整流滤波电路教学案例

a
⊕
VD1
+
+
+
u1
u
－
－－ b
VD3
RL uo －
u为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正 向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的 路径为：b→D2→RL→D4→a。
a －
VD4
+
+
+
u1
u
－－
⊕
b
RL uo
VD2
－
u
0
π
2π
3π
4π ω t
iD 1
0
π
2π
3π
极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。
加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且短时间内承受较大
的 冲 击 电 流 （ iC io ） ， 为 了 二 极 管 的 安 全 ， 选 管 时 应 放 宽 裕 量 。
单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为 uDR uC u ，当负载开路时，承受的反向电压为最高，为：
出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻
替代笨重的电感，构成CRCπ型滤波电路，同样可以获
得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和 功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。
8.3 直流稳压电路
一 、直流稳压电源的组成：
变压
整流
滤波
u1
u2
u3
u4
稳压 u5
u1
u2
u3
u4
u5
t
t
t
RP +
UF －
R2
RL Uo －
其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前 述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成 运算放大器而不是晶体管。
32
集成运放在这里起比较放大作用，反馈信号UF由U01 输出，经UBE1、R1、在R2及RP抽头上产生一个电压加到 U-端；由VZ提供一个稳定的输入电压UVS加到U+端，与 反馈信号相比较，形成一个同相比例放大电路。
26
调整元件
+
T
UI + 基
比 较
取
准 UR
放 大
FUo
样
_
+ +
C2 RL Uo
_
调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。 比较放大器可以是单管放大电路，差动放大电 路，集成运算放大器。调整元件可以是单个功 率管，复合管或用几个功率管并联。基准电压 可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出 电压Uo的一部分和基准电压相比较。
开始充电时，电池两端电压较低，使三极管T1 截止，T2 导通，可控硅被触发导通，充电电流经限流电位器 P2 及 可控硅对电池充电。随着充电的进行，电池的端电压逐 渐升高。当电池电压达到 1.38V（单节镍镉充电电池的充 满电时的电压）4时，T1 导通，T 2截止，切断充电电流， 停止充电，防止“过充”现象出现，同时发光二极管发 光，指示充电过程结束。电路如图所示。
调整元件 RL Uo （改变R可以影响U0）
–
–
因调整元件与负载串联，故称为串联型稳压
电路。
1. 电路结构的一般形式
串联型晶体管稳压电路由基准电压、比较
放大、取样电路和调整管四部分组成。
2返5 回
串联型稳压电源实际上利用射极跟隨器的输出阻抗低 ，帶负载能力强的特点，如图，把图方向调整一下，就 成通用的图形（交流）。
当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会 引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和 UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持 原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。
24
8.3.2 串联型稳压电路
Ui
+ UI
R
+ Uo R RL RL
4π
ωt
iD 2
0
π
2π
3π
4π
ωt
uo
0
π
2π
3π
4π
ωt
UO = 0.9 U2
I0
U0 RL
0.45U2 RL
IF = 1/2IO
U DRM = 2 U 2 = 1.57 U O
(8.1) (8.2) (8.3)
(8.4)
• 例8.2 单相桥式整流电路中，已知直流负载 电阻为20Ω所需电压为40V，单相交流电源 电压220V。试选择整流二极管，并计算变 压器的变比。
8.1.2 单相桥式全波整流电路
a
D4
D1
++
++
+
u1
u2
－－
b D3
D2
RL uo －
u1 －
u －
+ RL uo
－
(a) 原理电路
(b) 简化画法
u为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、 D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而 截止。此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b。
U RM 2 2U
二 电感滤波电路
+
+
u1
u
－－
L
+ RL uo
－
电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是 制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。
三 复合滤波电路
L
L
R
C
C
C
C
C
(a) LC滤波电路 (b) CLC滤波电路 (c) CRC滤波电路
LC、CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输
开关稳压电路体积小，转换效率高，但控制电路 较复杂。随着自关断电子器件（自动转换器件） 和集成电路的迅速发展，开关电源已得到越来越 广泛的应用。
22
直流稳压电源
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压管 稳压电路
线性 稳压电路
开关型 稳压电路
并联型
串联型
8.3.1 稳压管（ 与负载并联型）稳压电路
工作原理： 输入电压Ui 波 动 时 会 引 起 输 出 电 压 Uo
Uo 1.4Uo
0.9Uo
0
Io
—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值。
为了获得较平滑的输出电压，一般要求 RL
(10
~ 15 ) 1 C
，即：
RLC
(3 ~
5) T 2
此时
半波：Uo U
全 波 ： U o 1.2U
式中 T 为交流电压的周期。滤波电容 C 一般选择体积小，容量大
的电解电容器。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正
• 解： 负载工作电流
•
通过二极管的正向电流 1A
•
二极管承受的最大反向电压
• UDRM = 1.57 UO = 1.57×40 = 63 V
• 查晶体管手册和本书附录可得，2CZ56C的 最大整流电流为3A，最高反向工作电压为 100V，可满足整流电路的要求。因此选用 2CZ56C作为整流器件，
8.2 滤波电路
解：负载工作电流
通过二极管的正向电流为 IF = IO = 2 A 二极管承受的最大反向电压
UDRM = 3.14 UO = 3.14×40 = 126 V 查晶体管手册或本书附录可得，二极管
2CZ56D的最大整流电流为3A，最高反向工作 电压为200V。所以选用一只2CZ56D作为整流 二极管并安装相应的散热片。
第八章 整流与直流稳压电路
8.1 整流电路 8.2 滤波电路 8.3 直流稳压电源
学习要点
整流电路的基本特点和分析 直流稳压电源的组成和特点
8.1 整流电路
8.1.1 单相半波整流电路
优点：电路结构简单。 缺点：输出电压脉动系数大 用途：可以用脉动电流的地方，如电镀、蓄电池充电等。
当u为负半周时，二极管VD承受反向电压而截止。此时 负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u全部
加在二极管VD上，UVD=um。
UO = 0.45 U2
I0
U0 RL
0.45U2 RL
IF = IO
U DRM = 2 U 2 = 3.14 U O
(8.1) (8.2) (8.3)
(8.4)
例8.1 单相半波整流电路如图7.2所示。已知直 流负载电阻为20Ω，工作电压40V,单相交流电 源电压220V,试选择整流二极管，并计算变压 器的变比。
t
t
0
0
0
0
0
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直流稳压电路
将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流 电压的电路称为直流稳压电路。
直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线 性稳压电路和开关稳压电路两大类。
稳压管电路使用起来简单易行，但转换效率低 ，体积大 ,输出电压不可调整；
串联型稳压电源输出电压可调，帶负载能力比较 大，是常用的一种稳压电源。
降，且 u uC ，使二极管 D 截止，而 电容 大 于 uC 时 ， 二 极 管 又 导 通 ， 电 容 C 再次充电……。这样循环下去，u周期性变化，电容 C周而 复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小，如图所示。 电容 C 放电的快慢取决于时间常数（ RLC ）的大小，时
间 常 数 越 大 ， 电 容 C 放 电 越 慢 ， 输 出 电 压 uo 就 越 平 坦 ， 平 均 值也越高。
单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如 图所示。空载时（RL=∞，开路），UDO=1.4U。负载 加重时（即RL减小，IDO增大，此时τ=RLC减小）， 放电速度加快，UDO下降。从图中可见，电容滤波 电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的 带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的 场合