模拟电子技术基础简明教程(第三版)第十章

uo
O
uD
O
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优点: 优点: 结构简单，所用元件少， 结构简单，所用元件少， 缺点： 缺点： 输出波形脉动大； 输出波形脉动大； 直流成分比较低； 直流成分比较低； 变压器利用率低； 变压器利用率低；
u2
O
2 U2sinωt sinωt 2π
2 U2 3π ωt 2 U2 RL ωt 2 U2 ωt ωt 2 U2
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2. 桥式整流电路的其他画法
+ ui + u2 + uo VD1 + ui + u2 VD4 + RL VD2 uo 上页 下页 首页
RL
VD3
3. 工作原理
+ + u1 u2 VD2 VD4 VD1
仿真
u2
O 2π π 3π
2 U2 ωt
2U2 RL 2 U2 RL ωt
+ VD3 uo -
O
uO
O
u2正半周内， VD2导通， VD1截止 uD1 正半周内， 导通，
O
u2
输出电压平均值是半波整流 的两倍， 的两倍， 脉动成分比半波整流时有所 下降。 下降。 二极管承受的反向电压较大 最大值为 2 2U2 。 2U 变压器必须有中心抽头， 变压器必须有中心抽头， 变压器利用率不高。 变压器利用率不高。
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二 、 电感滤波电路
1. 电路组成和工作原理 +
+ VD4 VD1 A
L +
u1 -
u2 VD2 VD3
uo RL -
桥式整流、 桥式整流、电感滤波电路
接入滤波电感后，由于电感的直流电阻很小，交流阻抗很大， 接入滤波电感后，由于电感的直流电阻很小，交流阻抗很大， 因此直流成分流过电感后基本上没有损失， 因此直流成分流过电感后基本上没有损失，交流分量很大部分 降落在电感上，从而降低了输出电压中的脉动成分。 降落在电感上，从而降低了输出电压中的脉动成分。
~
+ u _
D2 D3
D1
D4
+ RL uo _
如果D 如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D 导通， 则正半周时，二极管 1、D4或D2、D3导通，电流 而造成电源短路，电流很大， 经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因 此变压器及D 将被烧坏。 此变压器及 1、D4或D2、D3将被烧坏。 如果D 如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D 接反类似，电源及D 则正半周时，情况与 2或D4接反类似，电源及 1 也将因电流过大而烧坏。 或D3也将因电流过大而烧坏。
四、 整流电路的主要参数
以单相桥式整流电路为例 1. 输出直流电压 UO(AV) 1 UO(AV) = 2π 1 UO(AV) = π
π
0 2π 0
uo
O π 2π 3π
2U2 ωt
uOd (ωt) (ωt) 2 2 π U2 = 0. 9 U2
2U2sinωtd(ωt) = sinωtd(ωt)
O
2U2 π 2π 2U2 RL 2U2 RL ωt ωt 2U2 RL ωt 2U2 ωt ωt 2 2U2 2U
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ωt
iD1
O
iD2
O
iO
O
uO uD1
O O
三、 单相桥式整流电路
1. 电路组成
+ + u1 u2 VD2 VD3 VD4 VD1 + uo io RL
电路中用了四个二极管，接成电桥形式， 电路中用了四个二极管，接成电桥形式， 故称为桥式整流电路。 故称为桥式整流电路。 桥式整流电路
io RL
iD1/ iD2
O
iD3/ iD4
u2 正半周内， VD1、VD2 导电， O 正半周内， 导电， io VD3、VD4 截止； 截止；
O
ωt 2U2 RL ωt 2U2 ωt 2U2 上页 下页 ωt 首页
u2 负半周时，VD3、VD4 导电， uo 负半周时， 导电， VD1、VD2截止。 截止。 正、负半周均有电流流过负 且方向一致。 载电阻 RL且方向一致。
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二. 单相半波整流电路
iD T + u1 + u2 VD
仿真
u2
+ uo io RL
O
2 U2sinωt sinωt 2π
2 U2 3π ωt 2 U2 RL ωt 2 U2 ωt ωt 2 U2
+ uD -
π
iO= iD
O
单相半波整流电路
u2 u2正半周内 iO = iD = R L uO = u2 uD = 0 u2负半周内： iO = iD = 0 负半周内： uO = 0 uD = u2
[例10.1.1]某电子装置要求电压值为15V的直流电源， 10.1.1]某电子装置要求电压值为15V的直流电源 的直流电源， 已知负载电阻R 等于100 试问： 已知负载电阻RL等于100 ，试问： 应为多大？整流二极管的正向平均电流I 应为多大？整流二极管的正向平均电流ID(AV)和最大反 向峰值电压U 等于多少？输出电压的脉动系数S 向峰值电压URM等于多少？输出电压的脉动系数S等 于多少？ 于多少？
