二极管整流及滤波电路

二极管整流及滤波电路整流电路是直流电源的核心，它是利用二极管的单向导电性，将输入的交流电压转换为脉动的直流电压。脉动的直流电压不能满足大多数电路的需要，因此在整流电路后面要加一个滤波电路，滤波电路的作用是将脉动的直流电压转化为平滑的直流电压。常用的电路有半波整流电路、半波整流滤波电路、桥式整流电路、桥式整流滤波电路。一、半波整流电路1、电路组成单相半波整流电路是由电源变压器T、整理流二极管VT、负载RL构成。电路图如下图所示(b)电路原理图(b)电路原理图2、半波整流电路的工作过程①当u为正半周时，a端电位髙于b端电位，二极管VD正向偏置2而导通，电流i由a端->VD->R b端，自上而下流过R,在L L LR上得到一个极性为上正下负的电压U。若不计二极管的正向压降，L L此期间负载上电压u=u。L2②当u为负半周时，b端电位髙于a端电位，二极管VD反向偏2置而截止，若不计二极管的反向漏电路，此期间无电流通过R负载L，上的电压u=0。L取踪示渡器显示屏fU「 半波整流波形UL由图可见，在交流电的一个周期内，二极管有半个周期导通，另半个周期截止，在负载电阻R上的脉动直流电压波形是交流电压的一L半，故称为单相半波整流。3、负载上直流电压与直流电流的估算(1)负载上直流电压UL负载R上的半波脉动直流电压平均值可用直流电压表直接测L得，也可按下式直接求得U二0.45U(式中，U为变压器二次电压有效值)L 2 2(2)负载上直流电流IL流过负载R上的直流电流为 一二卜二0.45卜L L4、二极管上的最大整流电路和最高反向工作电压二极管上的最大整流电路FMDL二极管上的最大整流电路FMDL二极管上承受的最高反向工作电压 URM=J2u2RM 25、整流二极管的选择因为整流二极管与负载是串联的，所以流经二极管的电流I（平D均值）与负载上的直流电流I相等，故选用二极管时要求其L最大整流电流 IFM-ID=ILFM D L二极管承受的最大反向工作电压是发生在u2达到最大值时，即最高反向工作电压 URM-J2u2RM 2例：有一直流负载，电阻为1.5k，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U=RI=1.5x103x10x10-3V=15VL LL由于ul=0.45U2，变压器二次电压的有效值为U15U= —=VQ33V2 0.45 0.45二极管承受的最大反向工作电压为J2J〜1.41x33V=47V根据求得的参数，查阅整流二极管的参数手册，可选择I=1000mA、U=50V的2CZ82B型整流二极管，或选用符合条件的其FMRM他型号的二极管，如1N4001、1N4002。

二、半波整流滤波电路1、电路组成单相半波整流电路是由电源变压器T、整理流二极管VT、负载RL及电容C构成。电路图如下图所示(a)电路原理图(a)电路原理图2、负载上直流电压与直流电流的估算(1)负载上直流电压(式中，u为变压器二次电压有效值)2(2)负载上直流电流IU

——LU

——LRL流过负载R上的直流电流为L3、二极管上的最大整流电路和最高反向工作电压二极管上的最大整流电路D LFM二极管上的最大整流电路D LFM二极管上承受的最高反向工作电压 U=2Q2RM 24、整流二极管的选择因为整流二极管与负载是串联的，所以流经二极管的电流I(平D均值)与负载上的直流电流I相等，故选用二极管时要求其L

