第二章整流与滤波电路

1、整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等,将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路.整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路,.&第二章整流与滤波电路教学目的：了解整流、滤波、稳压的工作原理.教学重点：单相桥整流电路工作原理、电容滤波、二极管稳压电路.教学难点：单相桥式整流电路.教学方法与手段：教师讲授与学生练习、实验实训相结合；板书与多媒体课件相结合.课时方案：3 3 课时第一节单相整流电路整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等,将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路.整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路,按输出波形又可分为

2、半波整流电路和全波整流电路.目前广泛使用的是桥式整流电路.半波整流电路上图是单相半波整流电路.它是最简单的整流电路,由整流变压器TrTr、整流元件 D D(晶体二极管)及负载电阻RL组成.2 2、工作原理当 U U2为正半周时,二极管 D D 承受正向电压而导通,此时有电流流过负载,并且和二极管上的电流相等,即 i io=i=id.忽略二极管的电压降,那么负载两端的输出电压等于变压器副边电压,即 U Uo=U=U2,输出电压 U Uo的波形与 U U2相同.当 U U2为负半周时,二极管 D D 承受反向电压而截止.此时负载上无电、*、+、通加乃源整流电压的平均值为一口口一人一心人疗t流流过,

3、输由龟性 U Uo=0=0, ,变压器副边电压 U U2全部加在二极管 D D 上Uo1.2U2sintd(t)三2U20.45U23 3、负载两端电压2流过负载的电流及二极管两端最高反相电压与流流过负载电阻RL的电流平均值为：过二极管的平均电流.|UoU2Io0.45RLRL流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等,即：U2IDIo0.452RL二极管截止时承受的最高反向电压为_u2的最大值,即：URMU2M2U2例有一单相半波整流电路,如图5-2(a)所示.负载电阻RL750,变压器副边电压U220V,试求U.、I.,并选用二极管.解Uo0.45U20.45209(V)查半导体手册,二极

4、管可选用2AP4,其最大整流电流为16mA,最高反向工作电压为50Vo为了使用平安,二极管的反向工作峰值电压要选得比UDRM大一倍左右.UoRL97500.012(A)IDIo12(mA)UDRM2U2,22012(mA)28.2(V)二、单相桥式整流电路1 1、电路结构由四个二极管接成电桥的形式构成的.1 1、工作原理U U2为正半周时,a a 点电位高于 b b 点电位,二极管 D Di、D D3承受正向电压而导通,D D2、D D4承受反向电压而截止.此时电流的路径为：a aDiRLD D3fb b. .+Uo(b)简化画法正、负半周交替工作后波形的合成情况+RLLUo流经每个二极管的电

5、流平均值为负载电流的一半,即：1U2ID-1.0.45一2RL每个二极管在截止时承受的最高反向电压为最大值,即:URMU2M2U2例：试设计一台输出电压为24V,输出电流为lA的直流电源,电路形式可采用半波整流或全波整流,试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值,并选定相应的整流二极管.负翻两端电压而窥过稣载的曲流及压嬲陋端最高反相电压与流效值为：二极管的平均电流Uo24U253.3V0.450.45整流二极管承受的最高回电压为:URM.2U21.4153.375.2V流过整流二极管的平均电?为：IDIo因此可选用2CZ12B整流二极管,最高反向工作电压为200V.1A其最大整流电流为3

6、A,单相全波整流电压的平均值为：Uo12U2Sintd(t)22U20.9U20流过负载电阻RL的电流平均值为：IoUoU2o0.92u2的整流变压器副边电压有效值为：UoU201.11Uo0.9整流变压器副边电流有效值为：由以上计算,可以选择整流二极管和整流变压器.U2U221.112RLRL(2)(2)当采用桥式整流电路时,变压器副边绕组电压有效值为：242426.726.7V V0.90.9整流二极管承受的最高反向电压为:U URM%2U%2U21.4126.737.61.4126.737.6V流过整流二极管的平均电流为：,1,1,八ID0.5A因此可选用四只 2CZ11A2CZ11A

7、整流二极管,其最大整流电流为 1 1A,A,最高反向工作电压为 100V100V.三、单相全波整流电路的工作原理由同学们自行分析本课小结：1 1、介绍了整流的概念.2 2、了解了单相半波整流电路的结构及工作原理3 3、掌握了单相桥式整流电路的结构及工作原理4 4、整流电路的有关计算.练习与作业：?电子技术根底?教材 P352-2P352-2、2-12-1、2-32-3、2-42-4、2-52-5、2-62-6.第二节滤波电路U Uo0.90.9教学目的：了解滤波常用的元件及工作原理.教学重点：单相桥整流电路电容滤波电路.教学难点单相桥式整流电路电容滤波电路.教学方法与手段：教师讲授与学生练习相

8、结合；板书与多媒体课件相结合.课时方案：3 3 课时滤波的概念： 整流电路可以将交流电转换为直流电,但脉动较大,在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源.但许多电子设备需要平稳的直流电源.这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除,以得到比拟平滑的输出电压.滤波通常是利用组成：电容器与负载并联,是一个最简单的滤波器载水平较差,只适用于负载较轻且变化不大的场合一般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值.半波：UoU2全波：Uo1.2U21 一为了获得较平滑的输出电压,一般要求 RL1015,即:CRLC35工2午式整流电容滤帧胸聊谑波6原理C半波棉顼小只部泌II解

