电工电子技术课件

u0
b C事先未充电 0 ~ π/2 π/2 ~ t1
u2> uo，D1、D3通，C充电 充电 uo正弦规律 C放电，指数规律，快！ 放电，指数规律， 放电 u2正弦规律， 慢！ 正弦规律， u2> uo，D1、D3仍导通 uo仍为正弦规律
u2
0
π/2
t
没有电容时 的输出波形
u0
t1 t2
t
t1 ~
特点
滤波效果好，脉动分量小； 滤波效果好，脉动分量小； 电阻上有直流压降损失； 电阻上有直流压降损失； 适用于负载电流较小， 适用于负载电流较小，又要求输出电压脉 动很小的场合。 动很小的场合。
1
2
3
1端: 输入端 3端: 公共端 2端: 输出端 1 2
3
1端: 公共端 3端: 输入端 2端: 输出端
1. 单相半波整流电路
Tr：整流变压器
1）电路
Tr u1 u2 VD
N2 U2 = U1 N1
u1， u2 ：正弦波 VD：理想二极管 ： RL u0
UD >0，VD导通；UD=0 导通； ， 导通 取决于外电路； ，I取决于外电路； 取决于外电路 UD < 0，VD截止； I =0 截止； ， 截止 负值） ，UD （负值）取决于 外电路。 外电路。
有电容时的 t2 C放电，指数规律慢！ uc> u2，D1、D3截止， uo指数规律 输出波形 放电， 截止， 放电 指数规律慢
半波整流电容滤波时
u2 t u0 t
没有电容时 的输出波形 有电容时的 输出波形
滤波电容在u 时充电， 时放电。 滤波电容在 2> uo时充电，在u2< uo时放电。桥式整 流电容滤波时，每个周期充、放电两次； 流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流 电容滤波时，每个周期充、放电一次； 电容滤波时，每个周期充、放电一次； u2< uo时，二极管截止，电容通过 L放电，u0逐渐 二极管截止，电容通过R 放电， 下降。电容的放电电流填补了波形的部分空白， 下降。电容的放电电流填补了波形的部分空白，使 输出电压的平均值增大。 输出电压的平均值增大。 u2 t u0 t
8.1.2 滤波电路
滤波原理: 滤波原理:
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直 流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路 其中既有直流成分又有交流成份。 利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电 利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电 电容两端的电压 电感 流)不能突变的特性, 将电容与负载 L并联(或将电 不能突变的特性, 电容与负载R 并联(或将电 感与负载R 串联) 感与负载 L串联)，滤掉整流电路输出电压中的交 流成份，保留其直流成份， 流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波 形的目的。 形的目的。
整流电路的 输出电流
输出特性(外特性): 输出特性(外特性): uO
1.4U2
负载开路 时的输出 电压
电容滤波 电容滤波
0.9U2
纯电阻负载 0 IO
输出波形随负载电阻R 的变化而改变, 输出波形随负载电阻 L或C的变化而改变,U0也随 的变化而改变 之改变。 愈小(I 越大), 下降多。 ),U 之改变。如:RL愈小 0越大), 0下降多。 电容滤波电路适用于输出电压较高, 电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电 流较小且负载变动不大的场合。 流较小且负载变动不大的场合。
2. 电感滤波电路
在桥式整流电路与负载间串入一电感 ， 在桥式整流电路与负载间串入一电感L， 串入一电感 就构成了电感滤波电路。 就构成了电感滤波电路。 L
1）电路
u1
u2
RL
u0
L
2）滤波原理
u1
u2
RL
u0
整流输出的脉动电压中既含直流分量( f=0) ， 也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。 也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。 对直流分量( 相当于短路, 对直流分量 f=0)：XL=0 相当于短路,电压大部分 ： 降在R 对谐波分量： 越高, 越大, 降在 L上。对谐波分量： f 越高,XL越大,电压大部分 降在X 因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。 降在 L上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。
