整流滤波电路

根据电路图可知 V O = V Z = V I V R V I I R R
IR =IL+IZ
输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增 加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出 电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：
VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓
在稳这压里二V极O管减的小调应节理下解，为使图，1V由6O.于的02 输增硅入加稳电没压二压有极那VI管的么稳增大压加而电，路 已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。
管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦
规律变化；t2到t3时刻二极管关 断，vC=vL按指数曲线下降，放 电时间常数为RLC。电容滤波过 图10.07电容滤波波形图 程见图10.07。
需要指出的是，当
放电时间常数RLC增加时， t1点要右移， t2点要左移， 二极管关断时间加长，
导通角减小，见曲线3；
反之，RLC减少时，导通
速率在降很刚。当慢过先v。29到假所0°达设以时9二刚0，°极过正时管9弦0，关°曲v断2时开线，二始下电极下降容管的C仍然
导 下通降指就起。的数要始在速放以放超率电指电过越起数速来9始0规率越°点律时快后的向，，的放负二当某电载极刚个速Ｒ管超点率L关过，放很断指正电大。数弦。。曲曲线线
所以，在t1到t2时刻，二极
10.2.1.1 引起输出电压不稳定的原 因
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输 入电压的变化，参见图16.01。
负载电流的变化会
即 V O=f(V I,IO)在整流电源的内阻上产生电压降，
从而使输入电压发生变化。
图16.01稳压电源方框图
10.2.1.2稳压电路的技术指
标
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能
单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流 的电路，其电路如图10.02 （a）所示。
（a）桥式整流电路
（b）波形图
图10.02 单相桥式整流电路
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10.02(a)的电路图可知：
当正半周时二极管D1、D3导通，在负载 电阻上得到正弦波的正半周。
注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。 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。
10.2 滤波电路
10.2.1 电容滤波电路 10.2.2 电感滤波电路
10.1.2.1 电容滤波电路
（2）电容滤波电路
现以单相桥式电容滤波整流电路为例来 说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载 电阻上并联了一个滤波电容C。
图10.06电容滤波电路
(3)滤波原理 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压 器在v次2上端，电所压以v2输给出电波容形器同C充v2 电，。是正此弦时形C相。当于并联
的效果，工程上也通常应满足RLC≥6~10。）
（5）外特性
整流滤波电路中，输出直流电压VL随负 载电流 IO的变化关系曲线如图10.09所示。
RL = , VO = 2V2
C 0 , VO = 0.9 V 2
d = RLC
(3～ 5) T 2
V O 1.2 V 2
图10.09 整流滤波电路的外特性
IO=0
一般特指ΔVi/Vi=±10%时的Sr
(2)电压调整率SV
SV=V 1 O V V O I
10% 0
IO=0
(3)输出电阻Ro
Ro
= VO IO
VI=0
当输出电流从零变化到最大额定值时， 输出电压的相对变化值。
（4）电流调整率SI
SI
=VO VO
10% 0
VI=0
输入电压交流纹波峰峰值与输出电压 交流纹波峰峰值之比的分贝数。
10.2.2.2 稳压电阻的计 算
10.2.2.3 基准 源
10.2.2.1 硅稳压二极管稳压电路的原 理
硅稳压二极管稳压电路的电路图如图16.02所示。
它是利用稳压二极 管的反向击穿特性稳 压的，由于反向特性 陡直，较大的电流变 化，只会引起较小的 电压变化。
图16.02 硅稳压二极管稳压电路
(1) 当输入电压变化时如何稳压
D4的导通角都是180°。
图10.10 电感滤波电路 （动画10-5）
图10.11 波形图
10.2.1 稳压电路概述 10.2.2 硅稳压二极管稳压电路 10.2.3 线性串联型稳压电源 10.2.4 开关型稳压电源
10.2.1 稳压电路概述
10.2.1.1 引起输出电压不稳定的原因 10.2.1.2 稳压电路的技术指 标
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术 进一步稳定直流电压。
直流电源的方框图如图10.01所示。
10.1 单相整流滤波电路 10.1.1 单相整流电路
10.1.1.1 单相桥式整流电路 10.1.1.2 单相半波整流电路 10.1.1.3 单相全波整流电路
10.1.1.1 单相桥式整流电 (1) 工作原理 路
2V2
0.5IL
0.9V2
2V2
0.5IL
*使用条件： d RLC(3~5)T2
利10用.1储.2.能2 元电件感电滤感波器电Ｌ路的电流不能突变
当的 串v2正联性半，质周也，时可把，以电D1起、感D到Ｌ3导滤与电波整，的流作电用路。的负载ＲL相
电电桥感感式中中电1的的路0电电的.10流流对电所将将称感示滞 经 性滤。后由，波电vD和22。电电、感当路感D滤4负中提如波半电供图的周流。时的因， 连续性波，四形个图二如极图管1D01.、11D所3 ；示。D2、
(2) 当负载电流变化时如何稳压
负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增 加，从而使VZ=VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR 减小，VR减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过 程可概括如下：
IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（VO↓）→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑
10.2.2.2稳压电阻的计算
稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击 穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大小有关。
稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大， 稳压性能越好。
稳压电阻R 的作用
将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化， 从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。
显然R 的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大 的VR变化，就可达到足够的稳压效果。
了整流电路的内 阻。
图10.03 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
10.1.1.2单相半波整流电路
单相整流电路除桥式 整流电路外，还有单相半波 和全波两种形式。单相半波 整流电路如图10.04(a)所示， 波形图如图10.04(b)所示。
(a)电路图
(b)波形图
图10.04 单相半波整流电路
根据图10.04可知，输出电压在一个工频周期 内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正 弦波。负载上输出平均电压为
0.9V2 RL
二极管所承受的最大反向电压 VRmax2 2V2
单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥 式整流电路相同。
S43π 2V2 2π2V23 20.67
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电 流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分 量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率 较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小 一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相 半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源 之中。
（5）纹波抑制比Srip
Srip
=
20lgVip-p Vop-p
（6）输出电压的温度系数ST
ST=V 1O V TO
10%0
IO=0,VI=0
如果考虑温度对输出电压的影响, 则输出电压 是输入电压、负载电流和温度的函数
VO=f(VI,IO,T)
10.2.2 硅稳压二极管稳压电 路
10.2.2.1 硅稳压二极管稳压电路的原 理
角增加。显然，当ＲL很
小，即IL很大时，电容滤 波的效果不好，见图
10.08滤波曲线中的2。
图10.08 电容滤波的效果
反之，当ＲL很大，即IL很小
(动画10-3） (动画10-4）
时 波问，曲题线尽：中管的C有较3Ｃ。小无所, R以ＲLC电L仍即容很空滤大载波,电适，容合此滤输时波出的V电C效=流V果较L也=小？很的好场，合见。滤
当负半周时二极管D2、D4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10.02(b)。
（动画10-1） （动画10-2）
（2）参数计算
根据图10.02（b）可知，输出电压是单相脉动电压。 通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为
(4)电容滤波的计算 电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压 的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一 般常采用以下近似估算法：
一种是用锯齿波近似表示，即 VLVO 2V2(14R TLC)
另一种是在RLC=(35)T/ 2的条件下，近似认 为VL=VO=1.2V2。（或者，电容滤波要获得较好
但R 的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损 耗就要加大。
10.1 单相整流电路 10.2 滤波电路
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，一般直流电源由如下部分组成：
整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分 的脉动直流电。
滤波电路是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。