单相整流电路

1、复习提问:1. 晶体二极管的特性是什么？2. 二极管单向导电的条件是什么?新课导入直接导入新授内容:9.1.1单相整流电路一、什么叫整流：把交流电转换成脉动的直流电的过程。分类：交流电源的相数：单相、多相负载上所得整流波形：半波、全波整流二、各整流电路介绍（一）单相半波整流电路1. 简述电路的组成电路由电源变压器T、整流二极管V、负载电阻Rl组成2. 工作原理当u2为正半周（a端为正、b端为负）时，二极管V正偏导通，电流 自A端经二极管V、自上而下的流过负载 Rl到B端，因为二极管正向压 降很小，可认为负载两端电压 UL与U2几乎相等，即VL=V2。当U2为负半周（a端为负、b端为正）时，二极

2、管V形式截止，电流 i=0,则负载RL上的电流为0,负载上的电压VL=O。可见，在交流电工作的全周期内，负载上只有自上而下的单方向电 流，实现了整流。v2、vL、iL等相应的波形，可看出它们的大小是波动 的，但方向不变。这种方向不变的电压和电流，称为脉动直流电（它的波形平滑，通 常称为含有交流成分或纹波成分）禾用二极管的单向导电性，使电源电压的半个周期有电流通过负载， 故称为半波整流电路。3. 相关简单计算公式：（1）Ul=0.45U2表明：半波整流电路负载上得到的直流电压还不到变压器次级电压 有效值的一半。UL O.45U2I L RlRl整流二极管的选择：Iv IlUrm V2U2If和u

3、rm计算值，查阅有关半导体手册选用合适的二极管型号使其(2)IfU RM根据 额定额接近或大于计算值。4. 缺点：仅利用了电源电压U2的半个波，故有电源利用率低且输出电压脉动大的 缺点。（二）单相全波整流电路（变压器中心抽头式）1. 简述电路的组成。2. 工作原理：在电源U2的整个周期内，两个二极管Vl和V2轮流导通，分别把U2a 和U2b的正半波引向负载，使RL上得到单一方向的全波脉动电压。0.9U2II Rl3. 相关公式；（1）Ul=0.9U2（2）整流二极管的选择：1If Iv Iv2 -Il2Urm Urm 2屈 24. 缺点：输出电流高一倍，变压器的次级必须两组，选择二极管的性能要

4、求 咼一倍，这是不可避免的缺点。（三）单相桥式整流电路（简称桥式整流电路）1. 简述电路的组成TRl它是由四只接成桥式的整流二极管 V1V4和电源变压器T组成，Rl是负 载电阻。应强调指出这种电路的另一种画法。2. 工作原理：V 2为正半周时，A点电位最高，V1管的阳极接于A点，V4管的阴 极接于A点，故Vi管导通，V4管截止，则有V CV A,很显然，V2处 于截止状态，其承受的反向电压为V AB，V3的阴极接在B点，所以构成 回路A Vi管一Rl V3管一B，V3管是导通的。（Vi、V 管导通）。归纳以上的分析可知，二极管的导通与截止状态，实际上还取决于 它两端所承受的电压。整流管的阳极在

5、导通时应承受高电位，阴极应承 受低电位，对于截止管子正好相反。注：分析时，Vi管一旦导通，V C-V A，这是很关键的，而 A点电 位最高，则V2管的状态很容易确定下来。V 2为负半周时，B端电压高于A端（即B端为正，A端为负），二 极管V2、V4导通，V1和V3截止。这样，在V 2的整个周期内，都有方向不变的电流通过 RL，且ii和 i2叠加形成il。这种电路中V 2、il、i2、iL和V L的波形对应关系如图1.2.5 所示。从波形图中可看出，通过负载 RL的电流iL是全波脉动直流，Rl 两端电压是全波脉动直流电压V L。所以这种整流电路属于全波整流类型， 称为桥式单相全波整流电路。两对管

