《電源整流濾波電路》課件

電源整流濾波電路課程導(dǎo)引課程目標(biāo)學(xué)習(xí)交流電與直流電之間的轉(zhuǎn)換掌握整流濾波電路的基本原理了解常見整流濾波電路的應(yīng)用課程內(nèi)容交流電與直流電整流電路濾波電路整流濾波電路的性能指標(biāo)1.交流電與直流電交流電方向和大小隨時(shí)間周期性變化的電流。直流電方向不變，大小可能變化的電流。半波整流電路1單向?qū)ǘO管只允許電流單向通過，阻止反向電流2電流脈動(dòng)輸出電流呈現(xiàn)脈動(dòng)直流，包含交流成分3效率低輸出電流只有一半的交流周期，能量利用率低全波整流電路原理利用兩個(gè)二極管，將交流電的正負(fù)半周都整流成直流電。優(yōu)點(diǎn)輸出直流電壓的波形比半波整流電路更平滑，直流分量更大。類型常見的全波整流電路包括橋式整流電路和雙二極管整流電路。三相全波整流電路1工作原理三相全波整流電路利用三個(gè)整流二極管，將三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電。2優(yōu)點(diǎn)該電路可以提供更高的輸出電壓和電流，并且輸出電壓的紋波更小。3應(yīng)用三相全波整流電路廣泛應(yīng)用于工業(yè)電源、電力電子設(shè)備等領(lǐng)域。5.濾波電路消除交流成分濾波電路的主要作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓轉(zhuǎn)換為平滑的直流電壓，消除其中的交流成分。提高直流電壓的穩(wěn)定性濾波電路通過抑制交流成分，提高直流電壓的穩(wěn)定性，使其更適合負(fù)載的正常工作。濾波電路的類型常見的濾波電路類型包括電容濾波、電感濾波、RC濾波等，每種類型都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和應(yīng)用場景。6.電容濾波電路1基本原理利用電容的充放電特性，平滑波形2電路結(jié)構(gòu)在整流電路輸出端串聯(lián)電容3特點(diǎn)簡單、成本低，適用于負(fù)載電流變化小的情況7.電感濾波電路電感特性電感具有阻止電流變化的特性，使輸出電流更加平滑。濾波原理電感濾波電路通過電感對(duì)交流成分的阻礙作用，濾除交流成分，使輸出電流更加接近直流。應(yīng)用場景電感濾波電路常用于對(duì)電流要求較高的場合，例如電源供電系統(tǒng)。8.電容-電感串聯(lián)濾波電路1串聯(lián)連接電容和電感串聯(lián)連接，形成LC濾波電路2濾波效果濾波效果比單純電容或電感濾波更好3應(yīng)用范圍適用于要求更高濾波性能的場合9.二極管整流器及其波形二極管整流器是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的關(guān)鍵部件。它利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，將交流電的正半周電流通過，負(fù)半周電流阻斷，從而實(shí)現(xiàn)整流功能。二極管整流器的輸出波形取決于整流電路類型和濾波方式。常見的有半波整流、全波整流和橋式整流等。10.特殊整流電路橋式整流可以實(shí)現(xiàn)全波整流，提高效率。二極管整流使用二極管實(shí)現(xiàn)整流功能，應(yīng)用廣泛?？煽卣骼每煽毓璧绕骷?shí)現(xiàn)可控整流，控制輸出直流電壓。整流濾波電路的性能指標(biāo)紋波系數(shù)紋波系數(shù)是衡量整流濾波電路輸出電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)，越小越好。輸出電壓輸出電壓是指整流濾波電路輸出的直流電壓，應(yīng)滿足負(fù)載的需求。輸出電流輸出電流是指整流濾波電路能夠提供的最大電流，應(yīng)大于負(fù)載電流。效率效率是指整流濾波電路的能量轉(zhuǎn)換效率，越高越好。整流濾波電路的應(yīng)用1電源供應(yīng)整流濾波電路是各種電子設(shè)備中必不可少的電源供應(yīng)部分，它將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供穩(wěn)定的電壓。2電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、手機(jī)、電視、音響等電子設(shè)備，以及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。3充電器用于為手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等設(shè)備進(jìn)行充電，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并為電池提供合適的充電電壓。功率半導(dǎo)體器件晶體管用作放大器或開關(guān)，在電子設(shè)備中廣泛使用。二極管僅允許電流在一個(gè)方向上流動(dòng)，用于整流、保護(hù)和其他應(yīng)用。晶閘管用于電力控制，可以控制大電流的流向和大小。功率半導(dǎo)體器件的特性導(dǎo)通壓降描述器件在導(dǎo)通狀態(tài)下電壓降落的程度。導(dǎo)通電流器件在導(dǎo)通狀態(tài)下能夠承載的最大電流。開關(guān)速度器件從導(dǎo)通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)的速度，影響效率。反向耐壓器件能夠承受的最大反向電壓，防止器件損壞。功率半導(dǎo)體器件的損耗3導(dǎo)通損耗電流通過器件產(chǎn)生的熱量。2開關(guān)損耗器件開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的能量損耗。1漏電流損耗器件處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生的微小電流。功率半導(dǎo)體器件的穩(wěn)壓電路1線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓器通過調(diào)整電流來調(diào)節(jié)電壓，通常使用三端穩(wěn)壓器芯片。