(完整版)整流电路
第三章宽带整流电路的设计
根据整流电路最近发展情况，目前对整流电路的研究主要在如何通过电路各个结构提高整流效率和增大功率容量。整流电路是要把接收天线接收的射频能量转换为直流功率输出。如图3.1所示，为整流电路的系统框图，图中大方框内即为整流电路结构。一般包括：输入滤波器、微波整流二极管、输出滤波器、阻抗匹配电路和负载。我们所设计的整流电路是把0.8GHz——2.7GHz电磁能量转换为直流能量的宽带整流电路。相对于窄带整流电路而言，宽带整流电路可以传输更多的能量。板材选用厚度为1.6mm的FR4板。
由于所需要的整流电路的带宽比较宽，所以L型，T型等匹配网络就不再适用了。实现宽带匹配是该整流电路设计的难点。设计思路如下：整流电路分为上下两个支路，上边的支路实现0.8GHz—1.6GHz频带内的匹配。下边的支路实现1.6GHz—2.7GHz的匹配。每个支路的匹配均采用4节切比雪夫匹配变换器实现宽带，且最后一节微带线用电感来代替。结构如图3.2所示。
图3.1 整流电路的结构组成图3.2 宽带整流电路的原理图
3.1 二极管的选取
由于整流电路的输出最终是给单片机MSP430供电，所以要求整流电路要将接收到的0.8GHz——2.7GHz 的电磁信号通过整流，输出1.8V---3.6V 的电压,电压较高。因此采用了倍压二极管。普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管即可。HSMS28系列倍压二极管主要有HSMS282c 、HSMS285c 、HSMS286c 。
搭建基本电路如图3.3所示。通过仿真得到的三种整流二极管的整流效率随输入功率的变化曲线如图3.4所示。
图3.3 整流二极管效率测试电路
（a ） HSMS282c （b ） HSMS285c
（c ） HSMS286C
图3.4 整流效率随输入功率的变化曲线
-20
-10
10
20
30
-30
40
0.05
0.10
0.15
0.200.00
0.25
pin e f f i c i e n c y
-20
-10
10
20
30
-30
40
0.05
0.10
0.15
0.00
0.20
pin
e f f i c i e n c y
-20
-10
10
20
30
-30
40
0.05
0.10
0.15
0.00
0.20
pin
e f f i c i e n c y
因为图3.3所示电路只为测试二极管性能以选出最合适的二极管，并没有匹配电路和滤波电路，所以效率很低。但是依旧可以看出大致趋势。HSMS282c在输入功率为20dBm—27 dBm时，效率最高。适合整流大信号。HSMS285c和HSMS286c的效率曲线大致相同，但是相比较起来HSMS285c更适合输入功率小一点的信号。例如在输入功率为 5 dBm时，HSMS285c的整流效率就要比HSMS286c高。
对于整流电路来说，整流二极管的选择至关重要，这直接影响到整流电路的转换效率，决定整个电路的性能。通常，肖特基整流二极管的结电容、串联电阻以及寄生参数越小越好。最后综合考虑二极管自身的特性以及整流电路的实际需要，选择了HSMS286c倍压整流二极管。
3.2 输入和输出滤波器的设计
整流输入低通滤波器在整流电路中主要实现反射二极管所产生的高次谐波
的功能，在实现这一功能的同时也滤除了来自微波接收天线的除基频成份外的
其它频率分量。滤波器的设计方法有很多，本文选用集成度较高的阻抗阶跃滤
波器。为了与天线的输入阻抗保持一致，其输入和输出阻抗都取为５０Ω。输
出滤波器的设计两种：一种是输入滤波器只让基波无耗通过，阻止高次奇次谐
波通过，同时输出滤波器不仅让直流通过，还允许高次偶次谐波无耗通过，而
阻止基波和高次奇次谐波通过。这样高次奇次谐波被限制在输入、输出滤波器
之间，以提高二极管的整流效率；另一种是输入滤波器只让基波无耗通过，阻
止高次谐波通过，同时输出滤波器只允许直流通过，阻止基波和高次谐波通
过，这样高次谐波被限制在输入、输出滤波器之间，以提高二极管的整流效
率。输出滤波器还有一个很重要的功能就是提高所输出直流的平稳度。
目前的输出滤波器设计多采用λ／４微带线与射频电容并联实现。在本次
宽带整流电路设计中也采用这种结构。
3.2.1 输入低通滤波器的设计
所设计的低通滤波器的截止频率为2.7GHz , 在5GHz的插入损耗至少为20dB，输入输出阻抗均为50Ω。采用6阶最平坦低通滤波器。仿真电路如图3.5所示。
图3.5 输入低通滤波器原理图
所设计的阻抗阶跃低通滤波器的高阻抗Z h 定为113Ω，对应线宽为
0.5mm 。低阻抗Z l 定义为22Ω，对应线宽为10mm 。通过调试优化得到图3.6所示结果。
图3.6 输入低通滤波器的S11，S12曲线
然后进行版图联合仿真。原理图如3.7所示，结果如图3.8所示。
图3.7 联合仿真原理图
freq, GHz
d B (S (2,1))
m1
d B (S (1,1))m1
freq=dB(S(2,1))=-0.512
2.700GHz m2
freq=dB(S(2,1))=-19.9955.000GHz
图3.8 联合仿真结果图
可以看出输入低通滤波器在通带0—2.7GHz 的插入损耗小于0.5dB 。在5GHz 处的插入损耗为26.767 dB ，满足要求。
3.2.2 输出直流滤波器的设计
输出直流滤波器采用常见的λ／４微带线与射频电容并联的结构，如图3.9所示。电容可以起到阻隔直流的作用，同时电容值较大时其阻抗 1/jwc 很小，相当于短路 在经过 λ／４微带线则变为开路。所以由λ／４微带线与射频电容并联而成的直流滤波器可以阻隔基波和奇次谐波。在联合输入端的低通滤波器，可以使基波和奇次谐波不断被整流，从而提升整流效率。
所设计的整流电路分上下两个支路。上支路对应0.8GHz—1.6GHz 。λ／４微带线长度按1.2GHz 确定。下支路对应1.6GHz—2.7GHz 。λ／４微带线长度按2.1GHz 确定。
图3.9 直流滤波器
m1
m2
freq, GHz
d B (S (2,1))
m1
d B (S (1,1))freq=dB(S(2,1))=-0.573
2.700GHz freq=dB(S(2,1))=-26.767
5.000GHz
3.2 匹配网络的设计
首先根据整流电路后端要接的负载为MSP430单片机，根据datasheet 该单片机处于低功耗时的等效电阻大致为7800Ω，又因为当单片机产生中断时刻的等效电阻会有所下降。所以在整流电路设计过程中，我们把负载定为5KΩ。
3.2.1 上支路宽带匹配网络的设计
图3.10 0.8GHz —1.6GHz 宽带匹配网络
如图3.10所示，该电路为带宽是0.8GHz —1.6GHz 的匹配电路，具有输入低通滤波器，隔直电容，4节切比雪夫匹配网络，直流滤波器，5 KΩ的负载。在设计时采用的大信号仿真LSSP ，此时可得到较为准确的S 曲线。而S 参数仿真不可以。如图3.11所示,（a ）为公式编辑的曲线，zin3为输入端的基波电压与基波电流的比值。（b ）为S 参数仿真下通过Zin 控件得到的输入电阻，（c ）为LSSP 参数仿真下通过Zin 控件得到的输入电阻。可以看出，在大信号LSSP 仿真下的输入电阻和通过电压/电流而得到输入电阻一致。而通过S 参数仿真得到输入电阻偏差较大。
（a ）zin3 （b ）S 参数仿真 （c ）LSSP 仿真
图3.11 输入功率为0dBm 时的输入阻抗曲线