6、子轮流导通，所以整个电源的全波都利用了，故属于全波整 流类型。3. 相关计算公式：（1） Ul、Il请同学得出：（全波整流电路，同变压器中心抽头式）Ul=0.9U2IlIf0.9U2Rl整流二极管的选择Iv如U rm U rm U 24优点：整流二极管的数目多一倍，但二极管承受的反向峰值电压低了一半, 而且变压器无需中心抽头，且有集成的硅桥堆，故使用很普遍。5. 桥式整流电路的简化画法图：6. 例：有一直流负载，需要直流电压互感器 Vl=60V，直流电流Il=4A。 若采用桥式整流电路，求电源变压器次级电压 V2并选择整流二极管。解题思路：Vl=0.9V2IF IV 1|lu RM U RM

7、72小结:1单相半波整流电路的工作原理及简单计算。2. 单相全波整流电路的工作原理及简单计算。3. 单相半波、单相全波整流电路中二极管的选择。4. 桥式整流电路的工作原理、二极管的选择。作业:补充：电子线路书 P书33 1-8、1-10、1-11复习提问1. 什么叫整流、整流电路？2单相半波整流电路 VL和V2的关系，以及IV和Il的关系VRM等于多 少，该电路的缺点是什么？3. 单相全波桥式电路的二极管的最大反向截止电压是多少？新课导入滤波电路作用：整流电路仅能把交流变成脉动直流，从上述波形中看出：Ul中有很大的交流纹波。若用这样的直流来给电子电路供电是不行的。譬如用其 代替电池作晶体管收音

8、机电源，就会有很大的交流声，讨厌的嗡嗡声， 使得人们无法收听广播节目。必须设法消除这些纹波，使之输出纯净（或 较为纯净）的直流，滤波电路就担负着这一使命。故需在整流电路和负 载之间接入滤波电路。即给负载供电前先过滤。新授内容:9.1.2滤波电路一、电容滤波（一）电路：实质是一个与整流电路负载电阻并联的电容器。投影电路及滤波后的半波整流电路。（二）半波整流电容滤波电路1. 工作原理：电容元件上的电压不能突变，对负载电阻放电从而减小脉动程度。分析注意1.分时期分析电路2. 二极管的导通与截止时段分散讲解0ti段Vc=O,且Vc就是二极管阴极的电位。故二 极管导通，经过二极管的电流分成两路。一路流R

9、l。向电容器（即对电容器充电，电容器上的电压升高）一路流向因二极管的导通电阻r很小，故充电时间常数T rc=T c很小，贝U充电 时间很快。故到tl时刻，T/4时，电容上的电压过到最大值 V2m=J2V2， 二极管导通。过tl 后,二极管正极电位将低于 V2m，而电容上的电压不能突变，即是 说二极管处于反偏，故二极管截止。故只剩下电容和电阻组成的闭合电 路。管子虽然截止，但电容已充有电荷，有电压，它将通过负载放电。 此时负载上得到的是Uc。即卩Ul=Uc。随着放电Uc将下降。如果C足够 大，电压下降就较慢，放电一直可持续到下次充电。U2为负半周时，管子反偏。不久，U2将会上升，而Uc因放电也下

10、 降，一但U2Uc则会使V导通，则对C充电，然后再放电，如此循环 往复。滤波作用也可以从能量角度来描述：充电时，由交流电把能量存入电容；放电时，电容再把所储电能交 给负载。很显然电容越大，储存的能量越多。放电电阻越大，或说负载 电阻越大，放电电流越小，于是放电越慢，电压波动就越小，滤波效果 就越好。输出直流电压Ul（AV）=U2（三）桥式整流电容滤波电路它与半波整流电路滤波电路相比，由于电容的充放电过程缩短，为电源 电压的半个周期重复一次，因此输出电压的波形更为平滑，输出的直流 电压幅度也更高些。输出电压Ul（AV）=1.2U2（四）电容滤波对整流电路的影响1二极管导电时就变短了，但电流幅度大

