電子電路基本原理

1、15整流濾波電路15.1單相整流電路15.2濾波電路T工頻交流脈動直流圖15. 01直流穩(wěn)壓電源方框圖電源的方框圖如圖15.01所示o整流電路是將工頻交流電轉為具有直流電成分 的脈動直流電。濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減 少交流底分，增加直流成分。穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負反饋技術 進一步穩(wěn)定直流電壓。15. 1單相整流電路15.1.1單相橋式整流電路15.1.2單相半波整流電路15.1.3單相全波整流電路15. 1. 1單相橋式整流電路(1)工作原理(a)橋式整流電路圖15.02單相橋式整流電路(b)波形圖單相橋式整流電路是最 基本的將交流轉換為直流的 電路，其電路如圖15.

2、02 (a) 所示。6匚作原理 總運用， 電路圖可當正半周時二極管Di、Ds電阻上得到正弦波的正半周O當負半周時二極管D2、D動S115J訂i電路闌J乎矜波仍是obQ(2)參數(shù)計算根據(jù)圖15.02 (b)可知，輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸岀平均電壓為:流過負載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓流過負載的脈動電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動電壓做傅里葉分析。此時 諧波分量中的二次諧波幅度最大，最低次諧波 的幅值與平均值的比值稱為脈動系數(shù)S O(3)單相橋式整流電路的負載特性曲線單相橋式整流電路的負載特性曲線是指輸出電壓與負載電流之間

3、的關系曲線圖15. 03單相橋式整流電路 的負載特性曲線該曲線如圖 15.03所示。曲線 的斜率代表了整 流電路的內(nèi)阻。15. 12單相半波整流電路單相整流電路除橋式整流 電路外，還有單相半波和全波 兩種形式。單相半波整流電路 如圖15. 04(a)所示，波形圖如 圖15. 04(b)所示。Df + 口 _ 4十 附 +匕po農(nóng)L02=血 0)t波形圖000Ame . a)t 心兀I(a)電路圖圖15. 04單相半波整流電路根據(jù)圖15.04可知，輸出電壓在一個工頻周期 內(nèi)，只是正半周導電，在負載上得到的是半個正 弦波。負載上輸出平均電壓為：流過負載和二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓

4、r:(b)波形圖(a)電路圖 圖15. 05單相全波整流電路15.1.3單相全波整流電路單相全波整流電路 如圖15. 05 (a)所示，波 形圖如圖15.05(b)所示。根據(jù)圖15.05 (b)可知，全波整流電路的輸 出，與橋式整流電路的輸出相同。輸出平均電壓 為：流過負載的平均電流為：七燿 二極管所承受的最大反向電壓單相全波整流電路的脈動系數(shù)S與單相橋式整流電路相同。單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流 流過，而半波和全波整流電路中均有直流分量流 過。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣的功率容量條件下，體積可以小一些。單=J相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波 整流電路，故

5、廣泛應用于直流電源之中。注意，整流電路中的二極管是作為開關運用的。整流電路既有交流量，又有直流量，通常對:輸入（交流）一用有效值或最大值; 輸出（交直流）一用平均值；例：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓 為220 V,負載電阻Rl= 50Q,負載電壓f/o=100V,試求變壓器的變比和容量，并 選擇二極管。解：變壓器副邊電壓有效值wfifi考序到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變 壓器副邊電壓一般應高出5%10%,即取 I 17= 1.1 x 111 122 V每只二極管承受的最高反向電壓例：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓220 V, 負載電阻Rl= 50Q,負載電壓L7o=100V,試求

6、r D3導通,電流經(jīng)D或。2、而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、或。2、將被 燒壞。如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時，情 況與或D4接反類似，電源及D或D3也將因電流過 大而燒壞。15.2濾波電路15.2.1電容濾波電路15.2.2電感濾波電路15. 2. 1電容濾波電路(1)濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗 的不同，實現(xiàn)濾波。電容器c對直流開路，對 交流阻抗小，所以c應該并聯(lián)在負載兩端。電 感器乙對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此Q 應與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直 流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交 直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改