在没有加匹配电路之前，先通过Zin 控件得出HSMS286C 输入端的等效电阻。然后再新建原理图，把得到的等效电阻值作为新的负载。再通过4节阻抗变换器把该负载值在0.8GHz —1.6GHz 内匹配到50Ω。通过不断的调试优化，最终得到S11曲线如图3.12所示，可看出在0.95GHz—17GHz 内回波损耗大于10dB ，而在0.8GHz —0.95GHz 匹配较差。
Eqn zin3=Vin[::,1]/I_Probe1.i[::,1]
1.0E9 1.2E9 1.4E9 1.6E9 1.8E9
2.0E9 2.2E9 2.4E9 2.6E98.0E8 2.8E9
-200-100
0100200
300
400-300
500
fre i m a g (z i n 3)
r e a l (z i n 3) 1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.6
0.8
2.8
-400-200
020*******
8001000-600
1200
freq, GHz r e a l (Z i n 1)
i m a g (Z i n 1) 1.0E9 1.2E9 1.4E9 1.6E9 1.8E9 2.0E9 2.2E9 2.4E9 2.6E98.0E8 2.8E9
-200-1000100200300
400-300
500fre
r e a l (Z i n 1)
i m a g (Z i n 1)
图3.12 上支路S11曲线
在输入功率为10dBm 时的效率曲线如图3.13所示。在0.8GHz —0.95GHz 效率逐渐上升，这也对应了S11曲线在0.8GHz —0.95GHz 匹配逐渐变好的趋势。效率在1.3GHz 左右处出现波谷值，这也对应了S11在1.3GHz 左右的波峰值，该频点处匹配较差。
图3.13 pin=10dBm 时的效率曲线
在不同频率下，整流效率随输入功率的变化曲线如图3.14所示。可看出整流效率基本都在50%以上，匹配好的频点处，整流效率在70%以上。
fre
d B (S (1,1))
m4
fre=dB(S(1,1))=-25.918
1.590E9
fre
e f f i c i e n c y
m3
fre=efficiency=0.326
1.370E9
（a ）0.8GHz （b ）1 GHz （c ）1.2 GHz
（d ）1.4 GHz （e ）1.6 GHz
图3.14 整流效率随输入功率的变化曲线
3.2.2 下支路宽带匹配网络的设计
下支路是带宽为1.6GHz —2.7GHz 的整流电路。设计思路与上支路一样。匹配网络依旧是采用4节切比雪夫阻抗变换器。
通过不断的调试优化，最终得到S11曲线如图3.15所示，可看出在1.6GHz—2.7GHz 带宽内回波损耗均大于10dB 。
图3.15 下支路S11曲线
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.20.30.40.5
0.0
0.6pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.2
0.4
0.6
0.0
0.8
pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.2
0.4
0.6
0.0
0.8
pin
e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.2
0.30.4
0.5
0.0
0.6pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.2
0.4
0.6
0.0
0.8
pin
e f f i c i e n c y
fre
d B (S (1,1))
在输入功率为10dBm 时的效率曲线如图3.16所示。在1.6GHz —2.5GHz 效率在70%左右，而在2.5GHz—2.7GHz 效率下降得很快，在35%左右。
图3.16 pin=10dBm 时的效率曲线
在不同频率下，整流效率随输入功率的变化曲线如图3.17所示。可看出整流效率基本都在70%以上。在2.5GHz—2.7GHz 处效率不好，大约为35%。
（a ）1.8GHz （b ）2 GHz （c ）2.2 GHz
（d ）2.4 GHz （e ）2.6 GHz
图3.17 整流效率随输入功率的变化曲线
3.2.3 双支路宽带整流电路的设计和优化
将上、下两个支路联合起来，并做进一步优化。最终完成0.8GHz—
2.7GHz 带宽内的整流。如图
3.18所示。在两个支路的前端加一段阻抗变化器，来完成25Ω到50Ω的匹配
fre
e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.2
0.4
0.6
0.0
0.8
pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.20.4
0.6
0.00.8
pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.2
0.4
0.6
0.0
0.8
pin
e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.2
0.4
0.6
0.0
0.8
pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.1
0.2
0.3
0.4
0.0
0.5
pin
e f f i c i e n c y
图3.18 整流电路原理图
S11曲线如图3.19所示，在1.3GHz—1.55GHz ，0.8GHz—0.9GHz ，2.55GHz—2.7GHz 回波损耗小于10dB ，匹配不是很好，在其他频段均大于10 dB 。
图3.19 S11
1.0E9 1.2E9 1.4E9 1.6E9 1.8E9
2.0E9 2.2E9 2.4E9 2.6E98.0E8 2.8E9
-14-12-10-8
-6-16
-4fre
d B (S (1,1))
图3.20 整流效率曲线图
由图3.20 可看出，输入功率为10dBm 时，整流效率在0.8GHz—2.7GHz 内均在45%以上。
（a ）0.8GHz （b ）1 GHz （c ）1.3 GHz
（d ）1.5GHz （e ）1.7 GHz （f ）1.8 GHz
（g ）2GHz （h ）2.3 GHz （i ）2.5 GHz
图3.21 不同频率的输入信号对应的整流效率图
9
fre
e f f i c i e n c y
m3
fre=efficiency=0.507
2.640E9
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.20.30.4
0.50.0
0.6pin e f f i c i e n c y
-15-10-50510152025-20300.10.20.30.40.5
0.60.0
0.7pin e f f i c i e n c y
-15-10-50510152025-2030
0.10.20.30.40.5
0.60.0
0.7pin
e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.20.30.4
0.50.0
