電工電子技術(shù) 課件 模塊7 整流、濾波及穩(wěn)壓電路

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(模塊7整流、濾波及穩(wěn)壓電路)

模塊7整流、濾波及穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。單元1整流電路

一、單相半波整流電路1、電路組成圖中TR是整流變壓器，VD是整流二極管，RL是直流負(fù)載電阻。u2為變壓器副邊電壓，也即整流電路的交流輸入電壓。2、工作原理設(shè)輸入電壓為：當(dāng)u2為正半周時(shí)：a端電位高于b端，二極管VD承受正向電壓而導(dǎo)通，電流自電源a端經(jīng)二極管D通過負(fù)載RL回到電源b端。負(fù)載RL上為u2的正半周電壓(設(shè)VD為理想二極管)。當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)：b端電位高于a端，二極管VD承受反向電壓而截止，電路電流為零，這時(shí)，RL兩端電壓uO等于零，這時(shí)u2的負(fù)半周電壓全部加在二極管上（反向電壓）。3.輸出電壓、電流大小和波形輸出電壓：即半波整流電路輸出的直流電壓平均值，等于輸入的交流電壓有效值的0.45倍。輸出電流：4.整流二極管的參數(shù)值通過二極管的正向電流平均值等于通過負(fù)載的電流，即二極管截止時(shí)所承受的最大反向電壓等于變壓器副邊電壓的幅值，即二、單相橋式整流電路1.電路組成圖中，四個(gè)二極管作為整流器件接成電橋形式。電橋的一組對角頂點(diǎn)a、b接交流輸入電壓；另一組對角頂點(diǎn)c、d接至直流負(fù)載。其中二極管VD1和VD2的負(fù)極接在一起的共負(fù)極端c為整流電源輸出端的正極，而VD3和VD4的正極接在一起的共正極端d為其負(fù)極。2.工作原理設(shè)輸入電壓：

當(dāng)u2為正半周時(shí)：a端電位高于b端，二極管VD1和VD3因正向偏置而導(dǎo)通，而二極管VD2、VD4因反向偏置而截止，這時(shí)，電流自電源a端流經(jīng)VD1、負(fù)載RL和VD3回到電源b端（圖中紅線所示）。

當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí):b端電位高于a端，二極管VD2、VD4導(dǎo)通，VD1、VD3截止，電流自電源b端流經(jīng)VD2、RL和VD4回到電源a端（圖中綠線所示）?？梢?，在交流電壓u2的一個(gè)周期內(nèi)，二極管VD1、VD3和VD2、VD4輪流導(dǎo)通半個(gè)周期，通過負(fù)載RL的是兩個(gè)半波的電流，而且電流方向相同，故稱為全波整流。輸出直流電壓的脈動(dòng)程度比半波整流降低了。3.輸出電壓、電流大小及波形4.整流二極管的參數(shù)值電工電子技術(shù)

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(模塊7整流、濾波及穩(wěn)壓電路)

單元2濾波電路濾波：利用電容或電感的儲(chǔ)能特性，對脈動(dòng)電壓或電流進(jìn)行補(bǔ)償，以降低它的脈動(dòng)程度。

一、電容濾波1、電路組成單相半波整流電容濾波電路如圖：圖中，濾波電容C與負(fù)載電阻RL相并聯(lián)2.工作原理由于電容器的濾波作用，輸出電壓的波形如圖。曲線表明：

設(shè)起始時(shí)電容器兩端電壓為零。當(dāng)u2由零進(jìn)入正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，電容C被充電，其兩端電壓uC將隨u2的上升而逐漸增大，直至達(dá)到u2的最大值。在此期間，電源經(jīng)二極管向負(fù)載提供電流。

當(dāng)u2從最大值開始下降時(shí)，由于電容器兩端電壓不會(huì)突變，此時(shí)，u2＜uC，二極管則因反向偏置而提前截止，電容器通過RL放電為負(fù)載提供電流，通過負(fù)載的電流方向與二極管導(dǎo)通時(shí)的電流方向相同。在RL和C足夠大的情況下，放電過程持續(xù)時(shí)間較長，直至交流電壓u2正向上升至u2＞uC時(shí)，二極管再次導(dǎo)通，重復(fù)上述過程。顯然，由于二極管的正向?qū)娮韬苄?，?dāng)濾波電容和負(fù)載電阻較大時(shí)，電容充電很快，電容器放電較慢，輸出電壓的脈動(dòng)程度減小，其平均值也可得到提高。

