濾波及穩(wěn)壓電路

1、第七節(jié) 整流、濾波及穩(wěn)壓電路一、整流電路1 單相半波整流電路單相半波整流電路由二極管V、電源變壓器T組成。v2表示變壓器次級線圈的交流電壓，vL是脈動的直流輸出電壓，即向直流用電負(fù)載提供的電壓。在輸入電壓v2變化的一個周期，二極管就像是一個自動開關(guān)，在v2的正半周自動把電源與負(fù)載接通；在v2的負(fù)半周自動將電源與負(fù)載切斷。所以在負(fù)載RL上得到的是方向不變、大小變化的脈動直流電壓vL。（1）負(fù)載上的直流電壓VL負(fù)載RL上的半波脈動直流電壓平均值可以用直流電流表直接測得，我們平時用直流電壓表測得的直流電壓就是電壓的平均值。也可以用公式來計算：VL=0.45V2公式中的V2是變壓器次級電壓的有效值。（

2、2）負(fù)載上的直流電流IL負(fù)載上的直流電流IL可以根據(jù)歐姆定律求出，即單相半波整流電路在應(yīng)用時，首先要選擇電路中變壓器的次級繞組電壓，次級電壓V2= VL /0.45，變壓器的功率P應(yīng)大于負(fù)載功率。其次是整流二極管的選擇，整流二極管的額定電壓VRM不低于，額定電流IRM不低于負(fù)載電流IL。單相半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，使用元件少；它的缺點(diǎn)是輸出電壓脈動很大，效率很低，一般只能應(yīng)用在對直流電的波形要求不高的場合。2單相橋式整流電路（1）電路結(jié)構(gòu)單相橋式整流電路由電源變壓器，四只整流二極管組成。其中四只整流二極管組成橋式電路的四個臂，變壓器次級繞組和負(fù)載分別接在橋式電路的兩對角線的頂點(diǎn)。圖中給出

3、了在工程圖紙中的三種不同畫法。（2）整流原理變化后v2為正半周時，變壓器次級線圈的電壓極性為A正B負(fù)，二極管V1和V3正偏導(dǎo)通，負(fù)載RL上獲得單向脈動電流。這時V2、V4受反向電壓而截止。從圖中可以看出，單向脈動電流的流向為A端V1RLV3B端，負(fù)載RL上電流方向為從上到下，它的電壓極性為上正下負(fù)。變化后綜合以上所述，在交流電正、負(fù)半周都有同一方向的電流流過，四個二極管中兩個為一組，兩組輪流導(dǎo)通，在負(fù)載上得到全波脈動的直流電壓和電流。這種電路叫全波整流電路。（3）負(fù)載電壓和電流在橋式整流電路中，交流電在一個周期內(nèi)有兩個半波電流以相同方向通過負(fù)載，所以它的輸出直流電壓比半波整流電路增加一倍，也就

4、是：VL=0.9V2根據(jù)歐姆定律可以求出負(fù)載上的直流電流IL，即單相橋式全波整流電路在應(yīng)用時，同樣，首先要選擇電路中變壓器的次級繞組電壓，次級電壓V2= VL /0.9，變壓器的功率P應(yīng)大于負(fù)載功率。其次是整流二極管的選擇，整流二極管的額定電壓VRM不低于，額定電流IRM不低于負(fù)載電流0.5IL。（4）整流橋堆將若干只整流二極管封裝成一體就制成了整流橋堆，常見的有半橋和全橋整流堆。全橋整流堆的外形及內(nèi)部電路如圖，這是它的外形，這是它的內(nèi)部電路。該組件有四個引腳，其中兩個腳上標(biāo)有“”符號，與輸入的交流電連接；另兩個腳分別標(biāo)有“+”“”是整流輸出直流電壓的正、負(fù)端。整流橋堆在使用時，要根據(jù)電路的具

5、體要求來選擇它的兩個主要參數(shù)，一是最高反向電壓，二是最大整流電流。二、濾波電路整流電路輸出的是脈動直流電，含有很大的交流成分，因而不能直接作為電子設(shè)備的直流電源來使用。因此需要將脈動直流電中的交流成分濾除掉，這一過程稱為濾波。（1）電容濾波器電容濾波器是在負(fù)載的兩端并聯(lián)一個電容器而構(gòu)成的。它是根據(jù)電容兩端電壓在電路狀態(tài)改變是不能突變的原理設(shè)計的。圖中分別為半波整流電路接電容濾波器的電路和橋式全波整流接電容濾波器的電路。電容濾波電路的工作原理：當(dāng)輸入電壓上升超過電容端電壓時，整流二極管V正向?qū)ǎ螂娙軨迅速充電，同時也向負(fù)載供電，電容C兩端電壓vC與v2同步上升，并達(dá)到v2的峰值。而當(dāng)輸入電壓

6、下降到低于電容兩端電壓時，整流二極管V反向截止。于是電容C要通過RL放電，維持了負(fù)載RL的電流。由于RL的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二極管的正向阻值，所以放電很慢，電容C兩端電壓vC下降緩慢。由于輸入電壓是周期性直流脈動電壓，充電放電的過程周而復(fù)始，使得濾波電壓的波形如圖中的實(shí)線所示，由于濾波電容的充放電作用，使得半波整流電路輸出電壓vL的脈動程度大大減弱，波形相對平滑，達(dá)到了濾波的目的。全波整流電容濾波的工作原理與半波整流電路一樣。（2）電感濾波器圖為電感濾波電路，它是由電感L與RL負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成的。它是利用通過電感的電流不能突變的特性來實(shí)現(xiàn)濾波的。（3）復(fù)式濾波器復(fù)式濾波器是由電感和電容或電阻和電容組合而

7、成的多節(jié)濾波器，它們的濾波效果要比單電感或單電容濾波的濾波效果好。常見的有L型和p型兩種。L型濾波器如圖在濾波電容C之前串接一個鐵心電感L，這樣就組成了L型濾波器。脈動直流電壓經(jīng)過電感時，交流成分大部分都降落在電感線圈L上，再經(jīng)電容C把交流成分進(jìn)一步濾除，就可以在負(fù)載上得到更加平滑的直流電壓。L型濾波器的帶負(fù)載能力較強(qiáng)，在負(fù)載變化時，輸出電壓比較穩(wěn)定。同時由于濾波電容接在電感的后面，因此對整流二極管不產(chǎn)生浪涌電流沖擊。LC-p型濾波器為了進(jìn)一步提高濾波效果，可以在L型濾波器的輸入端再并聯(lián)一個電容，這就構(gòu)成了LC-p型濾波器。LC-p型濾波器能使輸出直流電的波紋更小。因為脈動直流電先經(jīng)電容C1濾波，然后再經(jīng)L和C2的濾波，使交流成分大大降低，在負(fù)載RL上得到平滑的直流電壓。LC-p型濾波器的濾波效果較好，但帶負(fù)載能力較差，對整流二極管存在浪涌電流沖擊。適用于要求輸入電壓脈動小，負(fù)載電流不大的場