0.6pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.2
0.30.40.5
0.60.0
0.7pin e f f i c i e n c y
-15-10-50510152025-2030
0.10.20.30.40.5
0.60.0
0.7pin
e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.20.30.4
0.5
0.60.0
0.7pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.10.20.30.40.5
0.6
0.0
0.7pin e f f i c i e n c y
-15
-10
-5
5
10
15
20
25
-20
30
0.1
0.2
0.3
0.40.0
0.5
pin
e f f i c i e n c y
图 3.21所表示的是不同频率的输入信号所对应的整流效率，可以看到在5dBm—10 dBm 时，整流效率均在50%左右。在匹配好的频点可以达到60%。
图3.22 联合仿真图
图3.23 S11曲线图
图3.24 整流效率曲线图
图3.22是联合仿真的原理图，在联合仿真里理想的电感、电容均换为muRata 的。图3.23和图3.24分别是联合仿真下的S11曲线和整流效率曲线。和原理图仿真基本一致。
1.0E9
1.2E9 1.4E9
1.6E9
1.8E9
2.0E9
2.2E9
2.4E9
2.6E9
8.0E8
2.8E9
-25-20-15-10
-5-30
0fre
d B (S (1,1))
9
fre
e f f i c i e n c y
m4
fre=efficiency=0.464
8.000E8
3.3 实物制作与测量
加工完的实物如图3.25、3.26所示。
图3.25 加工中的整流电路 图3.26 加工完的整流电路
图3.27 实测S11曲线
实测的S11曲线如图3.27所示，可以看到，在0.8GHz—2.2GHz 的回波损耗基本大于10dB 。但是在2.2GHz—2.7GHz 回波损耗在5 dB 左右，匹配较差。
0.8GHz、1.3GHz、1.8GHz时整流效率均在40%以上。但是在2.3GHz、2.7GHz时的整流效率很低。这也对应了实测的S11曲线在高频处回波损耗太小。匹配太差。大部分能量都被反射回去了，导致整流效率很低。但是给处在低功耗模式下的MSP430提供工作功率还是足够的。
全波整流滤波电路
二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理，即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先，介绍桥式整流电路，其工作原理为如下： 电路图 图10.02（a） 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.02(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。
下面介绍滤波电路的工作原理： （1）滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图10.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，v C=v L按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v C=v L按指数曲线下降，放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下： ②讨论C和RL的大小对输出电压的影响。
整流滤波稳压实验报告
整流滤波及稳压电路 学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学号：14040410039 姓名：廖芳群 一、实验目的 1．掌握单相桥式整流电路的应用 2．掌握电容滤波电路的特性 3．掌握稳压管稳压的应用和测试 二、实验仪器 电路板，示波器，函数信号发生器等。 三、实验原理 直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉冲的直流电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路来减小其脉动成分，从而得到较平滑的直流电压。同时，由于该直流电压易受电网波动及负载变化的影响，必须加稳压电路，利用负反馈来维持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的基本组成框图和工作波形如图一所示： 220V a b c 50Hz 图一 1、整流电路 利用二极管的单向导电作用，将电网的交流电转变成单方向的脉冲直流电，这就是整流。常用的整流电路有半波整流、桥式整流以及倍压整流。这次实验中主要采用桥式整流的方式获得单向脉冲的直流电源。 桥式整流电路（如图二）由四个二极管组成，负载电流也由两路二极管轮流导通（如V1,V2）而提供，波纹小，截止一路两个二极管（如V3，V4）分担反向电压，对整流管要求较低，是最常用的整流电路。
图二 2、 滤波电路 整流电路输出的是直流脉冲电压，这种脉冲电压中含有较大的交流成分，因而不能保证电子设备正常工作，尤为明显的是在音响设备中会出现较严重的交流哼声。因此需要进一步减小输出电压的这种脉动，使其更加平滑。滤波电路就是利用电容或电感在电路中的储能作用来完成此功能的。常用的滤波器有电容滤波和电感滤波，但是相同的滤波效果时，采用电容滤波比采用电感滤波更经济有效。如图三，以桥式整流为例，说明整流滤波的工作原理。 图三 3、 稳压电路 虽然整流滤波电路可使交流电变成平滑的直流电，但由于受到电网电压的波动、负载电阻的变化以及环境温度的变化，这些均会导致输出直流电压的不稳定。因此，大多数电子设备还需要采取一定的稳压电路（措施），以保证输出电压值的稳定。稳压电路的种类通常有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关型稳压电路。 对稳压电路的主要要求如下： ⑴稳压系数s （i i U U U U /0/0/??=）小，稳定度高，即输出电压相对变化量要 远小于输入电压变化量。 ⑵输出电阻0R 小，L I U R ??=/00,0R 小，一般为m Ω量级，表示负载电流变化时，输出电压稳定。 ⑶温度系数T S 小，T U S T ??=/0(mV/℃),T S 表示温度变化时，输出电压稳定。 四、实验内容
三相桥式全控整流电路
1主电路的原理 1.1主电路 其原理图如图1所示。 图1 三相桥式全控整理电路原理图 习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（VT1、VT3、VT5）称为共阴极组；阳极连接在一起的3个晶闸管（VT4、VT6、VT2）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通，为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT1、VT3、VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为VT4、VT6、VT2。从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。 1.2主电路原理说明 整流电路的负载为带反电动势的阻感负载。假设将电路中的晶闸管换作二极管，这种情况也就相当于晶闸管触发角α=0o时的情况。此时，对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路工作波形如图2所示。
