CH10整流濾波PPT課件

1、CH10整流濾波 10.1 單相整流電路 10.2 濾波電路 10.3 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 10.4 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 10.5 三端集成穩(wěn)壓器 第十 章 直流電源 CH10整流濾波 10.1.1 單相橋式整流電路 10.1.2 單相半波整流電路 10.1.3 單相全波整流電路 10.1 單相整流電路 CH10整流濾波 10.1.1 單相橋式整流電路 (1) (1) 工作原理工作原理 單相橋式整流電路是最單相橋式整流電路是最 基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流 的電路，其電路如圖的電路，其電路如圖15.02 （a）所示。）所示。 （a）橋式整流電路 （b）波形圖 圖15.02 單相橋

2、式整流電路 CH10整流濾波 在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路 中的二極管是作為中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ婇_關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ?性。性。根據(jù)圖根據(jù)圖15.02(a)的電路圖可知：的電路圖可知： 當(dāng)正半周時(shí)二極管當(dāng)正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載導(dǎo)通，在負(fù)載 電阻上得到正弦波的正半周。電阻上得到正弦波的正半周。 在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的 是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流 電路的波形圖見圖電路的波形圖見圖15.02(b)。 當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管當(dāng)負(fù)半周時(shí)

3、二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載導(dǎo)通，在負(fù)載 電阻上得到正弦波的負(fù)半周。電阻上得到正弦波的負(fù)半周。 （動(dòng)畫15-2）波形 CH10整流濾波 根據(jù)圖根據(jù)圖15.02（b）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。 通常用它的平均值與直流電壓等效。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓輸出平均電壓為為 （2）參數(shù)計(jì)算 22 0 2LO 9 . 0 22 dsin2 1 VVttVVV 流過負(fù)載的平均電流為 L 2 L 2 L 9 . 0 22 R V R V I L 2 L 2L D 45. 0 2 2R V R VI I 流過二極管的平均電流為 2Rmax 2VV 二極管所

4、承受的最大反向電壓 （動(dòng)畫15-1）計(jì)算 CH10整流濾波 流過負(fù)載的脈動(dòng)電壓中包含有直流分量和流過負(fù)載的脈動(dòng)電壓中包含有直流分量和 交流分量，可將脈動(dòng)電壓做傅里葉分析。此時(shí)交流分量，可將脈動(dòng)電壓做傅里葉分析。此時(shí) 諧波分量中的二次諧波幅度最大，諧波分量中的二次諧波幅度最大，最低次諧波最低次諧波 的幅值與平均值的比值稱為的幅值與平均值的比值稱為脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù)S。 )4cos 15 4 2cos 3 4 2 (2 2O ttVv 67. 0 3 2 22 3 24 22 VV S CH10整流濾波 （3）單相橋式整流電路的 負(fù)載特性曲線 單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線是指輸單相橋式整流電路的負(fù)

5、載特性曲線是指輸 出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線 )( OO IfV 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。 圖15.03 單相橋式整流電路 的負(fù)載特性曲線 CH10整流濾波 10.1.2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。 (a)電路圖 (b)波形圖 圖15.04 單相半波整流電路 CH10整流濾波 根據(jù)圖15.04可知，輸出電壓在一個(gè)工頻周期 內(nèi)，只是正半周導(dǎo)電，在負(fù)載上得到的是半個(gè)正 弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為 2

6、2 0 2LO 45. 0 2 )d(sin2 2 1 VV ttVVV L 2 L 2 LD 45. 0 2 R V R V II 流過負(fù)載和二極管的平均電流為 2Rmax 2VV 二極管所承受的最大反向電壓 CH10整流濾波 單相全波整流電路如單相全波整流電路如 圖圖15.05(a)15.05(a)所示，波形所示，波形 圖如圖圖如圖15.05(b)15.05(b)所示。所示。 10.1.3 單相全波整流電路 (a)電路圖 圖15.05 單相全波整流電路 (b)波形圖 CH10整流濾波 輸出平均電壓輸出平均電壓為為 22 0 2LO 9 .0 22 )d(sin2 1 VVttVVV L 2

