整流濾波電路

關(guān)于整流濾波電路

各種電子設(shè)備和電子計(jì)算機(jī)，都需要由穩(wěn)定的直流電源供電。通常都是將工業(yè)用的交流電經(jīng)變換來獲得所需的直流電。情景第2頁,共50頁，2024年2月25日，星期天情景第3頁,共50頁，2024年2月25日，星期天整流：將交流電變換成單向脈動(dòng)的直流電。交流電源220V變壓：將電網(wǎng)供給的交流電壓變換成符合需要的交流電壓。濾波：將單向脈動(dòng)直流電變?yōu)檩^平滑的直流電。穩(wěn)壓：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定。第4頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第1節(jié)單相整流電路學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、理解單相半波、全波、橋式整流電路的工作原理。

2、知道整流后二極管的電壓和電流。第5頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

二極管具有單向?qū)щ娦?。加正向電壓時(shí)導(dǎo)通，呈現(xiàn)很小的正向電阻，如同開關(guān)閉合；加反向電壓時(shí)截止，呈現(xiàn)很大的反向電阻，如同開關(guān)斷開。整流電路就是利用二極管的開關(guān)特性構(gòu)成的?；仡櫍阂耄旱?頁,共50頁，2024年2月25日，星期天自主探究1、什么叫整流？2、什么是脈動(dòng)直流電？3、說出單相半波、全波、橋式整流電路的組成及工作原理。4、整流后二極管的電壓和電流分別為多少？5、單相半波整流電路中選用二極管的條件是什么？第7頁,共50頁，2024年2月25日，星期天tO

2

3

u2tO

2

3

uOtO

2

3

iD=iOtO

2

3

uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–1工作原理一單相半波整流電路第8頁,共50頁，2024年2月25日，星期天2.參數(shù)計(jì)算①輸出電壓平均值②負(fù)載電流：

③流過二極管的平均電流④二極管承受的最大反向電壓

URM

=U2

=IOIVIO可見正確選用二極管，必須滿足：第9頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

單相橋式整流電路由變壓器、兩只二極管和負(fù)載電阻組成。1工作原理：二單相全波整流電路1)v1為正半周時(shí)2)v1為負(fù)半周時(shí)第10頁,共50頁，2024年2月25日，星期天(1)負(fù)載電壓、電流全波整流電路的負(fù)載RL上得到的是全波脈動(dòng)直流電壓，所以全波整流電路的輸出電壓比半波整流電路的輸出電壓增加一倍，電流也增加一倍，即(2)二極管承受反向峰值電壓是變壓器次級(jí)兩個(gè)繞組總電壓的峰值，即

2負(fù)載與整流二極管的電壓和電流：

(3)二極管的平均電流只有負(fù)載電流的一半，即

第11頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

整流電路是利用二極管或晶閘管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟娮儞Q成直流電的電路。

單相橋式整流電路由變壓器、四只接成電橋形式的二極管和負(fù)載電阻組成。1工作原理：

在輸入電壓u1的正半周，A點(diǎn)電位最高，B點(diǎn)電位最低，二極管VD1和VD3正向偏置導(dǎo)通；VD2和VD4反向偏置而截止。電流iO流經(jīng)VD1、RL和VD3并在RL上產(chǎn)生壓降uO。OuO三單相橋式整流電路第12頁,共50頁，2024年2月25日，星期天O

當(dāng)輸入電壓u1

為負(fù)半周，變壓器二次感應(yīng)電壓為負(fù)半周時(shí)，

整流二極管VD1、VD3因加反向電壓而截止，VD2、VD4因加正向電壓而導(dǎo)通。

電流io流經(jīng)VD2、RL和VD4并在RL上產(chǎn)生壓降uO。

由此可見，在輸入電壓

u1(u2)的一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載上均有電流通過,方向始終是從上向下，所以負(fù)載上得到同一方向的電壓

uO。(a)(b)(c)第13頁,共50頁，2024年2月25日，星期天V3RLV4V2V1u1u2+uo

ioRLV4V3V2V1+uo

u2u1輸入正半周

工作原理輸入負(fù)半周+uo

單相橋式整流電路第14頁,共50頁，2024年2月25日，星期天2負(fù)載與整流二極管的電壓和電流：

負(fù)載上得到的電壓Uo是輸出電壓波形在一個(gè)周期中的平均值:流過負(fù)載的電流：

流過每個(gè)二極管的平均電流是負(fù)載電流的一半：

每個(gè)二極管承受的反向電壓最大值為變壓器二次電壓的峰值：第15頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