图2 反电动势α=0o时波形 α=0o时，各晶闸管均在自然换相点处换相。由图中变压器二绕组相电压与线电压波形的对应关系看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点。在分析ud的波形时，既可从相电压波形分析，也可以从线电压波形分析。从相电压波形看，以变压器二次侧的中点n为参考点，共阴极组晶闸管导通时，整流输出电压ud1为相电压在正半周的包络线；共阳极组导通时，整流输出电压ud2为相电压在负半周的包络线，总的整流输出电压ud = ud1－ud2是两条包络线间的差值，将其对应到线电压波形上，即为线电压在正半周的包络线。
三相半波桥式(全波)整流及六脉冲整流电路
三相半波桥式（全波）整流及六脉冲整流电路 1. 三相半波整流滤波 当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。图1所示就是三相半波整流电路原理图。在这个电路中，三相中的每一相都和单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差120o 叠加，并且整流输出波形不过0点，其最低点电压 式中Up——是交流输入电压幅值。 并且在一个周期中有三个宽度为120o的整流半波。因此它的滤波电容器的容量可以比单相半波整流和单相全波整流 时的电容量都小。 图1 三相半波整流电路原理图 2. 三相桥式（全波）整流滤波 图2所示是三相桥式全波整流电路原理图。图3是它们的整流波形图。图3(a)是三相交流电压波形；图3(b)是三相半波整流电压波形图；图3(c)是三相全波整流电压波形图。在输出波形图中，N粗平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值，虚线以下和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。
图2 三相桥式全波整流电路原理图 由图1和图2可以看出，三相半波整流电路和三相桥式全波整流电路的结构是有区别的。 （1）三相半波整流电路只有三个整流二极管，而三相全波整流电路中却有六只整流二极管； (2) 三相半波整流电路需要输入电源的中线，而三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 由图3可以看出三相半波整流波形和三相全波整流电路则不需要输入电源的中线。 图3 三相整流的波形图 ①三相半波整流波形的脉动周期是120o而三相全波整流波形的脉动周期是60o； ②三相半波整流波形的脉动幅度和输出电压平均值：三相半波整流波形的脉动幅度是： (1) 式中U——脉动幅度电压；Up是正弦半波幅值电压，比如有效值为380V的线电压， 其半波幅值电压为： (2)
三相桥式全控整流电路分析
一、三相桥式全控整流电路分析 三相桥式全控整流电路原理图如图所示。三相桥式全控整流电路是由三相半波可控整流电路演变而来的，它由三相半波共阴极接法(VT1，VT3，VT5)和三相半波共阳极接法(VT1，VT6，VT2)的串联组合。 其工作特点是任何时刻都有不同组别的两只晶闸管同时导通，构成电流通路，因此为保证电路启动或电流断续后能正常导通，必须对不同组别应到导通的一对晶闸管同时加触发脉冲，所以触发脉冲的宽度应大于π／3的宽脉冲。宽脉冲触发要求触发功率大，易使脉冲变压器饱和，所以可以采用脉冲列代替双窄脉冲；每隔π／3换相一次，换相过程在共阴极组和共阳极组轮流进行，但只在同一组别中换相。接线图中晶闸管的编号方法使每个周期内6个管子的组合导通顺序是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6；共阴极组T1，T3，T5的脉冲依次相差2π／3；同一相的上下两个桥臂，即VT1和VT4，VT3和VT6，VT5和VT2的脉冲相差π，给分析带来了方便；当α=O时，输出电压Ud一周期内的波形是6个线电压的包络线。所以输出脉动直流电压频率是电源频率的6倍，比三相半波电路高l倍，脉动减小，而且每次脉动的波形都一样，故该电路又可称为6脉动整流电路。
在第（1）段期间，a相电压最高，而共阴极组的晶闸管VT1被触发导通，b相电位最低，所以供阳极组的晶闸管KP6被触发导通。这时电流由a相经VT1流向负载，再经VT6流入b 相。变压器a、b两相工作，共阴极组的a相电流为正，共阳极组的b相电流为负。加在负载上的整流电压为ud=ua-ub=uab 经过60°后进入第(2)段时期。这时a相电位仍然最高，晶闸管VTl继续导通，但是c 相电位却变成最低，当经过自然换相点时触发c相晶闸管VT2，电流即从b相换到c相，VT6承受反向电压而关断。这时电流由a相流出经VTl、负载、VT2流回电源c相。变压器a、c 两相工作。这时a相电流为正，c相电流为负。在负载上的电压为ud=ua-uc=uac 再经过60°，进入第(3)段时期。这时b相电位最高，共阴极组在经过自然换相点时，触发导通晶闸管VT3，电流即从a相换到b相，c相晶闸管VT2因电位仍然最低而继续导通。此时变压器bc两相工作，在负载上的电压为ud=ub-uc=ubc 余相依此类推。 仿真实验 “alpha_deg”是移相控制角信号输入端，通过设置输入信号给它的常数模块参数便可以得到不同的触发角α，从而产生给出间隔60度的双脉冲。 二、MATLAB仿真 （1）MATLAB simulink模型如图 （2）参数设置 电源参数设置：电压设置为380V，频率设为50Hz。注意初相角的设置，a相电压设为0，b相电压设为-120，a相电压设为-240。
电力电子技术中的整流电路结构及特点分析
电力电子技术中的整流电路结构及特点分析 电力电子技术是20世纪后半叶发展起来的对电能进行变换和控制的技术。它已成为电气工程及其自动化专业重要的一门专业基础课。面对大学课程的增加、专业课程教学学时的减少，改革教学内容、方法、手段与实验教学条件，对提高教学质量、培养创新人才具有重要意义。关键词：电力电子技术；整流电路；脉冲安排；整流输出电压一、电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的章节，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。 二、电力电子技术课程中的整流电路 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。 根据学生学习接受知识的规律，将知识点完整、准确、简明的表述出来、将原理知识尽可能简单化、通俗化、直观化，笔者在教学中进行了探讨和研究，依照整流电路三种形式的电路特性，负载形式，将主要的参数计算及主要特点分别制作成单相整流电路归纳表（见
(完整版)整流滤波电路实验报告