最大整流电流 IFM-ID=ILFM D L二极管承受的最大反向工作电压是发生在U达到最大值时，即2最高反向工作电压URM>2J2u2RM 2三、单相桥式整流电路1、电路组成单相半波整流电路是由电源变压器T、四个整流二极管VT、负载R构成。电路图如下图所示LVD3VD—VD4(a)电路原理图VD3VD—VD4(a)电路原理图(a)简化画法2、桥式整流电的工作过程①当u为正半周时，a端为正、b端为负，这时VD1、VD3导通，2VD2、VD4截止，电流IL由a端髙于b端电位，二极管VD正向偏置而导通，电流i由a端一>VD1—VD3—b端，如图中虚线所示。此电流经负载R时，在R上形成了上正下负的输出电压。L Lu2为正半周时的流程图u2为正半周时的流程图u为正半周时的波形图2②当u为负半周时，a端为负、b端为正，这时VD2、VD4导通，2VD1、VD3截止，电流I由b端—VD2->R->VD4->a，如图中箭L L头如所示。此电流经负载R的方向和u正半周方向方向一致，同样L 2在R上形成了上正下负的输出电压。Laau为负半周时的流程图2U1u为负半周时的波形图 ▲ ▲U1u为负半周时的波形图 ▲ ▲wtUlWtWt负载上整流的全波波形图3、负载上直流电压与直流电流的估算（1）负载上直流电压ULU二0.9U （式中，U为变压器二次电压有效值）L 2 2（2）负载上直流电流IL流过负载Rl上的直流电流为 一二A二0.9春L L4、二极管上的最大整流电路和最高反向工作电压二极管上的最大整流电路二极管上的最大整流电路二极管上承受的最高反向工作电压 u=J2u2RM 25、整流二极管的选择因为整流二极管与负载是串联的，所以流经二极管的电流I（平D均值）与负载上的直流电流I相等，故选用二极管时要求其L最大整流电流最大整流电流二极管承受的最大反向工作电压是发生在u2达到最大值时，即最高反向工作电压 u u2RM 2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。解：由U二0.9U可得变压器二次电压有效值为L 2U二・二—V沁6.7V2 0.9 0.9通过二极管的平均电流I二I二x0.4二0.2A二200mAD2L2二极管承受的最高反向工作电压材2U沁9.4V2根据求得的参数，查阅整流二极管的参数手册，可选择I=300mA、U=10V的2CZ56A型整流二极管，或选用符合条件的其他FM RM型号的二极管，如1N4001。四、桥式整流滤波电路1、电路组成单相半波整流电路是由电源变压器T、四个整流二极管VT、负载R及电容C构成。电容滤波电路也是最简单的滤波电路，其结构是在L整流电路的负载两端并联一较大容量的电解电容，利于电容两端电压不能突变的特性，在电容充放电过程中使输出电压趋于平滑。桥式整流电容滤波电路原理图2、工作过程电容C接入电路，假设开始时电容上的电压零，接通电源后u从2

零开始增大，整流输出的电压在向负载R供电的同时，也给电容C供L电。当充电电压达到最大值后，u开始下降，于是电容C开始通过负2载电阻放电，维持负载两端电压缓慢下降，如此循环下去，使输出压的脉动成分减小，平均值增大，从而达到滤波的目的。（a）无滤波电容时的输出电压电压（b）有滤波电容时的输出（a）无滤波电容时的输出电压电压（b）有滤波电容时的输出特别强调：用电解电容作为滤波电容时，其正负极性不允许接反，否则会加大电容的漏电，引起温度上升使电容爆裂。滤波电容C的取值，工程上一般按经验公式计算，应当取RC=（3〜5）T/2（T为变压器二次电压u2的周期）L3、负载上直流电压与直流电流的估算（1）负载上直流电压ULU二1.2U （式中，U为变压器二次电压有效值）L 2 2（2）负载上直流电流IL流过负载Rl上的直流电流为 一二Url二1.2AL L4、二极管上的最大整流电路和最高反向工作电压二极管上的最大整流电路二极管上的最大整流电路二极管上承受的最高反向工作电压 Urm=JR。RM 25、整流二极管的选择

最大整流电流FM最大整流电流FM二极管承受的最大反向工作电压是发生在u2达到最大值时，即最高反向工作电压 URM>RM 2例：有一个桥式整流电容滤波电路，如上图所示，电源由220V50HZ的交流电压经变压器降压供电，负载电阻Rl为40，输出直流