CH10整流濾波PPT課件

1、CH10整流濾波 10.1 單相整流電路 10.2 濾波電路 10.3 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 10.4 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 10.5 三端集成穩(wěn)壓器 第十 章 直流電源 CH10整流濾波 10.1.1 單相橋式整流電路 10.1.2 單相半波整流電路 10.1.3 單相全波整流電路 10.1 單相整流電路 CH10整流濾波 10.1.1 單相橋式整流電路 (1) (1) 工作原理工作原理 單相橋式整流電路是最單相橋式整流電路是最 基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流 的電路，其電路如圖的電路，其電路如圖15.02 （a）所示。）所示。 （a）橋式整流電路 （b）波形圖 圖15.02 單相橋

2、式整流電路 CH10整流濾波 在分析整流電路工作原理時，整流電路在分析整流電路工作原理時，整流電路 中的二極管是作為中的二極管是作為開關(guān)運用，具有單向?qū)щ婇_關(guān)運用，具有單向?qū)щ?性。性。根據(jù)圖根據(jù)圖15.02(a)的電路圖可知：的電路圖可知： 當正半周時二極管當正半周時二極管D1、D3導通，在負載導通，在負載 電阻上得到正弦波的正半周。電阻上得到正弦波的正半周。 在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成，得到的在負載電阻上正負半周經(jīng)過合成，得到的 是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流 電路的波形圖見圖電路的波形圖見圖15.02(b)。 當負半周時二極管當負半周時

3、二極管D2、D4導通，在負載導通，在負載 電阻上得到正弦波的負半周。電阻上得到正弦波的負半周。 （動畫15-2）波形 CH10整流濾波 根據(jù)圖根據(jù)圖15.02（b）可知，輸出電壓是單相脈動電壓。）可知，輸出電壓是單相脈動電壓。 通常用它的平均值與直流電壓等效。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓輸出平均電壓為為 （2）參數(shù)計算 22 0 2LO 9 . 0 22 dsin2 1 VVttVVV 流過負載的平均電流為 L 2 L 2 L 9 . 0 22 R V R V I L 2 L 2L D 45. 0 2 2R V R VI I 流過二極管的平均電流為 2Rmax 2VV 二極管所

4、承受的最大反向電壓 （動畫15-1）計算 CH10整流濾波 流過負載的脈動電壓中包含有直流分量和流過負載的脈動電壓中包含有直流分量和 交流分量，可將脈動電壓做傅里葉分析。此時交流分量，可將脈動電壓做傅里葉分析。此時 諧波分量中的二次諧波幅度最大，諧波分量中的二次諧波幅度最大，最低次諧波最低次諧波 的幅值與平均值的比值稱為的幅值與平均值的比值稱為脈動系數(shù)脈動系數(shù)S。 )4cos 15 4 2cos 3 4 2 (2 2O ttVv 67. 0 3 2 22 3 24 22 VV S CH10整流濾波 （3）單相橋式整流電路的 負載特性曲線 單相橋式整流電路的負載特性曲線是指輸單相橋式整流電路的負

5、載特性曲線是指輸 出電壓與負載電流之間的關(guān)系曲線出電壓與負載電流之間的關(guān)系曲線 )( OO IfV 該曲線如圖15.03所示。曲線的斜率代表 了整流電路的內(nèi) 阻。 圖15.03 單相橋式整流電路 的負載特性曲線 CH10整流濾波 10.1.2單相半波整流電路 單相整流電路除橋式 整流電路外，還有單相半波 和全波兩種形式。單相半波 整流電路如圖15.04(a)所示， 波形圖如圖15.04(b)所示。 (a)電路圖 (b)波形圖 圖15.04 單相半波整流電路 CH10整流濾波 根據(jù)圖15.04可知，輸出電壓在一個工頻周期 內(nèi)，只是正半周導電，在負載上得到的是半個正 弦波。負載上輸出平均電壓為 2

6、2 0 2LO 45. 0 2 )d(sin2 2 1 VV ttVVV L 2 L 2 LD 45. 0 2 R V R V II 流過負載和二極管的平均電流為 2Rmax 2VV 二極管所承受的最大反向電壓 CH10整流濾波 單相全波整流電路如單相全波整流電路如 圖圖15.05(a)15.05(a)所示，波形所示，波形 圖如圖圖如圖15.05(b)15.05(b)所示。所示。 10.1.3 單相全波整流電路 (a)電路圖 圖15.05 單相全波整流電路 (b)波形圖 CH10整流濾波 輸出平均電壓輸出平均電壓為為 22 0 2LO 9 .0 22 )d(sin2 1 VVttVVV L 2

