整流、滤波与稳压电路课件

电工电子技术与技能（非电类少学时）中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源1电工电子技术与技能（非电类少学时）中等职业教育课程改革国家规12整流、滤波及稳压电路12.1整流电路12.2滤波电路12.3晶闸管单相可控整流电路*

12.4稳压电路1234212整流、滤波及稳压电路12.1整流电路12.2滤波电路

1.作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流电变换成直流电的电路。

2.单相桥式整流电路由变压器、四只接成电桥形式的二极管和负载电阻组成。12.1整流电路电源变压器Tr起降压、隔离市电电源的作用。二极管VD1~VD4起整流作用，所以称为整流元件。整流电路的负载电阻为RL。图12.1桥式整流电路及整流波形31.作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流12.1整流电路3.桥式整流电路的工作原理（1）输入电压为正半周时，A点电位最高，B点电位最低。VD1和VD3正向偏置导通，VD2和VD4反向偏置截止。电流通路为：A→VD1→RL→VD3→B。（2）输入电压为负半周时，B点电位最高，A点电位最低。VD2和VD4正向偏置导通，VD1和VD3反向偏置截止。电流通路为：B→VD2→RL→VD4→A。（3）无论输入电压是正半周还是负半周，通过负载RL的电流方向始终是从上向下的，波形如图12.1（b）所示。412.1整流电路3.桥式整流电路的工作原理（1）输入电压4．数学表达式（1）负载上得到的电压Uo是输出电压波形在一个周期中的平均值:（2）流过负载的电流：（3）流过每个二极管的平均电流：（4）每个二极管承受的反向电压最大值：12.1整流电路（12.1）（12.2）（12.3）（12.4）54．数学表达式（1）负载上得到的电压Uo是输出电压波形[例]

某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220V交流电，需要整流输出的电压为

6V，电流为25mA，试求整流二极管参数。12.1整流电路6[例]某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220V12.2滤波电路观察与思考712.2滤波电路观察与思考7

整流电路输出电压向负载供电的同时，也给电容充电。利用电容器的充、放电特性，使输出电压平滑。u1u212.2.1电容滤波电路图12.4桥式整流电容滤波电路

8整流电路输出电压向负载供电的同时，也给电容充电。利用电容12.2.1电容滤波电路2．工作原理整流输出的电压在向负载供电的同时，也给电容器充电。当充电电压达到最大值后，u2开始下降，电容器开始向负载电阻放电。如果滤波电容足够大，而负载的电阻值又不太小的情况下，不但使输出电压的波形变得平滑，而且输出电压Uo的平均值增大。只要选择合适的电容器容量C和负载电阻RL的阻值就可得到良好的滤波效果。图12.4（b）中曲线3、2、1是对应不同容量滤波电容的曲线。在曲线2时，负载两端电压的平均值估算Uo=1.2U23．电容滤波电路负载变化不宜过大、无法向负载提供较大的电流912.2.1电容滤波电路2．工作原理9

电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻抗，对直流成分感抗为零，因此，交流成分基本都降落在电感线圈上，而直流成分则降压在负载电阻上，从而负载上得到平滑的直流电。负载两端电压的平均值与桥式整流电路同，为Uo=0.9U2

电感元件体积大，结构复杂，自身电阻也会引起直流电压和功率损失。它适同于负载电流要求较大且负载变化大的场合。12.2.2

电感滤波电路10电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻

为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，构成多级滤波电路。

当负载电阻RL较大时，用电阻R代替体积大的电感L，也可得到较好的滤波效果。

(a)为电容、电感构成的Π型滤波电路，(b)为电阻、电容组成的Π

型滤波电路。12.2.3

多级滤波电路图12.6

型滤波电路11为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，构成用晶闸管取代桥式整流电路中两个桥臂的整流二极管。通过改变晶闸管触发脉冲uG的控制角，以改变晶闸管的导通角度