整流滤波电路实验报告 姓名：XXX 学号：5702112116 座号：11 时间：第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路，观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容（10μF*1，470μF*1）、变阻箱、二极管*4、导线若干。 三、实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整 流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤 波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四、实验步骤 1、连接好示波器，将信号输入线与6V交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。
3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。 改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）
200Ω100Ω50Ω
25Ω 6、更换10μF的电容，改变电阻（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω）200Ω 100Ω
50Ω 25Ω 五、数据处理 1、当C 不变时，输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下： avg)r m V V V （输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时，R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V
半波整流,全波整流,桥式整流二极管
一、半波整流电路 图１ 图1是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻Rfz组成。变压器把市电电压变换为所需要的交变电压e2，D 再把交流电变换为脉动直流电。 下面从图2的波形图上看看二极管是怎样整流的。 图２ 变压器次级电压e2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图2（a）所示。在0～π时间内，e2 为正半周即变压器上端为正下端为负。此时整流二极管承受正向电压而导通，e2 通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，e2 为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz上无电压。在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、留下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc =0.45e2 ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图3是全波整流电路的电原理图。 图３ 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ，构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2 、Rfz ，两个通电回路。
浅谈电力电子技术中的整流电路
浅谈电力电子技术中的整流电路 一、电力电子技术的应用 电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，在电气自动化专业中已成为一门专业基础性强且与生产紧密联系的不可缺少的专业基础课。本课程体现了弱电对强电的控制，又具有很强的实践性。能够理论联系实际，在培养自动化专业人才中占有重要地位。它包括了晶闸管的结构和分类、晶闸管的过电压和过电流保护方法、可控整流电路、晶闸管有源逆变电路、晶闸管无源逆变电路、PWM控制技术、交流调压、直流斩波以及变频电路的工作原理。 在电力电子技术中，可控整流电路是非常重要的章节，整流电路是将交流电变为直流电的电路，其应用非常广泛。工业中大量应用的各种直流电动机的调速均采用电力电子装置；电气化铁道（电气机车、磁悬浮列车等）、电动汽车、飞机、船舶、电梯等交通运输工具中也广泛采用整流电力电子技术；各种电子装置如通信设备中的程控交换机所用的直流电源、大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源都可以利用整流电路构成的直流电源供电，可以说有电源的地方就有电力电子技术的设备。 二、电力电子技术课程中的整流电路 整流电路按组成的器件不同，可分为不可控、半控与全控三种，利用晶闸管半导体器件构成的主要有半控和全控整流电路；按电路接线方式可分为桥式和零式整流电路；按交流输入相数又可分为单相、多相（主要是三相）整流电路。 根据学生学习接受知识的规律，将知识点完整、准确、简明的表述出来、将原理知识尽可能简单化、通俗化、直观化，笔者在教学中进行了探讨和研究，依照整流电路三种形式的电路特性，负载形式，将主要的参数计算及主要特点分别制作成单相整流电路归纳表（见表1）和三相整流电路归纳表（见表 2）。 表中，α——整流电路控制角，UFM、UKM——晶体管承受最大正反向电压，U2——变压器付边电压有效值，I2——变压器付边电流有效值，Ud——输出电压平均值，Id——输出电流平均值。IT——晶体管电流有效值，θ——晶体管的导通角。 （二）整流电路输出电压平均值的计算 整流电路输出电压是指电路输出的平均电压，该参数反映了电路输出的大小，通常我们是以此选择整流电路，因此是一个很重要的参数。要让学生记住输出整流电压的计算公式，从表中可发现，对于单相整流电路无论是电阻性负载还是电感性负载，其输出电压均可表示为Ud＝AU2（1+Cosα） /2,其中A为系数，若是单相半波，A=0.45，若是单相桥式，A=0.9（为半波的两倍），只有单相全控桥电感性负载是特殊情况，其输出电压为Ud= 0.9u2Cosα。同样对于三相整流电路，在Ud波形连续（Ud波形连续是指在一个周期内均有整流电压输出，未出现Ud=0）时，输出电压Ud= AU2Cosα。A为系数，当电路为半波时，A=1.17,当电路为全控桥时，A=2.34（为半波的两倍），只有三相半控桥是特殊情况，其输出电压为 Ud＝2.34U2（1+Cosα）/2。 （三）整流电路输出电流平均值的计算 无论是单相还是三相，无论是电阻性负载还是电感性负载，整流电路输出电流均为 Id=Ud/Rd（Rd为负载中的电阻值）。 （四）晶闸管承受最大正反向电压的计算 该参数是选择晶闸管的一个重要参数，从表中可见，对单相整流电路，晶闸管承受最大
整流滤波电路实验报告(模板加实验图片)
学生姓名： XX 学号：00000000 专业班级：XXXXXXXXXXXXXX 实验时间：XXXX时XXX分第XX周星期X 座位号：XX 上面是我自己的信息，被我改成“XX”，下载者自行修改，最下面还有我做实验的图片，如果没做实验或者实验一塌糊涂可以参照，或者P成黑白or照着画，这5财富值，你看值，就下载！我很给力的！！！！！ 整流滤波电路实验 一．实验目的 1.研究半波整流电路、全波桥式整流、滤波电路； 2.测绘电学原件的伏安特性曲线，学习图示法表示实验结果。 二.实验器材 6伏交流电源，双踪示波器，电解电容470μF×1、100μF×1，整流二极管IN4007×4，电阻箱，导线若干。 三.实验原理 1、利用二极管的单向导电作用，可将交流电变为直流电。常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和桥式整流电路等。 2、在桥式整流电路输出端与负载电阻RL并联一个较大电容C，构成电容滤波电路。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著成小，同时输出电压的平均值也增大了。 四.实验步骤