7、善了直流電壓的質量。(2)電容濾波電路現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來說明。電容濾波電路如圖15.06所示，在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C。O圖15.06電容濾波電路(3)濾波原理若電路處于正半周，二極管Di、D3導通，變壓器次端電壓血給電容器 Q充電。此時C相當于并聯(lián)在血上，所以輸出波形同血，是正弦形。(在剛過90時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90時二極管仍然 導通。在超過90后的某個點，正弦曲線 下降的速率越來越快，當剛超過指數(shù)曲線 ( 起始放電速率時，二極管關斷。0旋oJc IOA；:II!：!I：2兀4K -曲 catA-1* 17；/召/tih鮎IIIIIII所以，在心到(

8、2時刻，二極管導 電，C充電，vc=vL按正弦規(guī)律變化 ;5到右時刻二極管關斷，卩C=%按指 數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RlC。 電容濾波過程見圖15.07 o之，RlC減少時，導通角增加。圖15.08電容濾波的效果動畫15-3動畫15-4需要指出的是，當放電時間常數(shù)RlC增加時，點要右移，力點 要左移，二極管關斷時間加長，導通角減小，見曲線3；反 顯然，當屁很小，即九很大時, 電容濾波的效果不好， 見圖15.08滋披曲線中的2。反 之，當況l很大，即幾很小時， 盡管C較小,RlC仍很大,電容濾 波的效果也很好，見濾波曲線 中的3。所以電容濾波適合輸出 電流較小的場合。問題：有C無7?l即空載

9、，此時VC=VL=?電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法:一種是用鋸齒波近似表示，即:另一種是在心C=(35)77 2的條件下，近似認為=12勺o (或者，電容濾波要獲得較好的 效果，工程上也通常應滿足庶lO610。)(5)外特性整流濾波電路中，輸出直流電壓隨負載 電流b的變化關系曲線如圖15.09所示。電容濾波r 廠 L 二 VIv2 c 二 0 ,V。二 0.9 V2T電阻負載/Zot廠R“Cn(35)亍 V。-7.2 V2圖15.09整流濾波電路的外特性*使用條件:名稱叱空載）勺帶載）二極管反向 最大電壓每管平均 電流半

10、波整流0.45 V20.45 V2妙2ZL全波整流 電容濾波后21.2 V *22后20.5 Z橋式整流 電容濾波歷1.2 V *2阿20.5 Z橋式整流 電感濾波0.9憐0.9 K2知20.5 Z婦基波周期0Jli 2冗？兀Ik說S15.10電感濾波電路OV1&比%3-+D4V2Di15.2.2電感濾波電路利用儲能元件電感器L的電流不能突變的性 廠 疥2走華周建 并6尊直，相串聯(lián)，也可 電感中的電流將滯后卩2。當負半周時， 電感中的電流將經(jīng)由。2、D4提供。因 橋式電路的對稱性，和電感中電流的 連續(xù)性，四個二極管Di、D3 ； D2J D4的導通角都是180。圖15.11波形圖動畫15516穩(wěn)巫電路16.1穩(wěn)壓電路概述16.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路16.3線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源16.4開關型穩(wěn)壓電源常用穩(wěn)壓電路 （小功率設備）穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路其中穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路最簡單 但是帶負載能力差,般只提供基準電壓,不作為電源使用。線性穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓效果好但效率低 穩(wěn)壓范圍不大。開關型穩(wěn)壓電源效率較咼J目前用的也比較多。16.1.1引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因 16.1.2穩(wěn)壓電路的技術指標負載電流的變化會在整流電 源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，從 而使輸入電壓發(fā)生變化。y整流痣波電路穩(wěn)壓電路16. 1. 1引起輸出電壓不穩(wěn)定