福建省中职——二极管的整流电路（应用）4

二极管整流及滤波电路 概念和计算 单相桥式整流电路 组成、原理、参数计算 01 Part One 单相桥式整流电路组成及电路图 单相桥式整流电路由电源变压器和四个同型号的二极管接成电桥形式组成，桥路的一对角点接变压器的二次绕组，另一对角点接负载。电路原理及简化画法如图所示。 单相桥式整流电路工作原理 当变压器二次侧电压为正半周时，即1端电压为正，3端电压为负，二极管VD1、VD3承受正向电压而导通，二极管VD2、VD4承受反向电压而截止。电流流向：1——VD1——RL——VD3——3完成回路，于是负载RL上得到一组半波电压。 单相桥式整流电路工作原理 当变压器二次侧电压为负半周时，即1端电压为负，3端电压为正，二极管VD2、VD4承受正向电压而导通，二极管VD1、VD3承受反向电压而截止。电流流向：+——VD4——RL——VD1—— -完成回路，于是负载RL上又得到一组与正半周方向相同的半波电压。这样，负载RL上得到了两个半波。 单相桥式整流电路波形 单相桥式整流电路参数计算 单相桥式整流电路参数计算 4.二极管的最高反向工作电压 实战演练 例：有一直流负载需直流电压6V，直流电流0.4A，如果采用单相桥式整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择整流二极管的型号。 实战演练 例：有一直流负载需直流电压6V，直流电流0.4A，如果采用单相桥式整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择整流二极管的型号。 根据以上求得的参数，查阅整流二极管参数手册，可选择IFM=300mA，URM=10V的2CZ56A型整流二极管，或者选用符号条件的其他型号二极管，如1N4001等。 解： 由UL=0.9U2，可得变压器二次电压的有效值为 U2= = V≈6.7V 通过二极管的平均电流IF= IL= ×0.4A=0.2A=200mA 二极管承受的反向电压 URM= U2=9.4V 单相桥式整流电路区别 电源里所使用的全波整流和桥式整流，它们两者都属于全波整流，只是实现的方式不一样。桥式整流需要使用四只二极管，每一只是电桥的一个臂，首尾相接构成一个环，输入与输出不能对换；而全波整流则只需要使用两只二极管，两者输出端相连，输入端则分别连在变压器的两端，从结构上来说比起桥式整流要更为简单。 不过全波整流需要使用中心抽头型的变压器，这样它才可以实现全波整流，桥式整流则无这个要求。而单从输出波形来说，全波整流和桥式整流在输出波形上也是完全可以做到相同的，因此从结果来看，半桥整流和全桥整流并无太大差别。 单相桥式整流电容滤波电路 组成、原理、参数计算 02 Part One 单相桥式整流电容滤波电路基本知识 一、什么是滤波 整流电路是利用二极管的单向导电性把交流电变为脉动的直流电， 完成这一任务的电路称为滤波电路，也称为滤波器。 其中含有很大的交流成分。 滤除它的交流成分就称为滤波， 单相桥式整流电容滤波电路基本知识 二、滤波电路的作用 滤波电路的作用是指只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过。 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波（滤除干扰信号，留下有用信号），一般由电抗元件组成，它可以减小脉动的直流电压中的交流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得相对平滑。如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，亦或者由电容、电感组成而成的各种复式滤波电路。 单相桥式整流电容滤波电路组成及电路图 电路结构是在整流电路的负载两端并联一较大容量的电解电容器。利用电容器对电压的充、放电作用使输出电压趋于平滑。 单相桥式整流电容滤波电路原理 当交流电正半周电压值大于电容两端电压时给电容充电，直到电压峰值，当交流电电压低于电容电压时，电容放电向负载提供电流，电容电压下降速度按指数规律，当交流电压又高于电容电压时，电源又开始为电容充电，如此循环往复，使输出电压波纹(Ripple)减小。 二极管导通 uo 　　　　　　　　 　　　　　　　 二极管截止 0 T/2 T 3T/2 t 放电时间常数Ʈ=RLC，在RL不变的情况下，C越大，Ʈ越大，则电容放电较慢，波形越平滑。 滤波电容 C1 的容量越大，负载 RL上的交流成分越小，滤波效果就越好。 波形图对比 1.单相半波整流波形图 （1）不加滤波电容的情况下 波形图对比 1.单相半波整流波形图 （1）加入10uF电容的情况下 波形图对比 1.单相半波整流波形图 （1）加入1000uF电容的情况下 波形图对比 2.单相全波整流波形图 （1）未加入电容的情况下 波形图对比 2.单相全波整流波形图 （1）加入10uF电容的情况下 波形图对比 2.单相全波整流波形图 （1）加入1000uF电容的情况下 波形图对比 3.单相桥式整流波形图 （1）未加入电容的情况下 波形图对比 3.单相桥式整流波形图 （1）加入10uF电容的情况下 波形图对比 3.单相桥式整流波形图 （1）加入1000uF电容的情况下 单相桥式整流电容滤波电路参数计算 整流电路接入滤波电容时，通常输出电压可按下面的经验公式估算： 1.半波整流电容滤波 （1-2-9） 2.桥式整流电容滤波 （1-2-10） 3.空载时（负载开路） （1-2-11） 单相桥式整流电路参数计算 5.二极管的最高反向工作电压 实战演练 例：桥式整流滤波电路如图所示，已知U2=20V，RL=47Ω，C=1000uF。现在用直流电压表测量输出电压UL，问出现以下几种情况时UL为多少? (1)电路正常工作时； (2)RL断开时； (3)C断开时； (4)VD2断开时； (5)VD2、C同时断开时。 单相桥式整流电感滤波电路 概念、电路组成 03 Part One 单相桥式整流电感滤波电路 电路结构：在整流电路与负载之间串联一个电感L就构成了电感滤波电路。 由于电感线圈直流电阻较小，而交流感抗（XL=2πfL）很大，因此直流成分流过电感后基本没什么损失，交流分量很大部分降落在电感上，从而降低了输出电压中的脉动成分。 随着电感量的增加，阻止交流电通过的作用越强，滤波作用也越强，输出电压中的交流成分就越小。（电感滤波电路适用于大电流负载） 复式滤波电路 概念、电路组成 04 Part One LC滤波电路 电感滤波和LC滤波电路均克服了整流管电流较大的缺点，与电容滤波电路相比，UO（AV）较低，体积、重量大为增加。 适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。 LC-π型滤波电路 LC-π型滤波电路输出波形更加平滑，输出直流电压提高了。 适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。 LC-π型滤波电路 在负载较轻时，常采用电阻代替笨重的电感，同样可以获得脉动很小的输出电压。 缺点：R上有直流压降，只适用于负载电流较小的场合。 LOGO 负载电流较小时，可采用电容滤波； 负载电流较大时，可采用电感滤波； 对滤波电路要求较高时，可采用复式滤波。 随堂练习 1.整流就是把 流电变换成 流电的过程。 2.电源电路中的滤波是指把 成分的信号去除，使电源更加平稳。 3.滤波电路是在整流电路中增加 或者 元件滤除交流成分的。 4.半波整流电路简单，电压波动大，但整流出来的电压纹波系数 。 5.桥式整流电路的优点是效率高，纹波系数 ，因而得到了广泛的应用。 交 直 交流 电容 电感 大 小 答疑时间到 本节内容结束！ $$