11、了，且电流(流经二极管的电 流)也不再是半个正弦而成了尖脉冲，因电流幅度大了，时间却短了， 故平均值并没变。Iv=Il，全波和桥式电路仍然是：Iv=1/2Il2 .输出电压升高了。由于管子截止时电容器放电继续输出电压，所以它的平均值就升高了。单相桥式和全波整流电路，输出：(1) 电流较大时，输出电压可用下列计算： Ul=1.2U2(2) 电流较小时，Ul=2U2，(近似为U2的峰值)(3) 单相半波整流电路在一个周期中仅充电一次，放电时间比全波、桥 式电路长得多，输出电压会更低一点。通常可以用下式计算： Ul=U23. 二极管承受的反向峰值电压：(1) 在半波整流电路中，有了滤波电容，加到二极

12、管的反向峰值电压 可达2J2v2，对管子要求高了一倍。(2) 对于桥式和全波整流电路，其反向峰压有无滤波电容都一样。 注意：各种复式滤波电路有一个共同点：在整流器输出端都有一只电容， 它的作用不仅仅是滤波，还有重要的用途，得用电容电压，不能突变的 特点，以保持输出电压不会发生很快的变化。(五) 总结电容滤波的特点：1. 电容大，输出电流小时，滤波效果好。2. 二极管电流变成尖脉冲对管子不利。(不适用于3. 使输出直流随输出电流变得稳定 由于结构简单、价钱便宜在小电流整流器中得到广泛的应用。 负载电流大的场合)二、电感滤波器： ilI f 电感阻止电流的增加。IlI -电感阻止电流的减小。电感量

13、越大，滤波效果越好。缺点：电感量大，其体积和重量都很大且比较重成本高，因此适合于负 载较大的场合。三、复式滤波器：同时采用电容、电感元件，可以取得更加理想的效果。自学提示：各自的工作原理；各自的优缺点和适用场合。小结:本次课主要讲授了电容滤波的工作原理，对电路的影响，以及电容 滤波的特点，这是本次课的重点，请大家掌握，另外，还请大家掌握电 感滤波的原理和复式滤波的原理及分类。作业9-3、9-2、1-15P124 页复习提问1什么是直流稳压电源？直流稳压电源：是一种当电网电压变化时，或者负载发生变化时, 输出电压能基本保持不变的直流电源。导入新课我们已学过很多电路，不管是分立元件电路，还是集成运

14、入及其应 用电路，都必须由直流电源供电，可见直流电源在电子电路中是一个必 不可少的组成部分，怎样把电网提供的 50HZ交流电路换成所需的直流电 呢？这就是我们下面要讲的：新授内容9.2稳压电路一、组成：一般直流电源由变压、整流、滤波、稳压四部分组成。二、作用：变压器将电网提供的交流电降压；整流是将交流电转换成脉动的直 流电；滤波是将脉动的直流电转换成较平滑的直流电；由于当电网电压 波动或负载变化，输出电压会产生相应的变化，因此经整流滤波后还需 加稳压电路，稳压是将较平滑的直流电变成稳定的直流电。三、分类：稳压电源中的稳压电路按电压调整元件与负载连接方式不同分为：1并联型稳压电路调整元件与负载并

15、联。2、串联型稳压电路：调整元件与负载串联。四、硅稳压管稳压电路变压器起变压作用，vdivd4勾成的整流电路，将交流电转换成脉动的直 流电；电容起滤波作用，将脉动的直流电转换成平滑的直流电；电阻和 硅稳压管组成稳压电路，将较平滑的直流电转换成稳定的直流电。因此 当电网电压波动或负载变化，它始终输出稳定的直流电。五、串联型晶体管稳压电源1简单串联晶体管稳压电源：V1为调整管，V2为硅稳压管，它稳定V1管的基极电压VB,作为稳 压电路的基准电压；R1是V2的限流电阻，也是晶体管 V1的偏置电阻； R2是V1管的发射极电阻。工作原理：（稳压原理） 电网电压变动或负载电阻变化：V0VBE1 BVCEV