[例]

某電氣設(shè)備采用橋式整流電路整流，電源電壓為220V交流電，需要整流輸出的電壓為

6V，電流為25mA，試求整流二極管參數(shù)。根據(jù)式可知變壓器二次電壓為

[解]第16頁,共50頁，2024年2月25日，星期天根據(jù)式可知二極管平均電流為

根據(jù)式可知二極管承受的反向電壓最大值為

第17頁,共50頁，2024年2月25日，星期天3)簡(jiǎn)化畫法+uo

RLio~+u2

4)整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~~+~-

+–第18頁,共50頁，2024年2月25日，星期天整流橋的連接第19頁,共50頁，2024年2月25日，星期天本課小結(jié)1、整流電路實(shí)際上是二極管單向?qū)щ姷膽?yīng)用，起到波形變換將交流變?yōu)橹绷鳌?、變壓器中心抽頭式單相全波整流電路，每個(gè)二極管承受兩倍的反向峰值電壓。3、橋式全波整流電路比變壓器中心抽頭式單相全波整流電路所使用的整流二極管多一倍，但二極管承受的反向電壓低了一半且無需變壓器中心抽頭。第20頁,共50頁，2024年2月25日，星期天作業(yè)：

單相橋式整流，負(fù)載電阻RL=40，要求直流輸出電壓UO=20V，求電源變壓器的負(fù)邊電壓，流過二極管的平均電流。

[解]電流平均值：第21頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)濾波電路學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解濾波電路的種類2、知道R、L在濾波電路中的連接第22頁,共50頁，2024年2月25日，星期天問題：1濾波電路的類型有哪些？2濾波的作用是什么？電路中的濾波元件有哪些？3電容濾波利用了電容器什么作用？4電容濾波后輸出電壓的平均值有哪些？第23頁,共50頁，2024年2月25日，星期天濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓RLCRLL

濾波電路第24頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

型濾波電路RC型濾波電路濾波電路型濾波電路第25頁,共50頁，2024年2月25日，星期天整流電路輸出電壓向負(fù)載供電的同時(shí)，也給電容充電。利用電容器的充、放電特性，使輸出電壓平滑。u1u29.2.1

電容濾波電路第26頁,共50頁，2024年2月25日，星期天io+

uo=uc

RLV1V4V3V2

+u

1、電容濾波V導(dǎo)通時(shí)給C充電，V截止時(shí)C向RL

放電；1)電路和工作原理濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電C第27頁,共50頁，2024年2月25日，星期天當(dāng)下一個(gè)整流波形到來時(shí)且u2幅值大于電容兩端電壓時(shí)，電容器又開始充電。電容器不斷充電、放電、再充電……負(fù)載兩端得到平滑的直流電。濾波前濾波后電容濾波電路適用于輕載情況，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)應(yīng)采用電感濾波電路。OuO當(dāng)充電電壓達(dá)到最大值后，u2下降，電容器向負(fù)載放電，維持負(fù)載兩端電壓緩慢下降。第28頁,共50頁，2024年2月25日，星期天2)波形及輸出電壓OtuO

2

輸出電壓的平均值：半波整流橋式整流橋式整流輸出端開路時(shí)

電容濾波電路適用于輕載情況，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)應(yīng)采用電感濾波電路。第29頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

電感對(duì)整流電路輸出電壓中的交流成分呈現(xiàn)較大的阻抗，對(duì)直流成分感抗為零，因此，交流成分基本都降落在電感線圈上，而直流成分則降壓在負(fù)載電阻上，從而負(fù)載上得到平滑的直流電。負(fù)載兩端電壓的平均值與橋式整流電路相同，為Uo=0.9U22電感濾波電路RLL~+u2

第30頁,共50頁，2024年2月25日，星期天2、電感濾波電路RLL~+u2

整流后的輸出電壓：直流分量被電感L

短路交流分量主要降在L上電感越大，濾波效果越好

電感元件體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自身電阻也會(huì)引起直流電壓和功率損失。它適同于負(fù)載電流要求較大且負(fù)載變化大的場(chǎng)合。第31頁,共50頁，2024年2月25日，星期天3、復(fù)式濾波電路LC1RL~+u2

