桥式整流电容滤波电路-课件PPT(精)
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单相桥式整流滤波电路
选择合适的电感
选择适当的电感值，以控 制电流和电压的波形，从 而减小电压脉动。
提高输出电压稳定性
调整元件参数
优化电路布局
通过调整整流二极管、滤波电容和电 感的参数，可以改善输出电压的稳定 性。
合理布置元件和布线，减小线路阻抗 和干扰对输出电压的影响。
采用稳压器
在整流滤波电路之后加入稳压器，进 一步稳定输出电压，使其不受输入电 压和负载变化的影响。
单相桥式整流滤波电路
目录
• 电路概述 • 工作原理分析 • 电路参数计算 • 电路优化与改进 • 应用实例
01 电路概述
定义与工作原理
定义
单相桥式整流滤波电路是一种将 交流电转换为直流电的电路，通 常由四个整流二极管和滤波电容 组成。
工作原理
利用四个整流二极管的单向导电 性，将交流电的正负半波整流成 直流电，并通过滤波电容滤除交 流成分，得到平滑的直流输出。
直流电源
单相桥式整流滤波电路常用于将 交流电转换为直流电，为各种电
子设备提供稳定的电源。
电池充电器
在充电电池的充电过程中，单相 桥式整流滤波电路能够将交流电 转换为直流电，为电池提供充电
电流。
太阳能充电器
在太阳能充电器中，单相桥式整 流滤波电路用于将太阳能电池产 生的交流电转换为直流电，为电
子设备充电。
在电力系统的应用
电网监控
在电网监控系统中，单相桥式整流滤波电路用于将交流电转换为直流电，为各种传感器和仪表提供电 源。
分布式发电系统
在分布式发电系统中，单相桥式整流滤波电路用于将风能、太阳能等可再生能源产生的交流电转换为 直流电，为电力储存和分配系统提供电源。
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整流滤波电路ppt课件
作业：
1. 测量直流稳压电源纹波电压时，发现接入负载和负载开 路测得的纹波电压大小相差很多，这种现象是否正常？ 为什么？
答：正常。 当负载开路时，滤波电容放电速度很慢，故输出电
压比较平稳，纹波电压很小；当接入负载电阻后，滤波 电容放电加快，使输出电压波动增大，所以纹波电压较 大。因此纹波电压大小的测量，应在额定负载下进行。
L
C1
C2 RL
C1、C2 对交流容抗小 L 对交流感抗很大
负载电流小时，
可用R 代替L。
*讨论
1. 测量直流稳压电源纹波电压时，发现接入负载和负载开 路测得的纹波电压大小相差很多，这种现象是否正常？ 为什么？ 答案
*2. 试比较电容滤波、电感滤波、π型滤波电路的特点与应用 场合。 答案
讨论小结
(3) 选择整流二极管
T 1 f 150 s 0.02 s
取
RLC
4T 2
0.04 s
则得 C 0.04s 1 000 F 40
可选取 1 000 F、耐压 50 V 的电解电容。
二、其它形式的滤波电路
1. 电感滤波 +
~ u2
2. 型滤波 +
~ u2
L RL
L 通直流阻交流
L 越大，负载电阻越小， 滤波效果越好。
0.45 U2
RL
URM 2U2
二、桥式整流电路 续
5. 桥式整流电路的简化画法
~
6. 整流桥
+
RL uo
~~
9.1.2 滤波电路
利用电容、电感的储能 作用，滤除纹波，得到
平滑的直流输出电压。
一、电容滤波电路 1. 工作原理 2. 输出电压
当 RL = 时：
整流电路之不可控整流电路_图文
式中，ud(0)为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。 将u2代入并求解得： 而负载电流为：
于是
(3-38) (3-39) (3-40)
(3-41)
2-9
3.4.1 电容滤波的单相不可控整流电路
则当wt=q时，VD1和VD4关断。将id(q)=0代入式 （3-41），得：
(342)
二极管导通后u2开始向C充电时的ud与二极管关 断后C放电结束时的ud相等，故有下式成立：
1) 电容滤波的不控整流电路其输出电压平均值不是一个定数，它将随着RC 的变化而变化。 电阻R减小(负载电流增大)或电容容量C减小→输出电压降低、电压波动加大。 2) 输出电压平均值的最大值是输出电压瞬时值的峰值，输出电压平均值的 最小值是该电路在电阻负载情况下的输出电压平均值。
输出电压平均值的最大值与最小值在不同电路形式下的值
的时刻“速度相等”恰好发生，则有
（3-50）
由上式可得
电流id 断续和连续的临界条件wRC=
在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的，
分界点就是R= /wC。
通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重，因此在轻载时直流侧获得
的充电电流是断续的，重载时是连续的。