，从而控制整流输出电压的大小

uo。整流输出电压波形：桥式半控整流电路：12.3

*晶闸管单相可控整流电路12用晶闸管取代桥式整流电路中两个桥臂的整流二极管。通过改变晶闸单相桥式半控整流电路的输出电压平均值为：

=0，

=

，晶闸管处于全导通状态，Uo=0.9U2。

=

，

=0，晶闸管处于全关断状态，Uo=0。所以单相桥式半控整流输出直流电压范围为：00.9U2。输出电流平均值为：。12.3

*晶闸管单相可控整流电路13单相桥式半控整流电路的输出电压平均值为：=0，利用调整元件(稳压二极管或晶体管)调节整流输出的直流电压，使电网电压波动或负载变化时输出的直流电压稳定。稳压电路有两种类型：并联型串联型12.4*稳压电路图12.4稳压电路结构示意图14利用调整元件(稳压二极管或晶体管)调节整流输出的直流电压稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。符号：稳压管稳压时工作在反向击穿区。在反向击穿区，特性曲线很陡峭。特性曲线：

稳压管的工作范围是在IZminIZmax之间。UZ称为稳定电压。12.4.1稳压二极管15稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。符号：稳压管稳压时工由于VZ与RL并联，所以称并联型。UO=UI–RI=UI–R(IO+IZ)

当电源电压波动或负载变化引起输出电压变化时，并联型稳压电路的稳压过程为：UOUOIZIRI

同理可分析UO下降时的稳压过程。输出电压UO基本保持不变。R：限流电阻；RL：

负载电阻；UO：输出电压；VZ：调整元件；IO：负载电流；UI：输入电压；12.4.2并联型稳压电路16由于VZ与RL并联，所以称并联型。UO=UI–R：稳压管的限流电阻，并为VT的基极电流提供通路。调整元件VT与负载RL串联。VZ：为调整管提供稳定的基极电位。稳压过程：当电源电压或负载变化引起输出电压下降时，UOVEVB恒定UBE(=VB–VE)IBICRLICUO输出电压UO基本保持不变。元件作用：VT：调整元件，工作在放大区。反之，若UO增大，经电路的调节作用，会使UO自动减小，使输出电压近似不变。12.4.3串联型稳压电路17R：稳压管的限流电阻，并为VT的基极电流提供通路。调整元

集成稳压器是用半导体集成技术将串联型稳压电路的元件集成在一个芯片上。

优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。

常用的有三端式集成稳压器，外形：符号：

CW7800外部引线：管脚1为输入端，2为输出端，3为公共端。（b）塑料壳封装12.4.4集成稳压器18集成稳压器是用半导体集成技术将串联型稳压电路的元件集成在集成稳压器有两个系列CW7800系列CW7900系列(1)CW7800系列为正电压输出集成稳压器CW7900系列为负电压输出集成稳压器。

(2)两种系列的上部引线排列亦不相同，使用时要特别注意。

(3)具体器件符号的“00”是用数字代替表示输出电压值。如：CW7805输出稳定电压+5V；CW9805输出稳定电压-5V。集成稳压管的连接电路：外接C1，C0来完善电路性能。12.4.4集成稳压器19集成稳压器有两个系列CW7800系列CW7900系列(1ThankYou!20ThankYou!20电工电子技术与技能（非电类少学时）中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源21电工电子技术与技能（非电类少学时）中等职业教育课程改革国家规12整流、滤波及稳压电路12.1整流电路12.2滤波电路12.3晶闸管单相可控整流电路*

12.4稳压电路12342212整流、滤波及稳压电路12.1整流电路12.2滤波电路

1.作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流电变换成直流电的电路。

2.单相桥式整流电路由变压器、四只接成电桥形式的二极管和负载电阻组成。12.1整流电路电源变压器Tr起降压、隔离市电电源的作用。二极管VD1~VD4起整流作用，所以称为整流元件。整流电路的负载电阻为RL。图12.1桥式整流电路及整流波形231.作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流12.1整流电路3.桥式整流电路的工作原理（1）输入电压为正半周时，A点电位最高，B点电位最低。VD1和VD3正向偏置导通，VD2和VD4反向偏置截止。电流通路为：A→VD1→RL→VD3→B。（2）输入电压为负半周时，B点电位最高，A点电位最低。VD2和VD4正向偏置导通，VD1和VD3反向偏置截止。电流通路为：B→VD2→RL→VD4→A。（3）无论输入电压是正半周还是负半周，通过负载RL的电流方向始终是从上向下的，波形如图12.1（b）所示。2412.1整流电路3.桥式整流电路的工作原理（1）输入电压4．数学表达式（1）负载上得到的电压Uo是输出电压波形在一个周期中的平均值:（2）流过负载的电流：（3）流过每个二极管的平均电流：（4）每个二极管承受的反向电压最大值：12.1整流电路（12.1）（12.2）（12.3）（12.4）254．数学表达式（1）负载上得到的电压Uo是输出电压波形[例]

