模拟电子技术基础 10.直流电源I
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极管的主要依据。 选管时应满足： IF 1.1ID ， URM 1.1UDRM
9
二、单相桥式整流电路
1。 电路结构
a
-+ 4
1
u
b –
3
2
io
+ uo RL –－
（2、工作原理
（3、工作波形
u
2U
uo
2U
u 负半周，Va<Vb，二极管 D1、 D3截止， D2、 D4导通 。
uD
2U
uD2 uD4
uD1 uD3
t
t t
10
（4、参数计算
1) 整流电压平均值 Uo
Uo
1 2π
π
ο
2) 整流电流平均ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Io
2U2sin td( t) 2 0.9U2
Io
Uo R
0 .9 U2 R
L
L
3) 流过每管电流平均值 ID
1 ID 2 I0
4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
UDRM 2U2
11
u
~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
o
π
D4
uo
t
2π 3π 4π
t
解：当D2或D4断开后
o π 2π 3π 4π
电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载
中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载
中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。
14
~
+D2 u_
D3
10.直流电源I
1
.1组成＆作用
2
变压 交流电源
整流
滤波
稳压 负载
u1
u2
u3
u4
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
3
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压
整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等
分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大
1.4U
Uo 有电容滤波
0.45U
无电容滤波 o
结论 采用电容滤波时，输出电压受 负载变化影响较大，即带负载能 力较差。 因此电容滤波适合于要求输出 电压较高、负载电流较小且负载
IO 变化较小的场合。
3) 流过二极管的瞬时电流很大
RLC 越大ＵO 越高，IO 越大 uo
整流二极管导通时间越短 iD 的 2U
17
1、电容滤波 （1）电路和工作原理
+ V4
V1
u
V3
V2
C RL
io +
uo= uc
18
+ V4
u
V3
电容 充电
电容 放电
V1
io +
C RL
uo= uc
V2
V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL 放电； 滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。
19
（2）波形及输出电压
+ V4
D1 +
RL _uo D4
如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4 或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4 或D2、D3将被烧坏。
如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将 因电流过大而烧坏。
IO
1 2
UO RL
1 2
20 40
0.25 A
承受最高反压：
U RM 2U 2 24 V
23
选二极管应满足：
IF (2 3) ID
URM
可选：2CZ55C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥
2U 2
2. 选滤波电容
T 1 f 150 0.02 s
4
2.整流电路
5
一、单相半波整流
1.组成·图 2.工作原理
u2 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
u2 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
Tr a D io
+
+
u2
RL uo
–
–
b
6
（3.工作波形
Tr a D io
+
+
u2
RL uo
–
–
b
u
2U
O
uo
2U 2
O uD O
2U
u2= 2U2sint
变压器副边电流有效值
I = 1.11 Io= 1. 11 2 = 2. 2 A 变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A
UDRM 172 V ID 1 A
可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工 作峰值电压为300V。
13
例2：
试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负 载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因 击穿或烧坏而短路，后果又如何？
15
3.滤波电路
电容滤波·波形 参数
16
三、滤波电路
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有 直流成份又有交流成份。
滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通 过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中 的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目 的。 方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。
RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。
为了得到比较平直的输出电压
一般取τ
RLC
(3
5) T 2
(T — 电源电压的周期)
近似估算取： Uo = 1. 2 U2 ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U2 （半波）
当负载RL 开路时，UO 2U2
21
2) 外特性曲线
V1
u
当 RL = 时：
V3
V2
UO 2U2
当 RL 为有限值时：
0.9U2 UO 2U2
uO
通常取 UO = 1.2U2
2U 2
RC 越大 UO 越大
O
C RL
io+
uo= uc
RL =
2
t
20
（3） 电容滤波电路的特点
1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。
t
t t
7
（4.参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
Uo
1 2π
(2) 整流电流平均值 Io
π
ο 2Usin td( t) 0.45U
Io
Uo RL
0.45
U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID
ID Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
UDRM 2U
8
5.整流二极管的选择
平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二
取 RLC
4T 2
0.04 s
C 0.04s 1 000 F 40
可选： 1 000 F，耐压 50 V 的电解电容。
24
5、 简化画法
+
~
u2
io
+ RL uo
6、整流桥
把四只二极管封装 在一起称为整流桥
~~
12
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V， 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。
变压器副边电压 U 122 V 变比 K 220 1.8 122
峰值电流越大。
O
选管时一般取：
iD
IOM =2 ID
O
t t
22
[例] 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 Hz，负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压 UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。
[解] 1. 选二极管
U2
UO 1.2
20 1.2
17 V
电流平均值：