U 0 = 0.9U 2
电感滤波的特点: 3） 电感滤波的特点:
整流管导电角较大,峰值电流很小, 整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比 较平坦,适用于低电压大电流( 较小)的场合。 较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。
电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。 电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
U RM ≥ 1.1U DRM
几种常见的硅整流桥
~ + ~ ~ + ~ + A C -
例1 桥式整流电路中，若D3断开、短路、反向，会出现什么现象？ 桥式整流电路中， 断开、短路、反向，会出现什么现象？ a u1 u1 u2 VD4 VD1 S u0 VD3 b
u2
VD2
RL
电源短路
ωt
uo
ωt
L
电路
u1
u2
C1
C2
u0 RL
滤波原理及应用场合
LC Π型滤波电路
同电感滤波电路。 同电感滤波电路。
2） RC-Π滤波 ） Π
电路 u1 u2 C1 C2 R
RL
u0
滤波原理
RC-Π -
桥式整流电路输出的直流脉动电压经C 滤波后， 桥式整流电路输出的直流脉动电压经 1滤波后，仍含 有一定的纹波成分，再经R和 有一定的纹波成分，再经 和C2使其中的交流分量较多 地降在电阻两端（因为电容C 的交流阻抗很小）， ），而 地降在电阻两端（因为电容 2的交流阻抗很小），而 较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。 较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。
2）工作原理
u2正半周时： 正半周时：
u1
Tr
+VD4 VD1
u2
VD3 VD2
RL
u0
u2>0，D1，D3通，
D2，D4止；
-+
u2
ωt
u0=u2
u2负半周时： 负半周时：
u2<0， D2，D4通，
D1，D3止；
uo
io
ωt
u0=-u2
D4 u2 D1 D3 D2 u2
RL u0
ωt
uo
ωt
输出是单向脉动 输出是单向脉动 单向 的直流电压！ 的直流电压！
1. 电容滤波电路 1）电路
桥式整流电容滤波电路 a u1 u1 u2 VD4 VD1 RL C VD3 b
接在整流电路之后，与负载并联； 接在整流电路之后，与负载并联；
u0
VD2
滤波电容C 滤波电容
一般选择极性电容器。 一般选择极性电容器。
a
2）工作 ） 原理
u1
u1
u2
D来自百度文库 D3
D1 RL C D2
u0 u2
t
t
输出电压的平滑程度和平均值与电容的放 电时间常数R 有关 有关。 越小， 电时间常数 LC有关。 RLC越小，输出电 越小 压越低，输出电压中含纹波成分越大。 压越低，输出电压中含纹波成分越大。
UO
RLC大 大
UO
RLC小 小
若空载（ 开路），输出波形如何？ ），输出波形如何 若空载（RL开路），输出波形如何？
RL：负载电阻
2）工作原理
Tr u1 iD VD u2 uD RL i0 u0
u2
ωt
uo
u2>0时，二极管导通， 二极管导通， u0=u2 ， uD=0 u2<0时，二极管截止， 二极管截止， u0= 0 ， uD= u2
uD
io
ωt
思考： 反接 反接， 思考：D反接， uo的波形
3）各电量计算
若在电感滤波器后再加一电容滤波， 若在电感滤波器后再加一电容滤波， 则构成了LC滤波器 滤波效果更好。 滤波器， 则构成了 滤波器，滤波效果更好。
LC滤波器 滤波器 电路结构 L
u1
u2
C
u0 RL
其滤波原理及应用场 合与电感滤波相似
LC滤波电路 滤波电路
3. Π型滤波电路
为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法, 为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法, 如在电容滤 波后再接一级（ 波后再接一级（ LC 或RC）滤波电路，从而构成（ LC 或RC） ）滤波电路，从而构成（ ） 型滤波电路。 -Π型滤波电路。 1） LC Π型滤波器 ）
