37整流滤波电路

(9-1)直流稳压电源的整流滤波电路(9-2)直流稳压电源的电路图(9-3)•电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo整流电路滤波电路稳压电路•整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。•滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。•稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。直流稳压电源的组成和功能(9-4)整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。一、单相整流电路常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。(9-5)1、单相半波整流电路的工作原理u20时，二极管导通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正向压降：uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20时，二极管截止,输出电流为0。uo=0(9-6)tuo(4)输出电压平均值（Uo）：(1)输出电压波形：u1u2aTbDRLuoiL202245.0221UUtduUoo(3)二极管上承受的最高电压：22UURM(2)二极管上的平均电流：ID=IL(9-7)2、单相全波整流电路的工作原理u1u2aTbD1RLuoD2u2iL(4)uo平均值Uo：Uo=0.9U2(1)输出电压波形：(2)二极管上承受的最高电压：222UURMtuo(3)二极管上的平均电流：LDII21(9-8)3、单相桥式整流电路的工作原理桥式整流电路+-u2正半周时电流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo(9-9)桥式整流电路-+u0u1u2TD4D2D1D3RLu2负半周时电流通路(9-10)u20时D1,D3导通D2,D4截止电流通路:AD1RLD3Bu20时D2,D4导通D1,D3截止电流通路:BD2RLD4A输出是脉动的直流电压！u2tt桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLuoAB(9-11)几种常见的硅整流桥外形：+AC-~+~-~+-~(9-12)4、整流电路的主要参数1.整流输出电压平均值（Uo）全波整流时，负载电压Uo的平均值为:πooU.tduπU2029021负载上的(平均)电流:LLRU.I290（1）整流输出电压的平均值与脉动系数整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是衡量整流电路性能的两个主要指标。(9-13)S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo之比。2.脉动系数Ｓ6703222324221.πUπUUUSomo用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得:)6cos3544cos1542cos342(22tttUuo(9-14)平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。LoDRU.II24502122UURM例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：（2）平均电流与反向峰值电压(9-15)5、倍压整流电路的工作原理（一）二倍压整流电路u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压充到：22Uu2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压充到：22U负载上的电压：222Uuo+–u1u2+–D1C2C1D2uoRL(9-16)+–22U（二）多倍压整流电路+–222Uu2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到：22Uu2的第一个负半周：u2、C2、D2、C1构成回路，C2充电到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6(9-17)+–22U+–222U+–222U+–222U+–222U+–222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：u2、C1、C3、D3、C2构成回路，C1补充电荷，C3充电到：222Uu2的第二个负半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1构成回路，C2补充电荷，C4充电到：222U把电容接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。(9-18)二、滤波电路滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压原理：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。(9-19)（一）电容滤波电路（1）未加滤波电容的情形(9-20)V1311.13V50Hz0DegD1DIODE_VIRTUALR11kohmC147uF（1）加入滤波电容的情形(9-21)单向桥式整流电容滤波电路如图所示。（一）全波整流电容滤波桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–(9-22)1.RL未接入时(忽略整流电路内阻)u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–(9-23)2.RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻)u2tuot电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–(9-24)u2tuot只有整流电路输出电压大于uo时，才有充电电流iD。因此整流电路的输出电流是脉冲波。整流电路的输出电流iDau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–iD可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。(9-25)u2tuot电容充电时，电容电压滞后于u2。整流电路的输出电流RLC越小，输出电压越低。3.RL接入（且RLC较大）时(考虑整流电路内阻)au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–(9-26)一般取2)53(TCRτLd(T:电源电压的周期)近似估算:Uo=1.2U2。(2)流过二极管瞬时电流很大。RLC越大Uo越高负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短iD的峰值电流越大故一般选管时，取LoLDFRU~I~I21)32(2)32(（二）电容滤波电路的特点(1)输出电压Uo与放电时间常数RLC有关。RLC愈大电容器放电愈慢Uo(平均值)愈大(9-27)输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,Uo和S也随之改变。如:RL愈小(IL越大),Uo下降多,S增大。结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。(3)输出特性(外特性)uo电容滤波纯电阻负载1.4U20.9U20IL(9-28)（二）电感滤波电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。电感滤波电路u2u1RLLuo(9-29)1、滤波原理对直流分量:XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上。对谐波分量:f越高，XL越大,电压大部分降在XL上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo(9-30)（三）其他形式的滤波电路改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：L-C型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。RC–型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。LC–型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C型滤波电路。(9-31)uoRu2u1C1C2uo1´RL1、RC–型滤波电路(9-32)2、L-C型滤波电路u2u1LuoCRLuo1(9-33)3、LC–型滤波电路u2u1LuoC2RLuo1C1显然，LC–型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输出电压。