a
a
O
wt O
wt
id
id
2) 主要的数量关系
输出电压平均值
空载时，
。
重载时，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。
在设计时根据负载的情况选择电容C值，使
,此
时输出电压为： Ud≈1.2 U2。
（3-46）
电流平均值
输出电流平均值IR为：
二极管电流iD平均值为：
电容滤波电路(桥式电路)
实际uo的波动没有近似波形误差大，故实际S比 计算值要小。
10
(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关
RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 T 一般取 RLC ( 3 ~ 5 ) ( 1.5 ~ 2.5 )T 2 近似估算: Uo(AV)≈1.2U2 (b) 流过二极管瞬时电流很大
UC 2 U 2 UC 1 2 2U 2
即二倍压电压。
输出端的电压： U O UC 2 2 2U 2
22
2、多倍压整流电路
2U 2 C1 + –
C3 D3 D4 C4
C5 D5
D6 C6
u1
u2
D1
D2
+C2– 2 2U 2
u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1 充电到： 2U 2
uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S´的关系：
U o1m U'o1m 1 1 S S' 2 2 Uo 1 LC U'o 1 LC
20
３、LC – 型滤波电路
L
uo1
u1
u2
C1
C2
RL
uo
显然， LC – 型滤波电路输出电压的脉动系 数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由 于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波 时，提高了输出电压。 请自行分析LC – 型滤波电路的输出 电压和脉动系数等基本参数。
u2上升, u2大于电容 上的电压uc,u2对电容充电， uo= uc u2
5
u1
u1
u2
D4
D3 b u2
只有整流电路输出 电压大于uc时，才 有充电电流。因此 二极管中的电流是 脉冲波。
10
(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关
RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 T 一般取 RLC ( 3 ~ 5 ) ( 1.5 ~ 2.5 )T 2 近似估算: Uo(AV)≈1.2U2 (b) 流过二极管瞬时电流很大
UC 2 U 2 UC 1 2 2U 2
即二倍压电压。
输出端的电压： U O UC 2 2 2U 2
22
2、多倍压整流电路
2U 2 C1 + –
C3 D3 D4 C4
C5 D5
D6 C6
u1
u2
D1
D2
+C2– 2 2U 2
u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1 充电到： 2U 2
uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S´的关系：
U o1m U'o1m 1 1 S S' 2 2 Uo 1 LC U'o 1 LC
20
３、LC – 型滤波电路
L
uo1
u1
u2
C1
C2
RL
uo
显然， LC – 型滤波电路输出电压的脉动系 数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由 于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波 时，提高了输出电压。 请自行分析LC – 型滤波电路的输出 电压和脉动系数等基本参数。
u2上升, u2大于电容 上的电压uc,u2对电容充电， uo= uc u2
5
u1
u1
u2
D4
D3 b u2
只有整流电路输出 电压大于uc时，才 有充电电流。因此 二极管中的电流是 脉冲波。
桥式整流和滤波电路
图(a)中，因VZ2首先达到稳 压值5 V，因此，电路的稳 压值即为5 V。 值得指出的是，稳压二极 管并联，通常起作用的只有 一个，所以除在特殊情况下， 稳压二极管都不并联使用。
VL 0.9V2
所以
VL 60V V2 66.7V 0.9 0.9
流过二极管的平均电流
1 1 I V I L 4A 2A 2 2
二极管承受的反向峰值电压
VRM 2V2 1.41 66.7 94V
查晶体管手册，可选用整流电流为3安培，额定反向工作 电压为100伏的整流二极管2CZ12A（3A/100V）四只。
