模拟电路第十章

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10.15所示，在负载 电阻上并联了一个滤波电容C。
图10.15电容滤波电路
(1)滤波原理 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压 器在v次在2上端刚，过电所9压0°以v时2输给，出电正波容弦形曲器同线C下充v2降电，的。是此正时弦C形相。当于并联
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：
一般直流电源的组成：
电源变压器
整流电路
滤波电路
稳压电路
v2
vR
vF
v1
vO
v1
v2
vR
vF
vO
工频交流
脉动直流
直流
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。
了整流电路的内 阻（下降的部分 为其上的压降。
图10.12 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
补充：单相半波整流电路
(a)电路图
(b)波形图
图10.13 单相半波整流电路
单相全波整流电路
2020/3/31
(a)电路图
(b)波形图
图10.14 单相全波整流电路
单相桥式整流电路的变压器中，输出电压 高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电 压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都 有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利 用，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。 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:
直流分量上叠加的交流分量，其交流分量为
2,4,6...... 偶次谐波分量----纹波
S 4 2V2 3π
2 2V2 2 0.67 π3
（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
VO f ( IO ) 该曲线如图10.12所示。曲线的斜率代表
(动画10-3） (动画10-4）
滤波曲线中的2。
问题：有Ｃ无ＲL即空载，此时VC=VL=？
(2)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。
① RLC 越大，负载电压越平滑（脉动越小），
（动画10-1） （动画10-2）
（2）参数计算
根据图10.11（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
VO
VL
1 π
π 0
2V2
sin
td
t
22 π
V2
0.9V2
流过负载的平均电流为
IL
2 2V2 πRL
0.9V2 RL
流过二极管的平均电流为
ID
IL 2
2V2 0.45V2
πRL
RL
二极管所承受的最大反向电压 VRmax 2V2
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，最低次谐波
的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
vO
2V2
(
2 π
4 3π
cos
2
t
4 15π
cos
4
t
)
2 vO 2V2 π 0.9v2 （直流分量）
滤波环节：利用L或C储能作用，减小脉动，得到较平 滑的直流电压
稳压环节：Vo随电网电压波动，负载、温度的变化而 变化，利用负反馈进行稳压
稳压电路中调整管 工作区不同：
线性电源效率 40% ~ 60% 开关电源效率 80% ~ 90%
10.1 小功率单相整流滤波电路 10.2 线性串联反馈式稳压电路
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
程见图10.16。
图10.16电容滤波波形图
图10.15电容滤波电路
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 角增加。显然，电容滤波 的效果不好，见图10.17 图10.17 电容滤波的效果
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。
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所示。
降压环节：降压 v1 N （1 原）
v2 N （2 副）
220V降为所需电压值
整流环节：D（单向导电性）组成桥式整流电路将交流 变成脉动直流
10.1 小功率单相整流滤波电路
10.1.1 单相桥Байду номын сангаас整流电路 10.1.2 滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路
(1) 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，其电路如图10. 11 （a）所示。
（a）桥式整流电路
（b）波形图
图10.11 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应用，具有单向导电 性。根据图10.1(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。
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10.11(b)。
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。
10.1.2 滤波电路
1 滤波的基本概念 2 电容滤波电路 3 电感滤波电路
1 滤波的基本概念
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻 抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路， 对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。 电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此 L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留 直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变 了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系 数，改善了直流电压的质量。
速率很当慢v。2到所达以90刚°过时9，0°v2时开二始极下管仍然 导通。降在。超先过假9设0°二后极的管某关个断点，，电正容弦C 曲线
下降指就起的数要始速放以放率电指电越起数速来始规率越点律时快的向，，放负二当电载极刚速Ｒ管超率L关过放很断指电大。数。。曲线
所以，在t1到t2时刻，二极
管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