16、O因负载电流不再流过稳压管，而是通过调整管V1,所以这种串联型稳压电路与并联型稳压电路相比，可以供给较大的负载电流。串联型晶体管稳压电源，直接利用输出电压微小的变化量V0去控制调整管的VbE，从而改变调整管的管压降VcE，来稳定电源地输出电压，但由 于 Vo的数值不大，稳压效果不好。在电路中加入一级直流放大器，先把微小的输出电压变化量 V,放大，然 后用 2Vo去控制调整管的发射极电压 Vbe，使调整管的管压降有明显的 变化，就可使稳压效果大为改善。2、带有放大环节的串联型晶体管稳压电源 电路组成：引入该电路的原因：简单的串联型晶体管稳压电源，是直接利用输出电压微小变化量乂去控制调整管的发射结

17、电压Vbe，从而改变调整管的管压降VcE来稳定电 源的输出电压的，但往往由于 Vo的数值不大，稳压效果不好。故可以在电路中加入一级直流放大器，先把微小的输出变化量Vo放大，然后用A Vo去控制调整管的发射极电压 We,使调整管的管压降有 明显的变化，就可以使稳压效果大为改善。 电路环节：（1）V1：调整管。V0=V-Vce1（3）（4）（5）V3、R:供给V2的发射极基准电压V2：比较放大管（放大管）Ri、R、R:采样电路（分压器）、Vi的基极偏置电阻）R:（V2的集电极电阻、VoV B2 V C2 Vb1VceiVo 、稳压过程:Vo的调节范围:V B2 V BE2VZRpR2R, RpR2

18、 VoVoRpRl Rp -R2(Vbe2 Vz)R2当Rp0, RpRP , Vo达最小值:Vomin血2 VZ)当RpRp,Rp 0, vo达最大值:Vo maxR1 RpR2 ,(Vbe2Vz )R2例:设图中的稳压管为2CW14Vz=7V。采样电阻: 试估算输出电压的调节范围。R=1K R=200, R=680,解：VominR1 RPR2 zv(VBE 2RpR2Vz)1000 200680 200680(0.7 7)16.5VVo maxR1 RpR2 v(VBE2R2览严0.7 7) 21.3V16.5 21.3故输出电压的调节范围:（四）、电路的构成：采样电路：Ri、R、F2作

19、用：实质上是一个分压器，是取出一部分输出电压的变化量加到V2的V2管的基极，与V2的发射极基准电压相比较，它们的电压差到引起 VBE变化，过V2的放大后，送到调整管的基极，控制调整管制工作。比较放大电路：（比较放大：V2管。）；调整元件：Vi管 它与负载相串联，输出电压V）=V5-VcE1,通过VcE1的变化来调整Voo基 准电压：稳压管V3和它的限流电阻R组成供给比较放大管V2的发射极基 准电压，电源变压器降压后的交流电压 V变成单向脉动电压Vio 课堂小结 串联型稳压电源 布置作业: 补充：1. 试画出串联、并联型稳压电路并述其稳压原理。2并联型稳压电路中的R=0时，该电路是否能稳压；电阻

20、 R的作用是什 么？复习提问1. 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源的稳压过程。2并联型、串联型稳压电路的组成部分。新课导入随着半导体器件制造工艺的发展，在20世纪60年代开始出现了集 成电路。前面介绍的稳压电路是由分立元件构成，集成稳压器是利用半 导体工艺制成的集成器件，其特点是体积小、稳定性高、性能指标好等, 已逐步取代了由分立元件组成的稳压电路。新授内容9.2.2集成稳压器简介集成稳压器：用集成电路的形式制造的稳压电路。分类：多端式、三端式固定式、可调式。正稳压器、负稳压器。、三端固定式集成稳压器: 1三个管脚：输入端、输出端、公共端 2型号: 稳压器直接输出的是固定电压，分正电压输出