7、 L 2 Lo 9 . 0 22 R V R V II 流過負載的平均電流為 2Rmax 22VV 二極管所承受的最大反向電壓 67. 0 3 2 22 3 24 22 VV S 單相全波整流電路的脈動系數(shù)S與單相橋 式整流電路相同。 CH10整流濾波 注意，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運 用的。整流電路既有交流量，又有直流用的。整流電路既有交流量，又有直流 量，通常對量，通常對: 輸入（交流）輸入（交流）用有效值或最大用有效值或最大 值；值； 輸出（交直流）輸出（交直流）用平均值；用平均值； 整流管正向電流整流管正向電流用平均值；用平均值； 整流管反向電壓整流

8、管反向電壓用最大值。用最大值。 CH10整流濾波 10.2.1 電容濾波電路 10.2.2 電感濾波電路* 10.2 濾波電路 CH10整流濾波 10.2.1 電容濾波電路 (1)濾波的基本概念 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗 的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對 交流阻抗小，所以C應該并聯(lián)在負載兩端。電 感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應與負載串聯(lián)。 CH10整流濾波 （2）電容濾波電路 現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來 說明。電容濾波電路如圖15.06所示，在負載 電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C。 圖15.06電容濾波電路 CH10整流濾波 當v2到達90時，v2開始下

9、降。先假設二極管關(guān)斷，電容C 就要以指數(shù)規(guī)律向負載L放電。 指數(shù)放電起始點的放電速率很大。 (3)濾波原理 若電路處于正半周，二極管D1、D3導通，變壓 器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當于并聯(lián) 在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。 圖15.07電容濾波波形圖 所以，在t1到t2時刻，二極 管導電，充電，vC=vL按正弦 規(guī)律變化；t2到t3時刻二極管關(guān) 斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放 電時間常數(shù)為RLC。 在剛過90時，正弦曲線下降的 速率很慢。所以剛過90時二極管仍然 導通。在超過90后的某個點，正弦曲線 下降的速率越來越快，當剛超過指數(shù)曲線 起始放電速率時，二極管關(guān)斷。 C

10、H10整流濾波 當放電時間常數(shù)RLC增加時， t1點要右移， t2點要左移， 二極管關(guān)斷時間加長， 導通角減小，見曲線3； 反之，RLC減少時，導通 角增加。顯然，當L很 小，即IL很大時，電容濾 波的效果不好，見圖 15.08濾波曲線中的2。 。 問題：有無L即空載，此時VC=VL=？ 圖15.08 電容濾波的效果 (動畫15-3過程） CH10整流濾波 (4)電容濾波的計算 電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓 的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。一 般常采用以下近似估算法： ) 4 1 (2 L 2OL CR T VVV 波形鋸齒波近似表示，即 在RLC=(35)T/ 2的條件下

11、，近似認為 VL=VO=1.2V2 CH10整流濾波 （5）外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負 載電流 IO的變化關(guān)系曲線如圖15.09所示。 圖15.09 整流濾波電路的外特性 2O Ld 2O 2OL 1.2 2 ) 53(= 0.9=, 0 2=,= VV T CR VVC VVR CH10整流濾波 *使用條件： 2 )53( Ld T CR 名 稱VL(空載)VL(帶載) 二極管反向 最大電壓 每管平均 電流 半波整流 2 2V 2 45. 0V 2 2V IL 全波整流 電容濾波 2 2V 1.2V2* 2 22V 0.5IL 橋式整流 電容濾波 2 2V 1.2V2* 2 2V 0.5IL 橋式整流 電感濾波 2 2V 0.9V2 2 2V 0.5IL 小 結(jié) CH10整流濾波 10.2.2 電感濾波電路 利用儲能元件電感器利用儲能元件電感器的電流不能突變的電流不能突變 的性質(zhì)，把電感的性質(zhì)，把電感與整流電路的負載與整流電路的負載L相相 串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。 圖15.10 電感濾波電路 圖15.11 波形圖 電感濾波電路如圖 15.10所示。電感濾波的 波形圖如圖15.11所示。 當當v2正半周