濾波電容一般在幾百微法以上，電容愈大，濾波效果愈好。為了獲得比較平滑的直流電壓，半波整流可按RLC≥（3－5）T來選擇濾波電容，式中T為交流電的周期。

電容濾波輸出電壓的大小與負(fù)載有關(guān)。空載時(shí)（RL→∞），電容沒有放電回路，其輸出直流電壓為交流輸入電壓的1．4倍。接入負(fù)載后，輸出電壓約等于U2。若負(fù)載電阻RL愈小，則電容器放電加快，輸出電壓愈低。二、電感濾波1、電路組成單相橋式整流電感濾波電路如圖：圖中，電感L與負(fù)載電阻RL串聯(lián)。2.工作原理電感濾波是利用通過電感的電流不能突變的特性來實(shí)現(xiàn)濾波。當(dāng)電感電路電流增大時(shí)，電感產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢阻止電流的增加；而電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢則阻止電流的減小。因此，當(dāng)脈動(dòng)電流從電感線圈中通過時(shí)，將會(huì)變得平滑些。不僅如此，當(dāng)負(fù)載變化引起輸出電流變化時(shí)，電感線圈也能抑制負(fù)載電流的變化。顯然，L愈大，濾波效果愈好。三、復(fù)式濾波器為了提高濾波效果，可用電容和電感組成復(fù)式濾波器。1.Γ型濾波器同時(shí)利用電感阻止交流分量和電容旁路交流分量的特性，所以濾波效果較好。又因電感線圈電流不能突變，所以在接通電路瞬間沖擊電流較小。2.Π型濾波器由于再并聯(lián)一個(gè)電容器，所以濾波性能更好一些，因此在許多電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。3.Π型RC濾波器對于負(fù)載電流較小和負(fù)載比較穩(wěn)定的場合，為了簡單經(jīng)濟(jì)，可用適當(dāng)?shù)碾娮鑂代替電感L組成Π型RC濾波器。四、有源濾波如圖，負(fù)載接在晶體管的發(fā)射極上，R是基極偏置電阻，又與電容C組成RC濾波電路。濾波在基極回路進(jìn)行，輸入電壓Ui首先經(jīng)過RC濾波，使基極電位的脈動(dòng)程度降低，這樣，射極輸出電壓即負(fù)載獲得的電壓就比較平滑，從而達(dá)到濾波目的。單元3穩(wěn)壓電路經(jīng)過整流濾波后，所得到的直流電壓仍然受電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化的影響，會(huì)隨之發(fā)生變化。為使其基本保持恒定，在整流濾波之后，再加一級(jí)直流穩(wěn)壓電路。一、穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖中，穩(wěn)壓管VS與負(fù)載RL并聯(lián)，R為限流電阻，用以保護(hù)穩(wěn)壓管，同時(shí)又與穩(wěn)壓管相配合對輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)并使之穩(wěn)定。穩(wěn)壓電路的輸入電壓Ui是由整流濾波電路提供的直流電壓，而輸出電壓Uo即穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ。穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程可概括如下：為使穩(wěn)壓電路正常工作，輸入電壓Ui必須高于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ。穩(wěn)壓管的工作電流也必須在最大穩(wěn)定電流與最小穩(wěn)定電流之間。因此，必須適當(dāng)選擇限流電阻R的阻值。二、晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.電路結(jié)構(gòu)框圖和電路其中R1、RP、R2組成的分壓器是取樣電路，從輸出端取出部分電壓UB2作為取樣電壓加至晶體管T2的基極。穩(wěn)壓管VS以其穩(wěn)定電壓UZ作為基準(zhǔn)電壓，加在晶體管VT2的發(fā)射極上。R3是穩(wěn)壓管的限流電阻。晶體管VT2組成比較放大電路，它將取樣電壓UB2與基準(zhǔn)電壓UZ加以比較和放大，再去控制晶體管VT1的基極電位。輸入電壓Ui加在晶體管VT1與負(fù)載RL相串聯(lián)的電路上，因此，改變T1集射極間的電壓降UCE1，便可調(diào)節(jié)RL兩端的電壓Uo。也就是說，穩(wěn)壓電路的輸出電壓UO可以通過晶體管VT1加以調(diào)節(jié)，所以VT1稱為調(diào)整管。電阻R4是VT1的基極偏置電阻，也是T2的集電極負(fù)載電阻。2.工作原理（穩(wěn)壓過程）三、集成穩(wěn)壓器1、三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器（1）組成與外形三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器只引出三個(gè)接線端—輸入端、輸出端和輸入、輸出的公共端。組成穩(wěn)壓電路的所有元件都集成在一塊芯片上，工作時(shí)不用外接任何附加元件，使用安裝也和三極管一樣方便。（2）

應(yīng)用電路接線圖a)固定正電壓輸出電路電容C1用于減小輸入電壓的脈動(dòng)，C2為了削弱電路的