整流滤波电路

关于整流滤波电路

各种电子设备和电子计算机，都需要由稳定的直流电源供电。通常都是将工业用的交流电经变换来获得所需的直流电。情景第2页,共50页，2024年2月25日，星期天情景第3页,共50页，2024年2月25日，星期天整流：将交流电变换成单向脉动的直流电。交流电源220V变压：将电网供给的交流电压变换成符合需要的交流电压。滤波：将单向脉动直流电变为较平滑的直流电。稳压：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。第4页,共50页，2024年2月25日，星期天第1节单相整流电路学习目标

1、理解单相半波、全波、桥式整流电路的工作原理。

2、知道整流后二极管的电压和电流。第5页,共50页，2024年2月25日，星期天

二极管具有单向导电性。加正向电压时导通，呈现很小的正向电阻，如同开关闭合；加反向电压时截止，呈现很大的反向电阻，如同开关断开。整流电路就是利用二极管的开关特性构成的。回顾：引入：第6页,共50页，2024年2月25日，星期天自主探究1、什么叫整流？2、什么是脉动直流电？3、说出单相半波、全波、桥式整流电路的组成及工作原理。4、整流后二极管的电压和电流分别为多少？5、单相半波整流电路中选用二极管的条件是什么？第7页,共50页，2024年2月25日，星期天tO

2

3

u2tO

2

3

uOtO

2

3

iD=iOtO

2

3

uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–1工作原理一单相半波整流电路第8页,共50页，2024年2月25日，星期天2.参数计算①输出电压平均值②负载电流：

③流过二极管的平均电流④二极管承受的最大反向电压

URM

=U2

=IOIVIO可见正确选用二极管，必须满足：第9页,共50页，2024年2月25日，星期天

单相桥式整流电路由变压器、两只二极管和负载电阻组成。1工作原理：二单相全波整流电路1)v1为正半周时2)v1为负半周时第10页,共50页，2024年2月25日，星期天(1)负载电压、电流全波整流电路的负载RL上得到的是全波脉动直流电压，所以全波整流电路的输出电压比半波整流电路的输出电压增加一倍，电流也增加一倍，即(2)二极管承受反向峰值电压是变压器次级两个绕组总电压的峰值，即

2负载与整流二极管的电压和电流：

(3)二极管的平均电流只有负载电流的一半，即

第11页,共50页，2024年2月25日，星期天

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。

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。1工作原理：

在输入电压u1的正半周，A点电位最高，B点电位最低，二极管VD1和VD3正向偏置导通；VD2和VD4反向偏置而截止。电流iO流经VD1、RL和VD3并在RL上产生压降uO。OuO三单相桥式整流电路第12页,共50页，2024年2月25日，星期天O

当输入电压u1

为负半周，变压器二次感应电压为负半周时，

整流二极管VD1、VD3因加反向电压而截止，VD2、VD4因加正向电压而导通。

电流io流经VD2、RL和VD4并在RL上产生压降uO。

由此可见，在输入电压

u1(u2)的一个周期内，负载上均有电流通过,方向始终是从上向下，所以负载上得到同一方向的电压

uO。(a)(b)(c)第13页,共50页，2024年2月25日，星期天V3RLV4V2V1u1u2+uo

ioRLV4V3V2V1+uo

u2u1输入正半周

工作原理输入负半周+uo

单相桥式整流电路第14页,共50页，2024年2月25日，星期天2负载与整流二极管的电压和电流：

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:流过负载的电流：

流过每个二极管的平均电流是负载电流的一半：

每个二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压的峰值：第15页,共50页，2024年2月25日，星期天

[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。根据式可知变压器二次电压为

[解]第16页,共50页，2024年2月25日，星期天根据式可知二极管平均电流为

根据式可知二极管承受的反向电压最大值为

第17页,共50页，2024年2月25日，星期天3)简化画法+uo

RLio~+u2

4)整流桥把四只二极管封装在一起称为整流桥~~~+~-

+–第18页,共50页，2024年2月25日，星期天整流桥的连接第19页,共50页，2024年2月25日，星期天本课小结1、整流电路实际上是二极管单向导电的应用，起到波形变换将交流变为直流。2、变压器中心抽头式单相全波整流电路，每个二极管承受两倍的反向峰值电压。3、桥式全波整流电路比变压器中心抽头式单相全波整流电路所使用的整流二极管多一倍，但二极管承受的反向电压低了一半且无需变压器中心抽头。第20页,共50页，2024年2月25日，星期天作业：

单相桥式整流，负载电阻RL=40，要求直流输出电压UO=20V，求电源变压器的负边电压，流过二极管的平均电流。

[解]电流平均值：第21页,共50页，2024年2月25日，星期天第二节滤波电路学习目标：1、了解滤波电路的种类2、知道R、L在滤波电路中的连接第22页,共50页，2024年2月25日，星期天问题：1滤波电路的类型有哪些？2滤波的作用是什么？电路中的滤波元件有哪些？3电容滤波利用了电容器什么作用？4电容滤波后输出电压的平均值有哪些？第23页,共50页，2024年2月25日，星期天滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLCRLL

滤波电路第24页,共50页，2024年2月25日，星期天

型滤波电路RC型滤波电路滤波电路型滤波电路第25页,共50页，2024年2月25日，星期天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。u1u29.2.1

电容滤波电路第26页,共50页，2024年2月25日，星期天io+

uo=uc

RLV1V4V3V2

+u

1、电容滤波V导通时给C充电，V截止时C向RL

放电；1)电路和工作原理滤波后

uo

的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C第27页,共50页，2024年2月25日，星期天当下一个整流波形到来时且u2幅值大于电容两端电压时，电容器又开始充电。电容器不断充电、放电、再充电……负载两端得到平滑的直流电。滤波前滤波后电容滤波电路适用于轻载情况，当负载较重时应采用电感滤波电路。OuO当充电电压达到最大值后，u2下降，电容器向负载放电，维持负载两端电压缓慢下降。第28页,共50页，2024年2月25日，星期天2)波形及输出电压OtuO

2

输出电压的平均值：半波整流桥式整流桥式整流输出端开路时

电容滤波电路适用于轻载情况，当负载较重时应采用电感滤波电路。第29页,共50页，2024年2月25日，星期天

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相同，为Uo=0.9U22电感滤波电路RLL~+u2

第30页,共50页，2024年2月25日，星期天2、电感滤波电路RLL~+u2

整流后的输出电压：直流分量被电感L

短路交流分量主要降在L上电感越大，滤波效果越好

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。第31页,共50页，2024年2月25日，星期天3、复式滤波电路LC1RL~+u2

C2C1、C2

对交流容抗小L对交流感抗很大由于线圈体积大，笨重、成本高，在晶体管电路中使用不多，通常用电阻R代替L，组成型RC滤波电路。R，C2越大，滤波效果越好第32页,共50页，2024年2月25日，星期天三、达标1、交流变成直流需要那几个过程？2、什么叫整流？常用的整流元件是什么？滤波电路中的主要元件是什么？3、画出桥式整流电路。4、整流电路把

变换成

。5、滤波电路把

变换成

。6、在滤波电路中电容

在电路中，电感

在电路中。7、在

型RC滤波电路中，R值越大越好（）第33页,共50页，2024年2月25日，星期天第三节二极管应用电路

一、发光二极管二、稳压二极管三、光敏二极管第34页,共50页，2024年2月25日，星期天学习目标

1、掌握各二极管的符号及工作条件

2、了解各二极管的工作原理第35页,共50页，2024年2月25日，星期天自主探究1、发光二极管的芯片采用什么材料？加什么电压才能工作？2、稳压二极管能够稳压需要什么条件？3、光敏二极管在什么电压下工作？4、记住各二极管的符号。第36页,共50页，2024年2月25日，星期天一、发光二极管特点：单向导电性开启电压大正向电流大则发光强发光二极管的芯片采用的是磷砷化镓、砷化镓及磷化镓等半导体材料。一般发光二极管加上一定的正向电压时，能发出红、绿和黄色的光。外形与符号工作条件：第37页,共50页，2024年2月25日，星期天发光二极管是一种显示器件。应用：第38页,共50页，2024年2月25日，星期天二、稳压二极管发光二极管是一种能稳定电压的二极管符号第39页,共50页，2024年2月25日，星期天稳压特性

利用二极管反向击穿特性实现稳压。稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。

IZ很大，

UZ很小。稳压原理：利用其反向击穿后电流剧变而两端电压几乎不变的特性来实现的。第40页,共50页，2024年2月25日，星期天

稳压二极管能够稳压，要有两个基本条件：

1、管子两端需加上一个大于其击穿电压的反向电压。

2、采取适当措施限制击穿后的反向电流值。第41页,共50页，2024年2月25日，星期天措施：串入一只电阻。电阻的作用一是起限流作用，以保护稳压管；第42页,共50页，2024年2月25日，星期天(1)稳定电压UZ

在规定的稳压管反向工作电流IZ下，所对应的反向工作电压。2.稳压二极管主要参数(2)稳定电流IZ：是指稳压二极管在稳定电压下的工作电流。稳定电流有一定的允许范围，最大稳定工作电流

Izmax

和最小稳定工作电流IZmin。电流偏小，稳压效果差；电流偏大，稳压效果好。第43页,共50页，2024年2月25日，星期天(4)稳定电压温度系数——

温度的变化将使UZ改变，在稳压管中当

UZ

＞6V时，UZ具有正温度系数，反向击穿是雪崩击穿。当

UZ

＜6V时，UZ具有负温度系数，反向击穿是齐纳击穿。当

UZ=6V时，稳压管可以获得接近零的温度系数。这样的稳压二极管可以作为标准稳压管使用。(3)最大耗散功率

PZM＝UZ

IZM

若超过这个值，稳压管会被烧毁。第44页,共50页，2024年2月25日，星期天三、光敏二极管

（光电二极管）外形和符号光信号转变成电信号的半导体器件第45页,共50页，2024年2月25日，星期天光敏二极管工作原理有光光电接收二极管反