整流滤波稳压电路

1、实验原理分析实验内容介绍整流滤波稳压电路连接与测试 电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：电源的方框图如图所示。电源的方框图如图所示。 整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减滤波电路是将脉动直流中的交流

2、成分滤除，减少交流成分，增加直流成分少交流成分，增加直流成分。 稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。进一步稳定直流电压。 单相桥式整流电路(1) (1) 工作原理工作原理 单相桥式整流电路是最单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图所示。电路，其电路如图所示。（a）桥式整流电路）桥式整流电路 （b）波形图）波形图 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 在分析整流电路工作原理时，整流电路在分析整流电路工作原理时，整流电路 中的二极管是作为中的二极管是作为开关运用，具有单向导电开关运用，具有单向

3、导电性。性。根据图根据图 (a)的电路图可知：的电路图可知： 当正半周时二极管当正半周时二极管D1、D3导通，在负载导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管当负半周时二极管D2、D4导通，在负载导通，在负载电阻上得到正弦波仍是正半周。单相桥式整电阻上得到正弦波仍是正半周。单相桥式整流电路的波形图见图流电路的波形图见图 (b)。 根据图（根据图（b）可知，输出电压是单相脉动电压。通常）可知，输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压输出平均电压为：为：（2 2）参数计算）参数计算2202LO9 .02

4、2dsin21VVttVVV 流过负载的平均电流为L2L2L9 . 022RVRVIL2L2LD45. 022RVRVII流过二极管的流过二极管的平均电流平均电流为为2Rmax2VV二极管所承受的二极管所承受的最大反向电压最大反向电压（3 3）单相桥式整流电路的负载特性曲线）单相桥式整流电路的负载特性曲线 单相桥式整流电路的负载特性曲线是指单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线输出电压与负载电流之间的关系曲线)(OOIfV 该曲线如图该曲线如图所示。曲线的斜所示。曲线的斜率代表了整流电率代表了整流电路的内阻。路的内阻。单相桥式整流电路单相桥式整流电路 的负载特性曲线

5、的负载特性曲线单相半波整流电路单相半波整流电路(a)(a)电路图电路图 (b)(b)波形图波形图 图图15.04 15.04 单相半波整流电路单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流单相整流电路除桥式整流电路外，还有单相半波和全波电路外，还有单相半波和全波两种形式。单相半波整流电路两种形式。单相半波整流电路如图如图(a)(a)所示，波形图如图所示，波形图如图 (b)(b)所示。所示。 根据图可知，输出电压在一个工频周根据图可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。负载上是半个正弦波。负载上输出平均电压输出平均电压为：为：22

6、02LO45.02)d(sin221VVttVVVL2L2LD45.02RVRVII流过负载和二极管的流过负载和二极管的平均电流平均电流为为2Rmax2VV二极管所承受的二极管所承受的最大反向电压最大反向电压 注意注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。，整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有交流量，又有直流量，通常对整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）输入（交流）-用有效值或最大值；用有效值或最大值； 输出（交直流）输出（交直流）-用平均值；用平均值； 整流管正向电流整流管正向电流-用平均值；用平均值； 整流管反向电压整流管反向电压-用最大值。用最大值。 单相桥

7、式整流电路的变压器中只有交流电流单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。整流电路，故广泛应用于直流电源之中。电容滤波电路电容滤波电路 (1)(1)滤波的基本概念滤波的基本概念 滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗利用电抗性

8、元件对交、直流阻抗的不同，的不同，实现滤波。实现滤波。电容器电容器C对直流开路，对对直流开路，对交流阻抗小，所以交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电应该并联在负载两端。电感器感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。善了直流电压的质量。 （2 2）电容滤波电路）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路

9、为例来说现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图所示，在负载电阻上并联明。电容滤波电路如图所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容了一个滤波电容C。电容滤波电路电容滤波电路 当当v2到达到达90时时，v2开始下开始下降。先假设二极管关断，电容降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载就要以指数规律向负载L放电。放电。指数放电起始点的放电速率很大。指数放电起始点的放电速率很大。(3)(3)滤波原理滤波原理 若电路处于正半周，二极管若电路处于正半周，二极管D D1 1、D D3 3导通，变压器次端电压导通，变压器次端电压v v2 2给电容器给电容器C C 充电。此时充电。此时C

10、C 相当于并联在相当于并联在v v2 2上，所以输出波形同上，所以输出波形同v v2 2 ，是正弦形。，是正弦形。电容滤波波形图 所以，在所以，在t1到到t2时刻，二极管导时刻，二极管导电，电，充电，充电，vC=vL 按正弦规律变化按正弦规律变化；t2到到t3时刻二极管关断，时刻二极管关断，vC=vL按指按指数曲线下降，放电时间常数为数曲线下降，放电时间常数为RLC。电容滤波过程见图。电容滤波过程见图。 在刚过在刚过90时时，正弦曲线下降的，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过速率很慢。所以刚过90时二极管仍然时二极管仍然导通。导通。在超过在超过90后的某个点后的某个点，正弦曲线，正弦曲线下降的速

11、率越来越快，当刚超过指数曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。起始放电速率时，二极管关断。需要指出的是，当放电时间常数需要指出的是，当放电时间常数RLC增加时，增加时，t1点要右移，点要右移， t2点点 要左移，二极管关断时间加要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线长，导通角减小，见曲线3；反；反之，之，RLC减少时，导通角增加。减少时，导通角增加。显然，当显然，当L很小，即很小，即IL很大时，很大时，电容滤波的效果不好，电容滤波的效果不好，见图见图滤波曲线滤波曲线中的中的2。反。反之，当之，当L很大，即很大，即IL很小时，很小时，尽管尽管C较小较小, RLC仍很大仍很大,电容滤电容滤波的效果也很好，见滤波曲线波的效果也很好，见滤波曲线中的中的3。所以电容滤波适合输出。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。电流较小的场合。电容滤波的