当电路电流增加时，线圈中 自感电动势与电流反向，阻碍电 流增加，电感存储磁场能；当电 流减小时，线圈中自感电动势与 电流同向，阻碍电流减小，电感 释放能量。使负载电流比较平滑， 从而得到比较平滑的直流电压。
图1.3.3 带电感滤波器
3.应用：较大功率电源。 4.缺点：体积大、重量大。
（四）复式滤波器
（一）电容滤波器 1．电路
特点：输出端一较大容量的电 解电容器与负载并联。
2.原理:利用电容对电压的充放电作
用使输出电压趋于平滑。
3.应用场合：该形式电路多用于小 功率电源电路中。
工作原理分析： 1.设接通电源的瞬 间(t=0)，电容两端 电压uc=0; 2.当u2由零上升时， VD1、VD3导通，向 电 容C充电，同时 向负载RL提供电流; 由于充电回路的电 阻很小，使uc与u2 同步变化; 3.当 u2到最大值时， 在a点，uc随u2达到 峰值，如图 6．1．5(b)中的a点。
u1
u1
u2
D4
D1
D3 C D2
S uo RL
b
输出电压估算公式 为（负载）
VL 0.9V2
所以
VL 60V V2 66.7V 0.9 0.9
流过二极管的平均电流
1 1 I V I L 4A 2A 2 2
二极管承受的反向峰值电压
VRM 2V2 1.41 66.7 94V
查晶体管手册，可选用整流电流为3安培，额定反向工作 电压为100伏的整流二极管2CZ12A（3A/100V）四只。
当电路电流增加时，线圈中 自感电动势与电流反向，阻碍电 流增加，电感存储磁场能；当电 流减小时，线圈中自感电动势与 电流同向，阻碍电流减小，电感 释放能量。使负载电流比较平滑， 从而得到比较平滑的直流电压。
图1.3.3 带电感滤波器
3.应用：较大功率电源。 4.缺点：体积大、重量大。
（四）复式滤波器
（一）电容滤波器 1．电路
特点：输出端一较大容量的电 解电容器与负载并联。
2.原理:利用电容对电压的充放电作
用使输出电压趋于平滑。
3.应用场合：该形式电路多用于小 功率电源电路中。
工作原理分析： 1.设接通电源的瞬 间(t=0)，电容两端 电压uc=0; 2.当u2由零上升时， VD1、VD3导通，向 电 容C充电，同时 向负载RL提供电流; 由于充电回路的电 阻很小，使uc与u2 同步变化; 3.当 u2到最大值时， 在a点，uc随u2达到 峰值，如图 6．1．5(b)中的a点。
u1
u1
u2
D4
D1
D3 C D2
S uo RL
b
输出电压估算公式 为（负载）
电容滤波电路ppt课件
2、画出桥式整流滤波电路的输出波形
10
+
T
VD4
VD 1
4
u 1
+
u2 3
VD3
2
1
+
C
VD2
u2＞ uC时：
uL
二极管导通，C充电
u2＜ uC时：
0
二极管截止，C放电
+
+
RL u L -
+
t
11
作业
课本第44页第4题的（1）、（2）问
思考
电容的选择标准是什么样的？ 滤波电路有什么特点?
脉动直流电压整流滤波直流电压经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分但其脉动较大一般丌能满足实际需要需要经过滤波电路消除其脉动交流成分得到平滑的直流电压
电容滤波电路
1
复习
1、整流电路的作用是什么? 2、画出半波整流和桥式整流的输出电压波
形。 3、整流输出的脉动直流电和稳恒直流电有
什么不同?
2
经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分， 但其脉动较大，一般不能满足实际需要，需要经过滤 波电路消除其脉动交流成分，得到平滑的直流电压。
6
+
T
u1 u2
+
2
VD
+
充C
电
放
电
+
+
RL uL -
+
u2＞ uC时：
u2
二极管导通，C充电
0
u2＜ uC时：
二极管截止，C放电
t
7
uo
0
u2上升, u2大于电容 上的电压uc,u2对电容充电
uo压。二极管承受反向电压而截 止。电容C通过RL放电， uc按指 数规律下降
10
+
T
VD4
VD 1
4
u 1
+
u2 3
VD3
2
1
+
C
VD2
u2＞ uC时：
uL
二极管导通，C充电
u2＜ uC时：
0
二极管截止，C放电
+
+
RL u L -
+
t
11
作业
课本第44页第4题的（1）、（2）问
思考
电容的选择标准是什么样的？ 滤波电路有什么特点?
脉动直流电压整流滤波直流电压经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分但其脉动较大一般丌能满足实际需要需要经过滤波电路消除其脉动交流成分得到平滑的直流电压
电容滤波电路
1
复习
1、整流电路的作用是什么? 2、画出半波整流和桥式整流的输出电压波
形。 3、整流输出的脉动直流电和稳恒直流电有
什么不同?
