二极管整流电路

1、一、 基本概念电子设备和自动控制装置中需要直流电源供电，而目前电能主要以交流电形式供电。目前都采用单向导电性电子元器件（如二极管）将直流电变换为直流电。通常把交流电变换成直流电的这种装置成为半导体直流稳压电源。半导体直流稳压电源主要由整流变压器、二极管整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成，如图1.4.1所示。 整流变压器：整流变压器将交流电源电压变换成整流电路所需的交流电压。(返回)二极管整流电路：二极管整流电路把交流电压变换为单向脉动电压。(返回)滤波电路：滤波电路滤去单向脉动电压中的交流成分，得到较平滑的直流电压。(返回)稳压电路：稳压电路将较平滑的直流电压转换为近似恒定的电压。(返回)

2、图1.4.1半导体直流稳压电源1、单相半波整流电路单相半波整流电路由整流变压器Tr、二极管D及负载RL组成，如图1.4.2所示。设电源电压的正弦波为 其波形如图1.4.3（a）所示。输出电压的波形和输入电压的波形相同，如图1.4.3（b）所示。 单相半波直流电压在一个周期的平均值为 意义：表明整流电压平均值与交流电压有效值之间的关系。图1.4.2单相半波整流电路图1.4.3输入输出电压波形2、单相桥式整流电路单相半波整流电路结构简单，存在缺点：只利用了电源的半个周期，整流输出电压低、脉动幅度较大和变压器利用率低。为了克服这些缺点，可以采用全波整流电路，如图1.4.4（a）所示。电路的结构是由四

3、个二极管联接电桥的形式，也称为单相桥式整流电路。图1.4.4（b）是图1.4.4（a）所示电路的简化画法。电压和电流的波形如图1.4.5所示。 图1.4.4全波整流电路图1.4.5电压和电流的波形全波整流电路输出电压的平均值为 负载电阻RL中电流的平均值为 通过每个二极管的平均电流是负载电流平均值的一半，即 每个二极管承受的最高反向电压与半波整流电路相同，即 应用：选择桥式整流电路的整流二极管，应满足二极管的增大整流电流，二极管的最高反向电压。实际应用中选择整流二极管封装在一起制造的单相整流桥和三相整流桥模块。3、三相桥式整流电路对于大功率整流和获得脉动长度更小的整流电压，通常采用如图1.4.

4、6 所示的三相桥式整流电路。其中各二极管随电源电压的变化而轮流导通的次序和负载电压的变化波形，如图1.4.7 所示。 图1.4.6三相桥式整流电路图1.4.7二极管导通次序负载电压的平均值 式中为变压器副边电压的有效值。 负载电流的平均值为 流过每个管的平均电流为 每个二极管所承受的最高反向为变压器副边线电压的幅值，即 4、滤波电路对电子仪器和自动控制设备来说，前面介绍的整流电压不宜用做直流电源。必须在整流电路的输出端加上滤波电路，使脉动电压变成平滑的、接近于理想的直流电压。滤波电路的形式有多种，所用元件或为电容、或为电感、或两者都用。 电容滤波电路在小功率电子设备中得以广泛的应用。具有滤波电

5、路的单相桥式整流电路如图1.4.8（a）所示。输出电压和电流的波形如图1.4.8（b） 所示。 图1.4.8电容滤波电路及输出波形 电路特点：输出电压的谐波分量减少，波形平滑，平均值提高。同时二极管的导通角减小，半波整流时二极管截至所承受的最高反向电压加倍。 输出电压为： 滤波电容C为： 二、分析步骤 分析和计算二极管整流电路和滤波电路时，首先应判断整流电路的类型，然后根据不同类型电路的工作原理和计算公式，分别计算出所选用二极管和滤波电容器所满足的参数。最后根据这些参数选择具体型号。三、注意事项 在实际应用中，整流电路通常采用整流模块，因此在学习过程中，应注重对各种电路工作原理的分析。 四、应

6、用举例例题1.4.1要求设计一单相桥式整流电路，其输出直流电压110V和直流电流3A。试求：（1）变压器副边电压和电流；（2）二极管所承受的最高反向电压；（3）选择合适的二极管。（答案） 解： （1）变压器副边电压的有效值为 V考虑到二极管的正向压降及电源变压器副边的阻抗压降，副边空载电压应略大（约10），设 V变压器副边电流的有效值为 A（2）二极管承受的最高反向电压为 V通过二极管的电流平均值为 A（3）查手册，可以选用整流二极管为2CZ12D型（3A,300V）。 (返回)例题1.4.2某单相桥式电容滤波整流电路，负载电阻RL=150,要求输出电压V，交流电源的频率 f = 50Hz。试求： （1）变压器副边电压和电流的有效值；（2）选择整流二极管和滤波电容。（答案） 解：（1）变压器副边电压和电流的有效值分别为 V A（2）选择整流二极管 流过二极管的平均电流为 A二极管所承受的最大反向电压