电工电子第10章

10.2.2 单相半控桥式整流电路
单相半波可控整流电路，虽然具有电路简单，使用元件 少等优点，但输出电压脉动性大，电流小。单相半控桥式整 流电路如图10-6所示，桥中有两个桥臂用晶闸管，另两个桥 臂用二极管。
图10-6 单相半控桥式整流电路
设u2=U2sinωt，当u2为正半轴时，瞬时极性为上“正”下 “负”，VT1和VT4承受正向电压。若在t1时刻给VT1加触发 脉冲，则VT1导通，负载上有电压Uo，电流通路为 a→VT1→RL→VD2→b。
成稳压器的工作特点及典型应用电路。
电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使 用费用高,一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。本章 讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源。一般直流电源 组成框图如图10-1所示。
整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波电 路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直 流成分。稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压 进一步进行稳定。
V
io
uV
＋
～
u
uo
RL
－
图10-4 晶闸管组成的半波整流电路
由图10-5可见，在输入交流电压u的正半周时，晶闸管 VT承受正向电压。在负半周时，晶闸管承受反向电压而 关断，负载上的电压、电流均为零。在第二个正半周内， 再在相应的ωt2时刻加入触发脉冲，晶闸管再次导通，使 负载RL上得到如图10-5c所示的电压波形。图10-5d所示的 波形为晶闸管所承受的正向和反向电压。最高正向和反向 电压均为输入交流电压的幅值。
图10-1 整流滤波框图
10.1 单相整流电路
10.1.1 单相桥式整流电路工作原理
单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电 路，如图10-2a所示。在分析整流电路工作原理时，整流电 路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图 10-2a可知：当正半周时，二极管VD1、VD3导通，在负载电阻 上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管VD2、VD4导通， 在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半 周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥 式整流电路的波形图见图10-2b。
uO
2U
2
(
2 πHale Waihona Puke 4 3πc
os2
t

4 15π
c
os4
t


)
S 4 2U2 2 2U2 2 0.67
3π
π3
(10-5) (10-6)
10.1.3 单相桥式整流电路的负载特性曲线
单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电 流之间的关系曲线如图10-3所示，曲线的斜率代表了整流电路 的内阻。
2RL
(10-10)
10.2.3
产生和控制触发信号的电路称为触发电路，其工作性 能的好坏对可控整流的效果有很大影响。触发电路种类很 多，在此仅介绍常用的单结晶体管触发电路。单结晶体管 原理及结构已在第7章作了介绍。
1
利用单结晶体管的负阻效应并配以RC充放电回路，可以 组成一个非正弦波的振荡电路，这个电路可产生可控整流电 路中晶闸管所需要的触发脉冲电压。单结晶体管触发脉冲电 路如图10-7a
愈高，可控整流电路输出电压和输出电流的平均值分别为
1
Uo 2
2U sintd(t) 2 U(1 cos) 0.451 cos
2
2
Io

0.45
U RL

1

cos 2
(10 7) (10 8)
由此式可知，输出电压Uo的大小随α的大小而变化。当 α=0时，Uo=0.45U，输出最大，晶闸管处于全导通状态； 当α=π时,Uo=0,晶闸管处于截止状态。以上分析说明，只要 适当改变控制角α，也就是控制触发信号的加入时间，就可 灵活地改变电路的输出电压Uo。
学习要求
1. 正确理解直流稳压电源的组成和各部分的作用。 2. 掌握单相桥式整流电路的组成、工作原理及输出电压
及电流平均值的估算。 3. 了解可控整流电路的组成及工作原理及参数估算；了
解单结晶体管触发 4. 电路的组成及工作原理。 5. 掌握滤波电路的工作原理；稳压电路的作用。 6. 理解串联式直流稳压电源的组成和原理，了解三端集
a）桥式整流电路
b）波形图
图10-2 单相桥式整流电路
10.1.2 参数计算
根据图10-2b可知，输出电压是单相脉动电压，常用它的 平均值与直流电压等效。输出平均电压为
U O
UL

1 π
0
2U 2
sin ωtdωt

22 π
U2

0.9U 2
流过负载的平均电流为
(10-1)
IL

2 2U 2 πRL

0.9U 2 RL
流过二极管的平均电流为
(10-2)
ID
IL 2

二极管所承受的最大反向电压
2U2 0.45U2
πRL
RL
(10-3)
URmax 2U2
(10-4)
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可 将脉动电压做傅里叶分析，此时谐波分量中的二次谐波幅度
最大。脉动系数S定义为二次谐波的幅值与平均值的比值。
整流电路既有交流量，又有直流量，通常对输入（交 流）用有效值或最大值；输出（交直流）用平均值；整流 管正向电流用平均值；整流管反向电压用最大值。
图10-3 桥式整流电路的负载特性曲线
*10.2 晶闸管可控整流电路
10.2.1 单相半波可控整流电路
晶闸管的原理已在第7章作了介绍。由晶闸管组成的半波 可控整流电路图10-4所示，其中负载电阻为RL，工作情况如 图10-5所示。
(a)


O
t1
t2
t
uG
(b)
t
uo io
uo
io
(c)
O

t
uV
(d) O
t
图10-5 电压电流波形图
在晶闸管承受正向电压的时间内，改变控制极触发脉冲 的加入时间（称为移相），负载上得到的电压波形随之改变。 可见，移相可以控制负载电压的大小。晶闸管在加正向电压
下不导通的区域称控制角α（又称移相角），如图10-5c所示。 而导通区域称为导通角θ，可以看出导通角愈大，输出电压
当u2为负半轴时，晶闸管VT2和二极管VD1承受正向电压。 在t2时刻给VT2加触发脉冲，VT2导通，电流通路为 b→VT2→RL→VD1→a。显而易见，桥式整流的输出电压平均 值要比单相半波整流大一倍，即
Uo

0.9U2 (1 2
cos )
(10-9)
Io
Uo RL

0.9U2(1 cos )