输出电压平均值： 输出电压平均值： U 0 = 0.45U 2 π
UOIO
2π π
ωt
1 2π 2U 2 U0 = = 0.45U 2 ∫0 u0 dωt = π 2π
输出电流平均值： 输出电流平均值：
Uo I0 = RL
二极管的平均电流： 二极管的平均电流： I = I D O 二极管上承受的 最高反向电压： 最高反向电压：
电工电子技术
锦州市机电工程学校 于孝敏
第8章 电工电子技术
8.1 半导体直流稳压电源
8.1.1 整流电路 整流电路 滤波电路 8.1.2 滤波电路 稳压电路 8.1.3 稳压电路
学习目标
掌握直流稳压电源基本组成及各部分的作用。 掌握直流稳压电源基本组成及各部分的作用。 掌握两种整流电路： 掌握两种整流电路：半波和桥式整流电路的电路 工作原理及器件参数的选取。 结 构、工作原理及器件参数的选取。 掌握各种滤波电路的电路结构、工作原理及特点。 掌握各种滤波电路的电路结构、工作原理及特点。 了解串联型稳压电路和集成稳压电路的工作原理。 了解串联型稳压电路和集成稳压电路的工作原理。
半波整流时， 半波整流时，变 压器副边电流为 非正弦波！ 非正弦波！有效 值与最大值不满 的关系。 足 2 的关系。 注意！ 注意！
U DRM = 2U 2
4）整流元件选择
选择依据： 选择依据： 二极管上的平均电流： 二极管上的平均电流： ID 二极管上承受的最高反向电压： 二极管上承受的最高反向电压： UDRM
8.1 半导体直流稳压电源
u1 变 压 器 u2 整 流 电 路 u3 滤 波 电 路 u4 稳 压 电 路 uo
电源
压
流电
电压u1
流电压u2 直流电压u3 直流电压u4 电压
流电 电 稳压电 u0稳
流电压u2 直流电压u3 电 电压
8.1.1 整流电路
整流电路的任务是把交流电压转变为单 整流电路的任务是把交流电压转变为单 向脉动的直流电压。 向脉动的直流电压。常见的小功率整流电路 有单相半波、全波、桥式整流等。 ，有单相半波、全波、桥式整流等。 为分析简单起见， 为分析简单起见，我们把二极管当作理 想元件处理， 加正向电压导通， 想元件处理，即加正向电压导通，且正向导 通电阻为零（相当于短路）， ），加反向电压截 通电阻为零（相当于短路），加反向电压截 且反向电阻为无穷大（相当于开路）。 止，且反向电阻为无穷大（相当于开路）。
W7800系列稳压器外形 系列稳压器外形
W7900系列稳压器外形 系列稳压器外形
谢谢
半波整流电容滤波: 半波整流电容滤波: 桥式整流电容滤波: 桥式整流电容滤波:
U0 = U2
U 0 = 1.2U 2
4） 电容滤波电路的特点
电路简单，波形平滑； 电路简单，波形平滑； 输出电压平均值提高大； 输出电压平均值提高大； 整流二极管导通时间短，峰值电流大； 流二极管导通时间短，峰值电流大； u0 t 输出特性（外特性）较差； 输出特性（外特性）较差；
2
二极管上承受的 最高反向电压： 最高反向电压：
U DRM = 2U 2
注意！ 变压器副边电流有效值为
正弦波电流的有效值！ 正弦波电流的有效值！
Io U2 I2 = = RL 0.9
4）整流元件选择
同半波整流。 同半波整流。
最大整流电流 IOM 最大反向工作电压U 最大反向工作电压 RM
I OM ≥ 1.1I D
uD4,uD2
uD3,uD1
ωt
3）各电量计算
输出电压平均值： 输出电压平均值： U 0 = 0.9U 2
uo
io
ωt
1 2π U0 = ∫0 uo dωt =0.9U 2 2π 0.9U 2 I0 = 输出电流平均值： 输出电流平均值： RL
二极管的平均电流： 二极管的平均电流： I = 1 I D O
选择方法： 查手册，看参数， 选择方法： 查手册，看参数，选型号
最大整流电流 IOM 最大反向工作电压U 最大反向工作电压 RM
I OM ≥ 1.1I D
U RM ≥ 1.1U DRM
2. 单相桥式整流电路
Tr VD4
整流桥
VD1
1）电路
u1
u2
VD3 VD2
RL
u0
Tr
简化 画法
u1
u2
RL
u0
3）滤波电容的选择与输出电压的估算 C容量选择： 容量选择： 容量选择
T RL C ≥ ( 3 ~ 5 ) 2
T：交流电压 ： 的周期
RLC愈大→电容器放电愈慢→U0(平均值)愈大。 愈大→ 愈大 电容器放电愈慢→ 平均值)愈大。
C耐压选择： 耐压选择： 耐压选择
C耐压 ≈ 2U o 耐压
输出电压的估算： 输出电压的估算：