7、 L 2 Lo 9 . 0 22 R V R V II 流過負(fù)載的平均電流為 2Rmax 22VV 二極管所承受的最大反向電壓 67. 0 3 2 22 3 24 22 VV S 單相全波整流電路的脈動(dòng)系數(shù)S與單相橋 式整流電路相同。 CH10整流濾波 注意，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn) 用的。整流電路既有交流量，又有直流用的。整流電路既有交流量，又有直流 量，通常對量，通常對: 輸入（交流）輸入（交流）用有效值或最大用有效值或最大 值；值； 輸出（交直流）輸出（交直流）用平均值；用平均值； 整流管正向電流整流管正向電流用平均值；用平均值； 整流管反向電壓整流

8、管反向電壓用最大值。用最大值。 CH10整流濾波 10.2.1 電容濾波電路 10.2.2 電感濾波電路* 10.2 濾波電路 CH10整流濾波 10.2.1 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(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對 交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電 感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。 CH10整流濾波 （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(fù)載 電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。 圖15.06電容濾波電路 CH10整流濾波 當(dāng)v2到達(dá)90時(shí)，v2開始下

9、降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C 就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載L放電。 指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。 (3)濾波原理 若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓 器次端電壓v2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián) 在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。 圖15.07電容濾波波形圖 所以，在t1到t2時(shí)刻，二極 管導(dǎo)電，充電，vC=vL按正弦 規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān) 斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放 電時(shí)間常數(shù)為RLC。 在剛過90時(shí)，正弦曲線下降的 速率很慢。所以剛過90時(shí)二極管仍然 導(dǎo)通。在超過90后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線 下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線 起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。 C

10、H10整流濾波 當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí)， t1點(diǎn)要右移， t2點(diǎn)要左移， 二極管關(guān)斷時(shí)間加長， 導(dǎo)通角減小，見曲線3； 反之，RLC減少時(shí)，導(dǎo)通 角增加。顯然，當(dāng)L很 小，即IL很大時(shí)，電容濾 波的效果不好，見圖 15.08濾波曲線中的2。 。 問題：有無L即空載，此時(shí)VC=VL=？ 圖15.08 電容濾波的效果 (動(dòng)畫15-3過程） CH10整流濾波 (4)電容濾波的計(jì)算 電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓 的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一 般常采用以下近似估算法： ) 4 1 (2 L 2OL CR T VVV 波形鋸齒波近似表示，即 在RLC=(35)T/ 2的條件下

11、，近似認(rèn)為 VL=VO=1.2V2 CH10整流濾波 （5）外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負(fù) 載電流 IO的變化關(guān)系曲線如圖15.09所示。 圖15.09 整流濾波電路的外特性 2O Ld 2O 2OL 1.2 2 ) 53(= 0.9=, 0 2=,= VV T CR VVC VVR CH10整流濾波 *使用條件： 2 )53( Ld T CR 名 稱VL(空載)VL(帶載) 二極管反向 最大電壓 每管平均 電流 半波整流 2 2V 2 45. 0V 2 2V IL 全波整流 電容濾波 2 2V 1.2V2* 2 22V 0.5IL 橋式整流 電容濾波 2 2V 1.2V2* 2 2V 0.5IL 橋式整流 電感濾波 2 2V 0.9V2 2 2V 0.5IL 小 結(jié) CH10整流濾波 10.2.2 電感濾波電路 利用儲(chǔ)能元件電感器利用儲(chǔ)能元件電感器的電流不能突變的電流不能突變 的性質(zhì)，把電感的性質(zhì)，把電感與整流電路的負(fù)載與整流電路的負(fù)載L相相 串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。 圖15.10 電感濾波電路 圖15.11 波形圖 電感濾波電路如圖 15.10所示。電感濾波的 波形圖如圖15.11所示。 當(dāng)當(dāng)v2正半周