2
经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分， 但其脉动较大，一般不能满足实际需要，需要经过滤 波电路消除其脉动交流成分，得到平滑的直流电压。
6
+
T
u1 u2
+
2
VD
+
充C
电
放
电
+
+
RL uL -
+
u2＞ uC时：
u2
二极管导通，C充电
0
u2＜ uC时：
二极管截止，C放电
t
7
uo
0
u2上升, u2大于电容 上的电压uc,u2对电容充电
uo压。二极管承受反向电压而截 止。电容C通过RL放电， uc按指 数规律下降
仿真实验11：桥式整流电容滤波电路
《模拟电子技术》演示实验库实验11：桥式整流电容滤波电路一、教学目的1. 演示桥式整流输出电压的波形并与变压器次级波形作比较。
2. 演示加有电容滤波的输出电压的波形，负载变化后对输出电压波形的影响。
3. 测试各种情况下的输出电压，演示当一支二极管开路、短路后输出电压的变化，加深理解桥式整流电路的应用。
二、演示内容1. 创建单相桥式整流、电容滤波实验电路（1）启动Multisim进入Multisim工作界面。
（2）按图11.1在电路工作区连接电路图11.1 单相全波整流电容滤波实验电路◆安放元器件（或仪器）单击打开相应元器件库（或仪器库），将所需元器件（或仪器）拖拽至相应位置。
利用工具栏的旋转、水平翻转、垂直翻转等按钮使元器件符合电路的安放要求。
◆连接电路（3）按图11.1所示，给元器件标识、赋值（或选择模型）双击元器件打开元件特性对话框，进行相应设置。
全波整流波形电源电压波形（示波器面板波形显示框）图11.2 电源与全波整流波形◆信号源u s单击Label，键入单相交流电源Us。
单击Value，设置Vo1tage：200V，Frequency：50Hz，Phase：0。
◆变压器Tr单击“Label”，键入Tr 10:1。
单击Mode1s，选中Library 中的default和Model中的ideal，单击“Edit”按钮打参数设置对话框，在“primary to Secondary tums ratio”框键入“10”，单击“确定”。
◆整流桥堆D×4单击Labe1，键入D×4，单击Models，选中Library中的general1和Model中的BYM10.100，单击“确定”。
◆电容C单击Labe1，键入滤波电容C。
单击V alue，将“Capacitance”设置为20μF，单击“确定”。
◆开关K单击Label，键入K，单击确定。
由于只有一个开关，故控制键可采用其缺省设置的“Space”（空格键）。
桥式整流电容滤波电路
电路图
探究一
当开关Ｓ断开时，没有电容 滤波的作用，电路为桥式整流电 路，要求同学们在教学工作页上 画出在示波器上所看到波形一
探究二
当开关Ｓ闭合时，没有电容 滤波的作用，电路为桥式整流电 容滤波电路，要求同学们在教学 工作页上画出在示波器上所看到 波形二
观看视频，完成以上探究任务
未接 电容
接入 电容
说明，在此录入本图表的综
极管桥合描式述整说明电。路输出９Ｖ左右的直流电压， 虽然整流输出的９Ｖ的直流电压可用于收录 机，但是收录机会产生俯烦恼的噪声，这是 由什么原因造成的呢？
教学拓展
解决方法
产生令人烦恼的的交流噪 声是由加到收录机的直流脉 动电压引起的，要让收录机 无噪声的工作，就必须加装 波电路以滤除直流脉动电压 的交流成分。
电容Ｃ接入电路，假设开始时电容上的电压零，接通
电源后u2从零开始增大，整流输出的电压在向负载ＲＬ供电 的同时，也给电容Ｃ供电。当充电电压达到最大值后，u2 开始下降，于是电容Ｃ开始通过负载电阻放电，维持负载 两端电压缓慢下降，如此循环下去，使输出电压的脉动成 分减小，平均值增大，从而达到滤波的目的，如右图d所示
教学设计
桥式电流电容滤波电路
PART 01
教学分析
Teaching Anlysis
教学分析 内容分析
知识目标
1
掌握
1.常用滤波电路的构 成。 2.桥式整流电容滤波 的工作过程。Biblioteka 能力目标2能够
1.能够正确画出桥式 整流滤波电路的电路 图 2.能够正确分析桥式 整流滤波电路的工作 过程。
情感目标
3
• 形成学生探究
PART 03
新课讲授
Teaching Design