②如果改用单相半波整流电路，则U2 、 ID(AV) 、 URM 如果改用单相半波整流电路， ①如果选用单相桥式整流电路，则变压器二次电压U2 如果选用单相桥式整流电路，则变压器二次电压U
和S各等于多少？ 各等于多少？
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解： ①
15V U2 = = = 16.7V 0.9 0.9
IO(AV) = UO(AV) RL 15 A=150mA = 100
第一节 单相整流电路
直流电源的组成 单相半波整流电路 单相桥式整流电路 整流电路的主要参数
下页 总目录
一、直流电源的组成
电子设备中所用的直流电源， 电子设备中所用的直流电源，通常是由电网提供的交 流电经过整流、滤波和稳压后得到的。 流电经过整流、滤波和稳压后得到的。 对直流电源的主要要求： 对直流电源的主要要求： 能够输出不同电路所需要的电压和电流； 能够输出不同电路所需要的电压和电流； 直流输出电压平滑，脉动成分小； 直流输出电压平滑，脉动成分小； 输出电压的幅值稳定； 输出电压的幅值稳定； 交流电变换成直流电时的转换效率高。 交流电变换成直流电时的转换效率高。 直流电源一般包括四个组成部分， 电源变压器、 直流电源一般包括四个组成部分，即电源变压器、整 流电路、滤波器和稳压电路。 流电路、滤波器和稳压电路。
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结论： 结论： （1）加了电容滤波以后，输出电压的直流成分提高了。 加了电容滤波以后，输出电压的直流成分提高了。 （2）加电容滤波以后，输出电压中的脉动成分降低了。 加电容滤波以后，输出电压中的脉动成分降低了。 （3）电容滤波电路的输出直流电压 UO(AV) 将随着输出 直流电流 IO(AV) 而变化。 而变化。 （4）接入电容以后，整流二极管的导电时间缩短了。 接入电容以后，整流二极管的导电时间缩短了。 （5）电容放电的时间常数 τ = RLC 愈大， 愈大， 放电过程愈慢，则输出电压愈高， 放电过程愈慢，则输出电压愈高， 同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。 同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。
+ u2 -
VD4
VD1
仿真 + ic i + o uo RL -
VD2
VD3
C
u2
O
π
2π 3π
4π 5π
ωt
uO= uC
O
ωt
iD1
O 上页
ωt
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3. 滤波电容的选择和输出直流电压的估算 uO= uC
2 U2 RLC大 O RLC = ∞ RLC小
ωt
在桥式整流情况下
RLC ≥ ( 3 ~ 5 ) T 2
T为电网交流电压的周期。 为电网交流电压的周期。 2U 此时 UO(AV) ≈ 1. 2U2
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4.电容滤波电路的特点 4.电容滤波电路的特点 （1）电容滤波电路适用于小电流负载。 电容滤波电路适用于小电流负载。 （2）电容滤波电路的外特性比较软。 电容滤波电路的外特性比较软。 滤波电路的输出电压U 滤波电路的输出电压UO(AV)与输出电流IO(AV)之间的关系 与输出电流I 曲线称为外特性。 曲线称为外特性。 电容滤波电路的U 电容滤波电路的UO(AV) 将随着IO(AV) 而变化。 将随着I 而变化。 电容滤波适用于负载电流变化不大的场合。 电容滤波适用于负载电流变化不大的场合。 （5）采用电容滤波时，整流二极管中将流过较大的冲 采用电容滤波时， 击电流。必须选用较大容量的整流二极管。 击电流。必须选用较大容量的整流二极管。
UO1m 4 2 = U2 3π
2 2 uo(AV) = U2 π
Uo1m S= Uo(AV)
4 2 U2 = 3π = 0.67 2 2 U2 π
3. 二极管正向平均电流 ID(AV) 1 ID(AV) = IO(AV) 2 4. 二极管最大反向峰值电压 URM URM = 2 U2
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2. 脉动系数 S 整流电路输出波形的傅立叶级数表示为： 整流电路输出波形的傅立叶级数表示为： 4 4 2 4 uo = 2U2 − cos 2ωt − cos 4ωt − cos 6ωt L 15π 35π π 3π
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4 4 2 4 uo = 2U2 − cos 2ωt − cos 4ωt − cos 6ωt L 15π 35π π 3π
π
iO= iD
O
uo
O
变压器电流含有直流成分， 变压器电流含有直流成分， uD 容易饱和。 容易饱和。 所以只能用在输出电流较小， 所以只能用在输出电流较小， 要求不高的场合。 要求不高的场合。