1、连接好示波器，将信号输入线与6V 交流电源连接，校准图形基准线。 2、如图，在面包板上连接好半波整流电路，将信号连接线与电阻并联。 3、如图，在面包板上连接好全波整流电路，将信号输入线与电阻连接。
4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容，将信号接入线与电容并联。 5、如图，选择470μF的电容，连接好整流滤波电路，将信号接入线与电阻并联。改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 6、更换10μF的电容，改变电阻大小（200Ω、100Ω、50Ω、25Ω） 7、分别记下并描绘出各波形图。 五.实验数据以及波形图
半波整流全波整流桥式整流的详细介绍适合入门者
半波整流全波整流桥式整流的详细介绍适合入门者 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
半波整流、全波整流、桥式整流 整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。下面介绍利用晶体二极管组成的各种整流电路。 一、半波整流电路 图(1)是一种最简单的整流电路。它由 电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻 Rfz ，组成。变压器把市电电压（多为220 伏）变换为所需要的交变电压E2 ，D 再把 交流电变换为脉动直流电。 下面从右图(2)的波形图上看着二 极管是怎样整流的。 变压器砍级电压E2 ，是一 个方向和大小都随时间变化的正 弦波电压，它的波形如图(2)(a) 所示。在0～π时间内，E2 为正 半周即变压器上端为正下端为 负。此时二极管承受正向电压面 导通，E2 通过它加在负载电阻 Rfz上，在π～2π时间内，E2 为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D 承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低（计算表明，整流得出的半波电压在整个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc = ）因此常用在高电压、小电流的场合，而在一般无线电装置中很少采用。
电力电子课程设计三相全控桥式整流电路
西南交通大学 电力电子课程设计 三相全控整流电路设计院系：电气工程系 专业：电力机车及其自动化 姓名：李哲旭 班级：电车二班 学号：2014121034
目录 第一章：绪论 第二章：电路设计及其功能介绍第三章：仿真实现及其波形分析第四章：总结
第一章：绪论 整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它是一种将交流电变为直流电的电路，在工业技术上应用十分广泛。主要用在直流电动机调速，发电机励磁调节，电镀，电解等各种工业生产领域。 整流电路形式多种多样，按照电路结构可分为桥式电路和零式电路；按组成器件可分为不可控、半控和全控三种。按交流输入相数分为单相电路和多相电路。在此，我们着重讨论三相桥式全控整流电路！ 三相桥式整流电路是现代整流电路中应用最为广泛的，整流电路通常由主电路，滤波器，和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。整流电路的种类有很多，有半波整流电路、单相桥式半控整流电路、单相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、三相桥式全控整流电路等。 把交流电变换成大小可调的单一方向直流电的过程称为可控整流。整流器的输入端一般接在交流电网上。为了适应负载对电源电压大小的要求，或者为了提高可控整流装置的功率因数，一般可在输入端加接整流变压器，把一次电压U1，变成二次电压U2。由晶闸管等组成的全控整流主电路，其输出端的负载，我们研究是电阻性负载、电阻电感负载（如直流电动机的励磁绕组，滑差电动机的电枢线圈等）。以上负载往往要求整流能输出在一定范围内变化的直流电压。为此，只要改变触发电路所提供的触发脉冲送出的早晚，就能改变晶闸管在交流电压U2一周期内导通的时间，这样负载上直流平均值就可以得到控制。
整流电路、滤波电路及稳压电路
第七章整流电路、滤波电路及稳压电路 知识目标 1.掌握单相桥式整流电路的结构和工作原理。 2.了解电容滤波电路和电感滤波电路的作用。 3.了解稳压电路的工作原理和特点。 4.了解集成稳压器的使用方法。 技能目标 1.掌握单相桥式整流电路。 2.掌握集成稳压器的基本使用方法和连接方法。 3.能够使用万用表测量电压，能够使用双踪示波器观察测试波形。 4.能够根据直流稳压电源框架组装直流稳压电源。 第一节整流电路 一、整流与整流电路 利用二极管的单向导电性可以将交流电转换为直流电，这一过程称为整流，这种电路就称为整流电路。 常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。 二、单相桥式整流电路的结构和特点 单相桥式整流电路利用整流二极管的单向导电性，将交流电变成单向脉动直流电，其组成结构如图7－1所示。 图7－1单相桥式整流电路 图7－1中，T r表示电源变压器，作用是将交流电网电压u1变成整流电路要求的交流电压；R L是直流供电的负载电阻；4只整流二极管VD1～VD4依次接成电桥的形式，故称桥式整流电路。 桥式整流电路的特点是：输出电压的直流成分得到提高，脉冲成分被降低，每只整流二极管承受的最大反向电压较小，变压器的利用效率高，因此被广泛使用。 单相桥式整流电路的实现 在实际应用中，单相桥式整流电路可以用四个独立的整流二极管实现，也可以用集成器件“桥堆”来实现。
图7－2所示为单相桥式整流电路的习惯简化画法。 图7－2单相桥式整流电路的习惯简化画法 三、单相桥式整流电路的工作原理 图7－3单相桥式整流电路波形 在图7－3单相桥式整流电路波形中，在u的正半周时，u2>0时，VD1、VD4导通，VD2、VD3截止，故有图示i D1(i D4)的波形； 同样，在u1的负半周时，u2<0时，VD1、VD4截止VD2、VD3导通，故有电流i D2(i D3)。 可见在u的正、负半周均有电流流过负载电阻R L，且电流方向一致，综合得到u o(i o)的波形。 低音炮音箱 如图7－4所示，日常生活中使用的低音炮音箱，有些采用了专业的桥式整流技术，通过内置的桥式整流电路，使得低频带通电路的信号顺畅与稳定，可以使声音更加纯净。 图7－4低音炮音箱 第二节滤波电路 经过整流电路后的输出电压已经是单相的直流电压，但是其中含有直流和交流的成分，电压的大小仍有变化，这种直流电称为脉动直流电。对于某些工作(如蓄电池充电)，脉动电流已经可以满足要求，但是对于大多数电子设备，需要平滑的直流电，故整流电路后面都要接滤波电路，尽量减小交流成分，以减小整流电压的脉动程度，适合稳压电路的需要，这就
