《整流滤波电路》PPT课件.ppt

1、10.1 整流与滤波电路,1.半波整流电路,二极管导通，忽略二极管正向压降， uo=u2,为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,二极管截止, uo=0,u2 0 时:,u20时:,一. 单相整流电路,单相半波整流电压波形,输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：,Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL,二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：,2.全波整流电路,原理：,变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2,当u2正半周时， D1导通， D2截止。,当u2负半周时， D2导通， D1截止。,单相全波整流电压波形,+

2、,忽略二极管正向压降,输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：,Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL,二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：,二极管上的平均电流：,二极管承受的最高反向电压：,3. 桥式整流电路,组成：由四个二极管组成桥路,u2正半周时电流通路,D1 、D4导通， D2、D3截止,u2负半周时电流通路,D2、D3 导通， D1 、D4截止,集成硅整流桥：,4. 整流电路的主要参数,负载电压 Uo的平均值为:,负载上的(平均)电流:,(1)整流输出电压的平均值,S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越小越好。,（2）脉动系数,用傅氏级数对

3、全波整流的输出 uo 分解后可得:,平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管的主要依据。,例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。,二极管截止时两端承受的最大反向电压：,(3)二极管平均电流与反向峰值电压,（选购时：二极管额定电流 2ID),（选购时：最大反向电压 2URM),10.3 滤波电路,交流 电压,脉动 直流电压,直流 电压,经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分，但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分，使其更接近于直流。,滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利用其对电压、电流的储能特性

4、达到滤波的目的。,一、电容滤波电路,电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。其结构为在整流电路的输出端并联一较大容量的电解电容，利用电容对电压的充放电作用使输出电压趋于平滑。该形式电路多用于小功率电源电路中。,1电容滤波原理,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,当RL未接入时(电容初始电压为0)：,充电结束,没有电容时的输出波形,a,uc,uo =uc= U2,c=RintC,（Rint为充电回路等效电阻）,当RL接入时（假设RL是u2在从0上升时接入的）：,无滤波电容 时的波形,加入滤波电容 时的波形,u2上升, u2大于电容 上的电压uc,u2对电容充电， uo= u

5、c u2,u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降，时间常数 = RL C,只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。,二极管中的电流,电容充电时，电容电压滞后于u2。,RLC越小，输出电压越低。,RL接入（且RLC较大）时,2电容滤波的主要参数,因为滤波的过程中含有正弦波、指数曲线及谐波成分，一般很难用精确的数学表达式进行计算，所以一般使用中多采用近似估算来确定其参数。,输出电压可以近似看成锯齿波，如图所示。,设uc每次充电到峰值Uomax= U2后按RLC放电的初始斜率线性下降，经过=RLC放

6、电结束交于横轴；,并令在 （T为正弦波周期）处为电容充放电转换时的电压值Uomin。,则：,由相似三角形关系可得：,则：,即：,Io(AV)= Uo(AV)/RL,脉动系数S：,采用近似波形计算。,以（UomaxUomin）为基波峰-峰值，则,实际uo的波动没有近似波形误差大，故实际S比计算值要小。,一般取,近似估算: Uo(AV)1.2U2,(b) 流过二极管瞬时电流很大,RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关,RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大,(c) 二极管承受的最高反向电

7、压：,(d) 滤波电容应选用耐压1.1 的电解电容。,由UO(AV)的表达式可看出，C越大， UO(AV)也越大，IO(AV)也会增大，而整流管的通电时间却越短，整流管的导通电流加大，如果C太大则初始充电时间要长，整流管中通过的冲击电流时间加长，长时间会影响整流管使用寿命。所以一般选择整流管时ID(AV)（23） IO(AV) 。,改变RLC会对UO(AV)和S有影响，将UO(AV)和IO(AV)的关系曲线称为输出特性，将S和IO(AV)的关系曲线称为滤波特性，如果RLC越小，UO(AV)越低，则S越大，而加大C可使滤波效果和负载能力增强，但 C不能无限增大。,所以电容滤波形式电路一般适用于输

8、出电流较小且负载变化不大的场合。,电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。,二、电感滤波电路,电感滤波原理,对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,Uo(AV)0.9U2,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压:,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,三、其他形式的滤波电路,改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：,L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。,RC 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。,性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。,LC 型滤波电路：在电容滤

9、波后面再接L-C 型滤波电路。,. RC 型滤波器,改善滤波特性的方法：采取多级滤波,RC 型滤波器,uo的交流分量的基波的幅值：,通常选择滤波元件的参数使得：,uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S的关系：,、 L-C 型滤波电路,设uo1的直流分量为UO，交流分量的基波的幅值为UO1m，：,通常选择滤波元件的参数使得：,uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S的关系：,、LC 型滤波电路,显然， LC 型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输出电压。,四 倍压整流电路,利用滤波电容的充放电作用，将多个电容和二极管组合可获得倍数于变压器附边电压的输出电压。,1、二倍压整流电路,u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压：,u2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压：,输出端的电压：,即二倍压电压。,2、多倍压整流电路,u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到：,u2的第一个负半周：