某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220V交流电，需要整流输出的电压为

6V，电流为25mA，试求整流二极管参数。12.1整流电路26[例]某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220V12.2滤波电路观察与思考2712.2滤波电路观察与思考7

整流电路输出电压向负载供电的同时，也给电容充电。利用电容器的充、放电特性，使输出电压平滑。u1u212.2.1电容滤波电路图12.4桥式整流电容滤波电路

28整流电路输出电压向负载供电的同时，也给电容充电。利用电容12.2.1电容滤波电路2．工作原理整流输出的电压在向负载供电的同时，也给电容器充电。当充电电压达到最大值后，u2开始下降，电容器开始向负载电阻放电。如果滤波电容足够大，而负载的电阻值又不太小的情况下，不但使输出电压的波形变得平滑，而且输出电压Uo的平均值增大。只要选择合适的电容器容量C和负载电阻RL的阻值就可得到良好的滤波效果。图12.4（b）中曲线3、2、1是对应不同容量滤波电容的曲线。在曲线2时，负载两端电压的平均值估算Uo=1.2U23．电容滤波电路负载变化不宜过大、无法向负载提供较大的电流2912.2.1电容滤波电路2．工作原理9

电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻抗，对直流成分感抗为零，因此，交流成分基本都降落在电感线圈上，而直流成分则降压在负载电阻上，从而负载上得到平滑的直流电。负载两端电压的平均值与桥式整流电路同，为Uo=0.9U2

电感元件体积大，结构复杂，自身电阻也会引起直流电压和功率损失。它适同于负载电流要求较大且负载变化大的场合。12.2.2

电感滤波电路30电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻

为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，构成多级滤波电路。

当负载电阻RL较大时，用电阻R代替体积大的电感L，也可得到较好的滤波效果。

(a)为电容、电感构成的Π型滤波电路，(b)为电阻、电容组成的Π

型滤波电路。12.2.3

多级滤波电路图12.6

型滤波电路31为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，构成用晶闸管取代桥式整流电路中两个桥臂的整流二极管。通过改变晶闸管触发脉冲uG的控制角，以改变晶闸管的导通角度

，从而控制整流输出电压的大小

uo。整流输出电压波形：桥式半控整流电路：12.3

*晶闸管单相可控整流电路32用晶闸管取代桥式整流电路中两个桥臂的整流二极管。通过改变晶闸单相桥式半控整流电路的输出电压平均值为：

=0，

=

，晶闸管处于全导通状态，Uo=0.9U2。

=

，

=0，晶闸管处于全关断状态，Uo=0。所以单相桥式半控整流输出直流电压范围为：00.9U2。输出电流平均值为：。12.3

*晶闸管单相可控整流电路33单相桥式半控整流电路的输出电压平均值为：=0，利用调整元件(稳压二极管或晶体管)调节整流输出的直流电压，使电网电压波动或负载变化时输出的直流电压稳定。稳压电路有两种类型：并联型串联型12.4*稳压电路图12.4稳压电路结构示意图34利用调整元件(稳压二极管或晶体管)调节整流输出的直流电压稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。符号：稳压管稳压时工作在反向击穿区。在反向击穿区，特性曲线很陡峭。特性曲线：

稳压管的工作范围是在IZminIZmax之间。UZ称为稳定电压。12.4.1稳压二极管35稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。符号：稳压管稳压时工由于VZ与RL并联，所以称并联型。UO=UI–RI=UI–R(IO+IZ)

当电源电压波动或负载变化引起输出电压变化时，并联型稳压电路的稳压过程为：UOUOIZIRI

同理可分析UO下降时的稳压过程。输出电压UO基本保持不变。R：限流电阻；RL：

负载电阻；UO：输出电压；VZ：调整元件；IO：负载电流；UI：输入电压；12.4.2并联型稳压电路36由于VZ与RL并联，所以称并联型。UO=UI–R：稳压管的限流电阻，并为VT的