C2C1、C2

對(duì)交流容抗小L對(duì)交流感抗很大由于線圈體積大，笨重、成本高，在晶體管電路中使用不多，通常用電阻R代替L，組成型RC濾波電路。R，C2越大，濾波效果越好第32頁,共50頁，2024年2月25日，星期天三、達(dá)標(biāo)1、交流變成直流需要那幾個(gè)過程？2、什么叫整流？常用的整流元件是什么？濾波電路中的主要元件是什么？3、畫出橋式整流電路。4、整流電路把

變換成

。5、濾波電路把

變換成

。6、在濾波電路中電容

在電路中，電感

在電路中。7、在

型RC濾波電路中，R值越大越好（）第33頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)二極管應(yīng)用電路

一、發(fā)光二極管二、穩(wěn)壓二極管三、光敏二極管第34頁,共50頁，2024年2月25日，星期天學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、掌握各二極管的符號(hào)及工作條件

2、了解各二極管的工作原理第35頁,共50頁，2024年2月25日，星期天自主探究1、發(fā)光二極管的芯片采用什么材料？加什么電壓才能工作？2、穩(wěn)壓二極管能夠穩(wěn)壓需要什么條件？3、光敏二極管在什么電壓下工作？4、記住各二極管的符號(hào)。第36頁,共50頁，2024年2月25日，星期天一、發(fā)光二極管特點(diǎn)：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦蚤_啟電壓大正向電流大則發(fā)光強(qiáng)發(fā)光二極管的芯片采用的是磷砷化鎵、砷化鎵及磷化鎵等半導(dǎo)體材料。一般發(fā)光二極管加上一定的正向電壓時(shí)，能發(fā)出紅、綠和黃色的光。外形與符號(hào)工作條件：第37頁,共50頁，2024年2月25日，星期天發(fā)光二極管是一種顯示器件。應(yīng)用：第38頁,共50頁，2024年2月25日，星期天二、穩(wěn)壓二極管發(fā)光二極管是一種能穩(wěn)定電壓的二極管符號(hào)第39頁,共50頁，2024年2月25日，星期天穩(wěn)壓特性

利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)。

IZ很大，

UZ很小。穩(wěn)壓原理：利用其反向擊穿后電流劇變而兩端電壓幾乎不變的特性來實(shí)現(xiàn)的。第40頁,共50頁，2024年2月25日，星期天

穩(wěn)壓二極管能夠穩(wěn)壓，要有兩個(gè)基本條件：

1、管子兩端需加上一個(gè)大于其擊穿電壓的反向電壓。

2、采取適當(dāng)措施限制擊穿后的反向電流值。第41頁,共50頁，2024年2月25日，星期天措施：串入一只電阻。電阻的作用一是起限流作用，以保護(hù)穩(wěn)壓管；第42頁,共50頁，2024年2月25日，星期天(1)穩(wěn)定電壓UZ

在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。2.穩(wěn)壓二極管主要參數(shù)(2)穩(wěn)定電流IZ：是指穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。穩(wěn)定電流有一定的允許范圍，最大穩(wěn)定工作電流

Izmax

和最小穩(wěn)定工作電流IZmin。電流偏小，穩(wěn)壓效果差；電流偏大，穩(wěn)壓效果好。第43頁,共50頁，2024年2月25日，星期天(4)穩(wěn)定電壓溫度系數(shù)——

溫度的變化將使UZ改變，在穩(wěn)壓管中當(dāng)

UZ

＞6V時(shí)，UZ具有正溫度系數(shù)，反向擊穿是雪崩擊穿。當(dāng)

UZ

＜6V時(shí)，UZ具有負(fù)溫度系數(shù)，反向擊穿是齊納擊穿。當(dāng)

UZ=6V時(shí)，穩(wěn)壓管可以獲得接近零的溫度系數(shù)。這樣的穩(wěn)壓二極管可以作為標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓管使用。(3)最大耗散功率

PZM＝UZ

IZM

若超過這個(gè)值，穩(wěn)壓管會(huì)被燒毀。第44頁,共50頁，2024年2月25日，星期天三、光敏二極管

（光電二極管）外形和符號(hào)光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件第45頁,共50頁，2024年2月25日，星期天光敏二極管工作原理有光光電接收二極管反