工业电子学

u1
u2
D4
D3 b
D1
S C uo RL
D2
RL未接入时(忽略整流电路内阻) u2
设t1时刻接 通电源 整流电路为 电容充电
t1
uo 充电结束
uc
没有电容 t 时的输出 波形
t
u1
u1
u2
D4
D3 D1
S
C
D2 RL
uo
b
RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻) u2 t uo
加入滤波电容
3. 桥式整流电路
组成：由四个二极管组成桥路
T D3 D1 D4 D2
u1
u2
RL
uo
D1
u2 D3
D2 D4
RL uo
u2
uo
u2正半周时电流通路
T u1
+
u2 D3 D1 D4 D2 RL uo
–
D1 、D4导通， D2、D3截止
u2负半周时电流通路
T u1
u2 D3 D1 D4 D2
RL
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或
电感与负载RL串联。 L C RL RL
1. 电容滤波电路
(1)电容滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。 a D4 u1 u1 S u2 D D3 b
1
C D2 RL
uo
桥式整流电容滤波电路
a
u1
uo uD1
忽略二极管正向压降 0 ~ ： uD2
uD2 = 2u2
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： D1 T a uo i o u1 u2 RL u2 b D2 1 1 Uo = uo d (t ) = uo
0 2
t

0



0
2U2 sin td ( t)
单相半波整流电压波形 u2 T uD D
0 2 3 t 4
a u2 b
u1
uo
RL uo uD
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： uD D T a io u o u1 u2 RL uo
0 2
t
1 1 2 Uo = uo d (t ) = 2 2 0 2U2 = 0.45U2 =
5.1直流稳压电源的组成和功能
u1 u2 整 流 电 路 u3
滤 波 电 路
u4
稳 压 电 路
uo
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。 • 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 • 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 • 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压 uo的稳定。
T
+
b
–
+
u2
+
– +
u1
u2–
–
a
D1 io uo D2 RL 变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2
当u2正半周时， D1导通，
D2截止。
当u2负半周时， D2导通，
D1截止。
单相全波整流电压波形 T
a
D1
+
u2
0 2 3 t 4
u1
u2 –
u2 b
+ –
io uo D2
RL+
u0
+
D2、D3 导通， D1 、D4截止
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
u2>0 时
D3 u2 b
u2
u2<0 时
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路: b D2 RLD4a
D4
D1
D2
RL
uo
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a D1 RLD4b
t
b


0
2U2 sin td ( t)

Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压： uD D T a i uD
u1
o
u2 b
RL
uo
t 0 2
UDRM
二极管上的平均电流： 承受的最高反向电压:
ID = IO
UDRM=
2U 2
2.全波整流电路
(1)整流输出电压的平均值 负载电压 Uo的平均值为: uo
t
0 2
1 Uo = π 2

π 2 0
t ) uod (
负载上的(平均)电流:
Uo Io = RL
（2）脉动系数Ｓ
uo
t 0

2
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S 越小越好。 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
5.2 整流与滤波电路
一. 单相整流电路
1.半波整流电路
T u1 a D – io u2 >0 时: 二极管导通，忽略二 极管正向压降， RL uo
+ u2
b
uo=u2
u2<0时: 二极管截止, uo=0
–
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
+
时的波形
无滤波电容
t
时的波形
uo
t
u2上升， u2大于电容 上的电压uc，u2对电容充电， u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uc按指数
uo= uc u2
规律下降，时间常数 = RL C
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 uo 电流是脉冲波。
例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。 因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电 流的一半。
1 I D = Io 2
（选购时：二极管额定电流 2ID)
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U RM = 2U 2
（选购时：最大反向电压 2URM)
二、滤波电路
交流 电压
整流
=
2 2U2

= 0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压： D1 T a 二极管上的平均电流： io u1 u2 RL 1 u2 b D2 uo uD
t 0 2
ID = I o 2
二极管承受的最高反向电压： U DRM = 2 2U2
2 4 4 4 uo = 2U 2 ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) 3 15 35
基波
U o1M S= Uo
4 2U 2 2 3 π = = 0.67 3 2 2U 2 输出电压平均值 π
基波峰值
(3)二极管平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管 的主要依据。
t
整流输出电压平均值： Uo=0.9U2 负载电流平均值:
uo
uD2,uD3 uD1,uD4
t
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管平均电流：ID=Io/2 二极管最大反向电压： U DRM = 2U2
集成硅整流桥：
+ – u2 ~ + ~ -
–
+
uo
4. 整流电路的主要参数