时二极管VD正偏导通。 电流IL流通的路径:a——VD——RL——b 单相半波整流电路整流原理 在交流电压u2的负半周 (π~2π) 此时二极管VD反偏截止。负载上的电流、电压均为零。 单相半波整流电路的波形 0 0 t t u2 uo 结论 在交流电的一个周期内，二极管在半个周期导通，半个周期截止，输出波形为输入波形的一半。故电路称为半波整流电路。 实战演练1 图示电路图中，设VD为理想二极管，输入电压ui按正弦规律变化，则在输入电压的负半周，输出电压：（ ）。 A.uo=ui B.uo=0 C.uo=-ui D.uo=ui A 负载上直流电压与直流电流的估算 实战演练2 例：单相半波整流电路的变压器二次电压为15V,负载电阻RL为10Ω，试计算: (1)UL。 (2)负载上通过的电流IL。 实战演练2 例：单相半波整流电路的变压器二次电压为15V,负载电阻RL为10Ω，试计算: (1)UL。 (2)负载上通过的电流IL。 实战演练3 例：单相半波整流电路5.4V,负载电阻为300Ω，试计算: (1)变压器二次电压U2。 (2)负载上通过的电流IL。 实战演练3 例：单相半波整流电路5.4V,负载电阻为300Ω，试计算: (1)变压器二次电压U2。 (2)负载上通过的电流IL。 实战演练4 例：试设计一台输出电压为24V，输出电流为2A的直流电源，电路形式可以采用半波整流，试确定电路形式的变压器二次侧电压U2、流过每只二极管的平均电流ID。 实战演练4 例：试设计一台输出电压为24V，输出电流为2A的直流电源，电路形式可以采用半波整流，试确定电路形式的变压器二次侧电压U2、流过每只二极管的平均电流ID。 整流二极管的选择 整流二极管与负载是串联的,如图所示，所以流经二极管的电流ID（平均值）与IL负载电流相等，故选用二极管时要求其 （1-2-3） 二极管承受的最大反向电压是发生在u2达到最大值时，即 （1-2-4） 根据最大整流电流和最高反向工作电压的计算值，查阅有关半导体器件手册,选用合适的二极管型号使其额定值大于计算值。 实战演练5 例：有一直流负载，电阻为1.5kΩ，要求工作电流为10mA，如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择适当的整流二极管。 实战演练5 例：有一直流负载，电阻为1.5kΩ，要求工作电流为10mA，如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择适当的整流二极管。 解:因为UL=RLIL=1.5×103×10×10－3V=15V由 UL=0.45U2 ，变压器二次电压的有效值为 二极管承受的最大反向电压为 根据求得的参数，查阅整流二极管参数手册，可选择IFM=100mA，URM=50V的2CZ82B型整流二极管，或选用符合条件的其他型号二极管，如1N4001、1N4002等。 U2= V≈33V = U2=1.41×33V≈47V URM= 思考：将二极管的极性 对调，波形怎样？ 单相全波整流电路 02 Part One 单相全波整流电路 半波整流电路的特点是结构简单，但电压利用率比较低（约45%）、输出直流电压低，电流小，输出波形脉动大。如何改善这些不足呢？ 如何提高半波整流电源利用率常见的整流电桥有全波整流或桥式整流。 半波整流后，因为丢弃了交流电的一半波形，所以输出电压大致约为原电压的一半，比如输入为24V交流电压，经半波整流后，输出直流电压约为12V。 全波整流和桥式整流使交流电的两个周期都得到了利用，这就提高了整流器的效率，并使已整电流易于平滑。因此在整流器中广泛地应用着全波整流和桥式整流。 单相全波整流电路组成及电路图 单相全波整流电路是由两个单相半波整流电路组成，变压器的二次绕组的中心抽头把U2分成两个大小相等，方向相反的U21和U22。 单相全波整流电路工作原理 在正弦交电流电源的正半周，VD1处于正向导通状态，VD2处于反向截止，电流经VD1、负载电阻RL，回到变压器中心抽头中点，构成回路，因此负载得到半波整流电压和电流。 单相全波整流电路工作原理 在正弦交电流电源负半周时，VD2导通，VD1截止。电流经VD2、负载电阻RL，回到变压器中心抽头中点，因此，负载RL又得到半波整流电压和电流。这两个工作状态合起来为一个周期，也叫全波整流电路。 单相全波整流电路的波形 单相全波整流电路参数计算 单相全波整流电路参数计算 4.二极管的最高反向工作电压 实战演练 例：有一直流负载，需要直流电压UL=60V，直流电流IL=4A，若采用变压器中心抽头式全波整流电路，求二次电压及选择合适的二极管？ 实战演练 例：有一直流负载，需要直流电压UL=60V，直流电流IL=4A，若采用变压器中心抽头式全波整流电路，求二次电压及选择合适的二极管？ 根据求得的参数，查阅整流二极管参数手册，可选择IFM=3A，URM=200V的1N5402型整流二极管两只。 单相全波整流电路应用 优点：电源利用率高、输出电压高、脉动小。 缺点：对变压器、二极管的要求较高(变压器的利用率不高，整流二极管承受的最大反向电压较高）。 电路应用：电脑音箱电源电路、小黑白电视机电源电路 答疑时间到 本节内容结束！ $$