桥式整流滤波电路实验
桥式整流、滤波及稳压电路 一、实验目的 1.学会半导体二极管和稳压管极性的简单测试，了解其工作性能和作用； 2.掌握单相桥式整流、滤波、稳压电路的工作原理和对应电压波形及测试方法； 3.掌握输入交流电压与输出直流电压之间的关系； 4.了解倍压整流的原理与方法。 二、实验原理 整流电路是将交流电变为直流电以供负载使用。直流稳压电源先通过整流电路把交流电变为脉动的直流电，再经各种滤波电路、稳压电路，使输出直流电压维持稳定。由整流、滤波、稳压环节构成的简单稳压电路如图1所示 图1 桥式整流、滤波、稳压电路 三、实验仪器设备 注意事项：切勿用毫安表测电压。注意万用表的交直流电压挡、欧姆挡的转换及量程的选择；防止误操作，避免电源短路、烧损二极管和电容； 四、实验内容与要求根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计： 1.用万用表测量二极管，学会用万用表检查二极管极性和性能的好坏。 2.设计并连接单相桥式整流电路，调节负载电阻，使负载电流分别为2mA和8mA，测量并记录输入交流电压、整流电路的输出直流电压和负载两端的电压的大小，用示波器观察并画出上述
3.设计并连接具有滤波的单相桥式整流电路，调节负载电阻，使负载电流分别为2mA和8mA 时，测量并记录输入交流电压，整流滤波电路的输出直流电压和负载两端的电压的大小，用示波器观察并画出上述电压的波形。 4. 在上一个电路（单相桥式整流、滤波电路）中，若改变滤波电容的容量，输出波形会发生什么样的变化？若改变负载电阻，输出波形会发生怎样的变化？ 5.
6.设计并连接具有滤波、稳压的单相桥式整流电路，在下列两种情况下，测量并记录输入交流电压、整流滤波电路的输出直流电压和负载两端的电压的大小，用示波器观察并画出上述电压的波形。 (2) 当负载电流保持5mA不变时，使电源电压波动，即使输入的交流电压有效值在15V左右变
桥式整流电路分析
1、桥式整流 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。 桥式整流电路如图Z0705所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的 三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载 电阻R L组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。 桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示。在u2的正半周，D1、 D3导通，D2、D4截止， 电流由T R次级上端经 D1→R L →D3回到 TR次级下端，在负载 RL上得到一半波整流 电压。 在u2的负半周，D1、 D3截止，D2、D4导通， 电流由Tr次级的下端 经D2→R L→D4回到 Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波整流 电压。 这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电 流的计算与全波整流相同，即 UL = 0.9U2 GS0709 I L = 0.9U2／R L GS0710 流过每个二极管的平均电流为 I D= I L／2 = 0.45 U2／R L 每个二极管所承受的最高反向电压为 2、半波整流电路 半波整流电路，由电源变压器Tr整流二极管D和负载电阻RL组成，如下图所示。电路的工作过程是：在u2的正半周（ωt=0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流iL流过负载电阻RL。由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压uL与u2的正半周电压基本相同。
市电（交流电网）变为稳定的直流电需经过变压、整流、滤波和稳压四个过程。利用二极管的单向导电性，将大小和方向都随时间变化的工频交流电变换成单方向的脉动直流电的过程称为整流。有时将变压器、整流电路和滤波电路一起统称为整流器。 （1）正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)，VD正偏导通，二极管和负载上有电流流过。若向压降UF忽略不计，则uo=u2。 （2）负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)，VD反偏截止，IF≈0，uD=u2。
十种精密全波整流电路图
十种精密全波整流电路图 图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计. 图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。 图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2
图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。
图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。
图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。 图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。 图3的优势在于高输入阻抗。 其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。
单相PWM整流电路设计(电力电子课程设计)
重庆大学电气工程学院 电力电子技术课程设计 设计题目：单相桥式可控整流电路设计 年级专业：****级电气工程与自动化学生姓名：***** 学号： **** 成绩评定： 完成日期：2013年6月 23 日
指导教师签名：年月日
重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书
单相桥式可控整流电路设计 摘要：本文主要研究单相桥式PWM整流电路的原理，并运用IGBT去实现电路的设计。概括地讲述了单相电压型PWM整流电路的工作原理，用双极性调制方式去控制IGBT的通断。在元器件选型上，较为详细地介绍了IGBT的选型，分析了交流侧电感和直流侧电容的作用，以及它们的选型。最后根据实际充电机的需求，选择元器件具体的参数，并用simulink进行仿真，以验证所设计的单相电压型PWM整流器的性能。实现了单相电压型PWM整流器的高功率因数，低纹波输出等功能。 关键词：PWM整流simulink 双极性调制IGBT