21、CW7X X（XX :输出电压值）；负电压输出（CW7% X）系列。其它：CW780( 1.5A)CW78M00(0.5A)CW78L00(0.1A)CW78T00(3A)CW78H00(5A)3. CW780型管脚：（1）输入端、（2）输出端、（3）公共端CW790型管脚：（1）公共端、（2）输出端、（3）输入端。4. 应用电路:左边为整流滤波环节，三端式稳压器与 Ci、Co组成稳压环节。整流 滤波的输出电压作为稳压器的输入电压，稳压器的输出电压供给负载， 稳压器的输入、输出端接有电容 Ci、Cq Ci为输入电容，其作用是防止 干扰，若滤波电容C的容量与Ci接近时，Ci可省略；Co为输出电容

22、, 其作用是消除可能产生的振荡。5扩展电路:（1）扩流电路（2）输出电压可调电路（3）电压极性变换电路。、三端可调式集成稳压器:1. 管脚：调整端、脚接输入、脚接输出 2.型号：CW317（正）、CW337（负） 3. CW317 （1）调整端（2）脚接输入（3）脚接输出CW337 （1）调整端（2）脚接输出（3）脚接输入4.输出电压为:RrpUo1.25（1 肓）9.3晶闸管可控整流电路9. 3. 1单相可控整流电路晶闸管可控整流电路通常由主电路和控制电路（触发电路）两部分 组成。主电路：将交流电转换成可变的直流电；控制电路：为晶闸管导通 提供触发脉冲。、单相半波可控整流电路 1组成：晶闸管

23、和电阻组成主电路；控制极的触发脉冲由控制电路提供。2. 工作原理：设u2为正半周，可控硅 V管承受正抽电压。如果这时没0。加触发电压，贝U可控硅处于正向阻断状态，负截电压为当wt=a时，控制极加有触发电压，可控硅具备了导通条件而导能，由于可控硅正向压降很小，电源电压几乎全部加到负载上。在wt=a r期间,尽管触发电压在可控硅导通后即已消失，但可控硅仍旧保持导通。因此 在这个时期内，负载电压基本上与次级电压保持相等。 当wt=n时，交流电压为0,可控硅自行关断。在进入负半周后，可控硅承受反向电压，呈反向阻断状态，负载电压为0。在第二个周期里，电路将重现第一周期的变化。这样不断重复，负载就得到单向

24、脉动电压。可以看出，在电角度0a期间，可控硅正向阻断;在a n期间，可控硅导通。显然，控制角越大，导通角越小，它们的和为定值。3输出电压平均值 ld=U/Rd课堂小结1三端固定式集成稳压器 2 三端可调式集成稳压器 3 单相半波可控整流电路布置作业P书124页：4复习提问1. 三端式集成稳压电路的分类。2三端固定式、可调式的组成部分。3 单相半波可控整流电路的工作原理。新课导入前面我们学习了单相半波整流电路，下面我们学习单相半控桥式整 流电路。新授内容9.3.1单相可控整流电路、单相半控桥式整流电路 1.组成：将单相桥式整流电路中的两个二极管换成晶闸管，即构成单相半控 桥式整流电路。其中晶闸管VT1、VT2的阴极连在一起接成共阴极连接, 只有随正向阳极电压的管子才能触发导通，触发脉冲同时送给管子的门 极；整流二极管的阳极连在一起接成共阳极。2. 工作原理桥式整流输出电压对可控硅来说是正向电压，因此只要触发电压到 来，V5管即可导通。如忽略它对的正向压降，则负载电压将与对应部分 基本相等。当输入电压经过零值时