2開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓器使用開關(guān)器件來控制電壓，通常采用PWM控制技術(shù)，效率更高。3穩(wěn)壓電路的應(yīng)用穩(wěn)壓電路廣泛應(yīng)用于電源系統(tǒng)，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓。17.功率半導(dǎo)體器件的熱設(shè)計(jì)熱量產(chǎn)生功率半導(dǎo)體器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這是由于器件內(nèi)部的電流和電壓造成的。溫度控制器件的溫度必須控制在允許的范圍內(nèi)，以防止器件損壞。散熱設(shè)計(jì)通過散熱器、風(fēng)扇等散熱裝置將熱量散失到周圍環(huán)境中。功率半導(dǎo)體器件的散熱散熱片散熱片是將熱量從功率半導(dǎo)體器件傳遞到周圍空氣的主要部件。散熱片通常由鋁或銅制成，因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫膶?dǎo)熱性。風(fēng)扇風(fēng)扇用于增加散熱片的冷卻效果。風(fēng)扇可以是軸流風(fēng)扇或離心風(fēng)扇，它們通過強(qiáng)制空氣流動(dòng)來提高散熱效率。熱管熱管是一種高效的熱量傳遞裝置，它利用液體蒸發(fā)和冷凝的原理將熱量從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方。開關(guān)電源基本原理1高頻開關(guān)通過控制開關(guān)元件的導(dǎo)通與關(guān)斷，將直流電壓轉(zhuǎn)換為高頻方波電壓2能量轉(zhuǎn)換利用電感和電容等儲(chǔ)能元件，將高頻方波電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓3反饋控制通過反饋回路，調(diào)節(jié)開關(guān)元件的導(dǎo)通與關(guān)斷時(shí)間，以保持輸出電壓穩(wěn)定開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1正激式簡單高效，但功率密度較低。2反激式適用于低功率應(yīng)用，效率高。3推挽式功率密度高，適用于中高功率應(yīng)用。4橋式可實(shí)現(xiàn)高功率輸出，適用于大型應(yīng)用。開關(guān)電源的反饋調(diào)節(jié)電壓反饋通過檢測輸出電壓，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，以穩(wěn)定輸出電壓。電流反饋通過檢測輸出電流，控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，以防止過載。復(fù)合反饋同時(shí)檢測電壓和電流，提高電源的穩(wěn)定性和可靠性。開關(guān)電源的損耗與效率損耗描述開關(guān)器件損耗開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷損耗磁芯損耗磁芯的磁滯損耗和渦流損耗電阻損耗導(dǎo)線和元器件的電阻損耗效率輸出功率與輸入功率之比開關(guān)電源的電磁兼容性干擾抑制開關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，需要采取措施抑制干擾，如濾波器和屏蔽。標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證開關(guān)電源需要通過電磁兼容性測試，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，才能進(jìn)行生產(chǎn)和銷售。開關(guān)電源的安全性過壓保護(hù)防止電壓過高，損壞設(shè)備過流保護(hù)防止電流過大，避免短路短路保護(hù)避免電路短路，防止過熱過溫保護(hù)防止溫度過高，避免器件損壞開關(guān)電源的標(biāo)準(zhǔn)安全標(biāo)準(zhǔn)確保開關(guān)電源在正常工作和故障情況下不會(huì)對(duì)人身或財(cái)產(chǎn)造成危害。常見的安全標(biāo)準(zhǔn)包括UL、IEC、EN等。電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)確保開關(guān)電源不會(huì)對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，同時(shí)也不受其他設(shè)備的干擾。常見的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)包括FCC、CE、CISPR等。性能標(biāo)準(zhǔn)定義開關(guān)電源的性能指標(biāo)，如效率、功率因數(shù)、紋波電壓等，以保證其符合特定的應(yīng)用需求。開關(guān)電源的應(yīng)用1消費(fèi)類電子產(chǎn)品筆記本電腦，手機(jī)，平板電腦等。2工業(yè)設(shè)備服務(wù)器，路由器，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。3醫(yī)療設(shè)備醫(yī)療影像設(shè)備，醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀等。實(shí)驗(yàn)演示我們將進(jìn)行一些簡單的電路實(shí)驗(yàn)，以幫助您更好地理解電源整流濾波電路的工作原理。我們將使用示波器觀察不同電路的波形變化，并分析其工作原理。課程總結(jié)本課程重點(diǎn)介紹了電源整流濾波電路的基本原理和應(yīng)用。我們學(xué)習(xí)了半波整流電路、全波整流電路、三相全波整流電路等整流電路類型。還探討了電容濾波、電感濾波、電容-電感串聯(lián)濾波等濾波技術(shù)。思考與討論歡迎大家積極思