目录 1.引言 ......................................................... - 5 - 1.1 PWM整流器产生的背景.................................... - 5 - 1.2 PWM整流器的发展状况.................................... - 5 - 1.3 本文所研究的主要内容.................................... - 6 - 2.单相电压型PWM整流电路的工作原理 ............................. - 7 - 2.1电路工作状态分析......................................... - 7 - 2.2 PWM控制信号分析......................................... - 8 - 2.3 交流测电压电流的矢量关系............................... - 9 - 3.单相电压型PWM整流电路的设计 ................................ - 10 - 3.1 主电路系统设计......................................... - 10 - 3.2 IGBT和二极管的选型设计................................. - 11 - 3.3 交流侧电感的选型设计................................... - 11 - 3.4 直流侧电容的选型设计................................... - 12 - 3.5 直流侧LC滤波电路的设计................................ - 13 - 4.单相PWM整流电路的仿真及分析 ................................ - 13 - 4.1 整流电路的simulink仿真............................... - 13 - 4.2 对simulink仿真结果的分析............................. - 16 - 5．工作展望 ................................................... - 16 - 参考文献 ...................................................... - 17 -
整流滤波稳压实验报告
整流滤波及稳压电路 一、实验目的 1．掌握单相桥式整流电路的应用 2．掌握电容滤波电路的特性 3．掌握稳压管稳压的应用和测试 二、实验仪器 电路板，示波器，函数信号发生器等。 三、实验原理 直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉冲的直流电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路来减小其脉动成分，从而得到较平滑的直流电压。同时，由于该直流电压易受电网波动及负载变化的影响，必须加稳压电路，利用负反馈来维持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的基本组成框图和工作波形如图一所示： 220V a b c 50Hz →→→→ Uo 1、 整流电路 利用二极管的单向导电作用，将电网的交流电转变成单方向的脉冲直流电，这就是整流。常用的整流电路有半波整流、桥式整流以及倍压整流。这次实验中主要采用桥式整流的方式获得单向脉冲的直流电源。 桥式整流电路（如图二）由四个二极管组成，负载电流也由两路二极
管轮流导通（如V1,V2）而提供，波纹小，截止一路两个二极管（如V3，V4）分担反向电压，对整流管要求较低，是最常用的整流电路。 图二 2、 滤波电路 整流电路输出的是直流脉冲电压，这种脉冲电压中含有较大的交流成分，因而不能保证电子设备正常工作，尤为明显的是在音响设备中会出现较严重的交流哼声。因此需要进一步减小输出电压的这种脉动，使其更加平滑。滤波电路就是利用电容或电感在电路中的储能作用来完成此功能的。常用的滤波器有电容滤波和电感滤波，但是相同的滤波效果时，采用电容滤波比采用电感滤波更经济有效。如图三，以桥式整流为例，说明整流滤波的工作原理。 图三 3、 稳压电路 虽然整流滤波电路可使交流电变成平滑的直流电，但由于受到电网电压的波动、负载电阻的变化以及环境温度的变化，这些均会导致输出直流电压的不稳定。因此，大多数电子设备还需要采取一定的稳压电路（措施），以保证输出电压值的稳定。稳压电路的种类通常有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关型稳压电路。 对稳压电路的主要要求如下： ⑴稳压系数s （i i U U U U /0/0/??=）小，稳定度高，即输出电压相对变化量要 远小于输入电压变化量。 ⑵输出电阻0R 小，L I U R ??=/00,0R 小，一般为m Ω量级，表示负载电流变化
10种全波精密整流电路
十种精密全波整流电路 图中精密全波整流电路的名称，纯属本人命的名，只是为了区分；除非特殊
说明，增益均按1设计。 图1是最经典的电路，优点是可以在电阻R5上并联滤波电容。电阻匹配关系为R1=R2，R4=R5=2R3；可以通过更改R5来调节增益 图2优点是匹配电阻少，只要求R1=R2 图3的优点是输入高阻抗，匹配电阻要求R1=R2，R4=2R3 图4的匹配电阻全部相等，还可以通过改变电阻R1来改变增益。缺点是在输入信号的负半周，A1的负反馈由两路构成，其中一路是R5，另一路是由运放A2复合构成，也有复合运放的缺点。 图5 和图6 要求R1=2R2=2R3，增益为1/2，缺点是:当输入信号正半周时，输出阻抗比较高，可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离。另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻忽略不计 图7正半周，D2通，增益=1+(R2+R3)/R1；负半周增益=-R3/R2；要求正负半周增益的绝对值相等，例如增益取2，可以选R1=30K，R2=10K，R3=20K 图8的电阻匹配关系为R1=R2 图9要求R1=R2，R4可以用来调节增益，增益等于1+R4/R2；如果R4=0，增益等于1；缺点是正负半波的输入阻抗不相等，要求输入信号的内阻要小，否则输出波形不对称。 图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的，单电源的跟随器，当输入信号大于0时，输出为跟随器；当输入信号小于0的时候，输出为0。使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性。而且，单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。 图7，8，9三种电路，当运放A1输出为正时，A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的，由于两个运放的复合(乘积)作用，可能环路的增益太高，容易产生振荡。 精密全波电路还有一些没有录入，比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的，其实和这个高阻抗型的原理一样，就没有专门收录，其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录，因为在这个二极管截止时，A1处于开环状态。 结论: 虽然这里的精密全波电路达十种，仔细分析，发现优秀的并不多，确切的说只有3种，就是前面的3种。 图1的经典电路虽然匹配电阻多，但是完全可以用6个等值电阻R实现，