ID
1 2
9
二、单相桥式整流电路
1。 电路结构
a
-+ 4
1
u
b –
3
2
io
+ uo RL –－
（2、工作原理
（3、工作波形
u
2U
uo
2U
u 负半周，Va<Vb，二极管 D1、 D3截止， D2、 D4导通 。
uD
2U
uD2 uD4
uD1 uD3
t
t t
10
（4、参数计算
1) 整流电压平均值 Uo
Uo
1 2π
π
ο
2) 整流电流平均ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Io
2U2sin td( t) 2 0.9U2
Io
Uo R
0 .9 U2 R
L
L
3) 流过每管电流平均值 ID
1 ID 2 I0
4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
UDRM 2U2
11
u
~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
o
π
D4
uo
t
2π 3π 4π
t
解：当D2或D4断开后
o π 2π 3π 4π
电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载
中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载
中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。
14
~
+D2 u_
D3
10.直流电源I
1
.1组成＆作用
2
变压 交流电源
整流
滤波
稳压 负载
u1
u2
u3
u4
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
3
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压
整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等
分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大
1.4U
Uo 有电容滤波
0.45U
无电容滤波 o
结论 采用电容滤波时，输出电压受 负载变化影响较大，即带负载能 力较差。 因此电容滤波适合于要求输出 电压较高、负载电流较小且负载
IO 变化较小的场合。
3) 流过二极管的瞬时电流很大
RLC 越大ＵO 越高，IO 越大 uo
整流二极管导通时间越短 iD 的 2U
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1、电容滤波 （1）电路和工作原理
+ V4
V1
u
V3
V2
C RL
io +
uo= uc
18
+ V4
u
V3
电容 充电
电容 放电
V1
io +
C RL
uo= uc
V2
V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL 放电； 滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。
19
（2）波形及输出电压
+ V4
D1 +
RL _uo D4
如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4 或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4 或D2、D3将被烧坏。
如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将 因电流过大而烧坏。
IO
1 2
UO RL
1 2
20 40
0.25 A
承受最高反压：
U RM 2U 2 24 V
23
选二极管应满足：
IF (2 3) ID
URM
可选：2CZ55C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥
2U 2
2. 选滤波电容
T 1 f 150 0.02 s
4
2.整流电路
5
一、单相半波整流
1.组成·图 2.工作原理
u2 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
u2 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
Tr a D io
+
+
u2
RL uo
–
–
b
6
（3.工作波形
Tr a D io
+
+
u2
RL uo
–
–
b
u
2U
O
uo
2U 2
O uD O
2U
u2= 2U2sint
变压器副边电流有效值
I = 1.11 Io= 1. 11 2 = 2. 2 A 变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A
UDRM 172 V ID 1 A
可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工 作峰值电压为300V。
13
例2：
试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负 载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因 击穿或烧坏而短路，后果又如何？
15
3.滤波电路
电容滤波·波形 参数
16
三、滤波电路
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有 直流成份又有交流成份。
滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通 过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中 的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目 的。 方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。
RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。
为了得到比较平直的输出电压
一般取τ
RLC
(3
5) T 2
(T — 电源电压的周期)
近似估算取： Uo = 1. 2 U2 ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U2 （半波）
当负载RL 开路时，UO 2U2
21
2) 外特性曲线
V1
u
当 RL = 时：
V3
V2
UO 2U2
当 RL 为有限值时：
0.9U2 UO 2U2
uO
通常取 UO = 1.2U2
2U 2
RC 越大 UO 越大
O
C RL
io+
uo= uc
RL =
2
t
20
（3） 电容滤波电路的特点
1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。
t
t t
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（4.参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
Uo
1 2π
(2) 整流电流平均值 Io
π
ο 2Usin td( t) 0.45U
Io
Uo RL
0.45
U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID
ID Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
UDRM 2U
8
5.整流二极管的选择
平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二
取 RLC
4T 2
0.04 s
C 0.04s 1 000 F 40
可选： 1 000 F，耐压 50 V 的电解电容。
24
5、 简化画法
+
~
u2
io
+ RL uo
6、整流桥
把四只二极管封装 在一起称为整流桥
~~
12
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V， 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。
变压器副边电压 U 122 V 变比 K 220 1.8 122
峰值电流越大。
O
选管时一般取：
iD
IOM =2 ID
O
t t
22
[例] 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 Hz，负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压 UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。
[解] 1. 选二极管
U2
UO 1.2
20 1.2
17 V
电流平均值：
ID
1 2