9、电容器.应注意,普通电解电容器有正、 负极性,使用时正极必须接高放幽柄螂接波娜帮榔的损坏.参加滤波电容以后,二极管导通时间缩短,且在短时间内承受较大的 lcIo冲击电流,为了保证二极管的平安,选管时应放宽裕量.,单由目光波整流、电容滤波电路中,二极管承受的反向电压为UDRUCU2,当负载开路时,承受的反向电压为最高,为：个周期假设电路接通时恰恰在 U U2由负到正过零的时刻,这时二吸管 D D 开始导通,电源史在向负载 R R 供电的同时又对电容 C C 晅壬里电.如果忽略二极管正向压降,电容电压UC紧随输入电压1按正弦规律上升至叨的最大值.然后U U2继续按正弦规律下,且u2UC,使二极管D

10、 D截止,而电容 C C 那么对负载电阻,按指数规律放电.UC降至 U U2大于UC时,二极管又导通,电C C再次充电.这样循环下去,U U2周期性变化,电容C C而复始地进行充电和放电,使输出电压脉动减小,如图9-4b9-4b 所示.电容C C放电的快慢取决于时间常数 RLC大小,时间常数越大,电容 C C 放电越慢,输出电压就越坦,平均值也越高.U UoA1.4U1.4Uo、0.9U0.9Uo o. .I单相半波整 0 0流电容滤波电路的输出特性曲线如下图.从图中可见,电容滤波电路的输出电压在负载变化的波动较大,说明它的带负二、电感滤波例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路.U.48V,负载

11、电阻RL100交流电源频率为择整流二极管和滤波电容器.解：流过整流二极管的平均电流：要求输出电压50Hz,试选,1.ID2Io变压器副边电压有效值:Uo1RL2480.24A240100mAU2Uo4840V1.2整流二极管承受的最高反向电压：URM2U21.414056.4V因此可选择高反向工作电压为2CZ11B作整流二极管,其最大整流电流为取RLC200V5T20.0220.05RL0.05100500106F500仙F电感滤波适用于负载电流较大的场合.它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰.三、复合滤波电路LCLC、 CLCCLC 兀型滤波电路适用于负载电流较大,要求输出电压脉动

12、较小的场合.在负载较轻时,经常采用电阻替代笨重的电感,构成 CRCRC C 兀型滤波电路,同样可以获得脉动很小的输出电压.但电阻对交、直流均有压降和功率损耗,故只适用于负载电流较小的场合.本课小结：1 1、滤波元件有两种,电容与电感,电容与负载并联,电感与负载串联.2 2、整流电路带电容滤波之后的有关计算.LC滤波电路bCLC滤波电路cCRC滤波电路第三节二极管应用电路教学目的：了解硅稳压二极管的结构及特性曲线.教学重点：简单硅稳压管稳压电路的工作原理.教学难点简单硅稳压管稳压电路的工作原理.教学方法与手段：教师讲授与学生练习相结合；板书与多媒体课件相结合.学生实验R卅目结合.OTZ73课时

13、t+Ut+U：3 3 课RIZJ+一、龈二极管DZ2,UZRL稳压管是一种用特殊工艺制造的半导体二极管,稳压管的稳定电压就是反向击穿电压.稳压管的稳压作用在于：电流增量很大,只引起很小的电压变化.稳压管的主要参数：(1(1)JI*山区 U Uz阴母向击穿后稳定工作的电压.(2)(2)稳定电流 I Iz.工作电压等于稳定电压时的电流.(3)(3)动态电阻 rzrz.稳定工作范围内,管子两端电压的变化量与相应电流的变化量之比.即：r rz=AU=AUzZAIZAIz(4)(4)额定功率P Pz和最大稳定电流IZM.额定功率P Pz是在稳压管允许结温下的最大功率损耗.最大稳定电流IZM是指稳压管允许

14、通过的最大电流.它们之间的关系是:P Pz=U=UZIZM二、简单硅稳压管稳压电路稳压二极管正常工作电压为：反向击穿电压.Io+Uo工作原理：输入电压U Ui波动时会引起输出电压U Uo波动.如U Ui升高将引起随之升高,导致稳压管的电流IZ急剧增加,使得电阻 R R 上的电流 I I 和电压UR迅速增大,从而使 U Uo根本上保持不变.反之,当 U Ui减小时,UR相知财产仍可保持U Uo根本当负载电流 I Io发生变化引起输出电压 U Uo发生变化时,同样会引起IZ的相应变化,使得U Uo保持根本稳定.如当 I Io增大时,I I 和UR均会随之增大使得 U Uo下降,这将导致IZ急剧减小

15、,使 I I 仍维持原有数值保持UR不变,使得 U Uo得到稳定.三、发光二极管府与空穴复合过程以光LEDLED不同颜色的光.E E(15(153V3V)、反响快、体积小、可靠性高(a)(a)寿命长等特点,是一种很伽的半导体器件,常用于信号指示、数字和字符显示.四、光电二极管光电二极管的正常工作电压为：反向电压.光电二极管的又称为光敏二极管,其工作原理恰好与发光二极管相反.当光线照射到光电二极管的 PNPN 结时,能激发更多的电子,使之产生更多的电子空穴对,从而提升当发光二极管的 PNPN 结加上正向电压时,的形式放出能量.不圈料料制成的观光二极例数发出LEDLED发光二极管具有亮度高、清楚度高了少数载流子的浓度.在