第10章 直流电源-PPT精品文档

S0.67 U O (A)V U O (A)V 0.9U 2
U O 1mjX L R L/R/L/(j/ X (C j)X C)U O 1m
U O 1mjX L R L/R/L/(j/ X (C j)X C)U O 1m
通常选择滤波元件的参数使得： 1
C

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。
§10.3.1 电容滤波电路
一、滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
a
u1 u1
u2
D4
S
D1
D3 D2
C+ –
uo
RL
b
桥式整流电容滤波电路
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
二、二极管正向平均电流与最大反向峰值电压
二极管正向平均电流ID(AV) 与最大反向峰值电压 UDRM 是选择整流管的主要依据。 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 (AV) 是负载平均电流的一半。
ID (A)V 0 .5 IO (A)V 0 .4U 2 5R L
U O 1mRR L R L (R//R 1 L)2C 21C 22U O 1m
前通已常U 求选O 得择1m ：滤 U 波R O元(R A件L VR ) 的L 参RR 数C LR 2 使(LR 得1 U/：O (/R A1 L V))U C O 2 1m (R /R /L )
3
t 4
UDRM
(4) 输出电压平均值（Uo）：
Uo
1
2
02uod(t)
u1
Ta
u2
D
iL
RL uo
21 0 2U2si nt)(d(t) b

2U2

0.45U2
(5) 输出电流平均值（Io )：
Io
Uo RL
0.45U2 RL
§10.2.2 单相全波整流电路的工作原理
uO 的脉动系数 S 与uO’的脉动系数S’ 的关系：
S U O 1 m 1 U O 1 m 1 S U O (A)V C 2 (R /R /L )U O (A)V C 2 (R /R /L )
三、L-C 型滤波电路
L
u1
u2
C uO’
RL uO
设 uo’ 的直流分量为UO (AV) ，交流分量的基波 的幅值为 U O 1m ，
用傅氏级数对全波整流的输出 uO 分解后可得:
u O 基 波频2 率U 为2 22 ， 基3 4 波c 幅度o 2 为 tU sO1 1m4 5 c 432o 4 Ut2 s
SU O 1 m423U 220 .67 U O (A)V 22 U 2 3
§10.3.2 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：
RC– 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤 波电路。
L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。
LC – 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型 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。
一、电感滤波
S
C+ –
uo
RL
t
整流电路的
输出电流iD
t
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
b
3.
RL接入（且RLC
较大）时 u2
(考虑整流电路内阻)
电容充电时，电容
电压滞后于u2 。
t
整流电路的
RLC 越小，输出电 uO 压越低。
输出电流
t
二、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 UO(AV)与放电时间常数 RLC 有关。 RLC 愈大 电容器放电愈慢 UO(AV)(平均值)愈大
2U2
RL
U O 1mjX LjX jCX CU O 1m112LC U O 1m
uO 的脉动系数 S 与uO’的脉动系数S’ 的关系：
SU O 1 m 1 U O 1 m 1 S
U O (A)V 1 2LC U O (A)V 1 2LC
四、LC – 型滤波电路
-
桥式整流电路
u2负半周时 电流通路
-
T
u1
D4
u2
D1
RL
D3
u0
D2
+
桥式整流电路
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
A
D
RL
u2
4
D1 D3
uo
D
B
u2
2
u2 >0 时 u2 <0 时
D1，D3导通 D2，D4截止 电流通路：
A D1 RLD3B
D2，D4导通 D1，D3截止 电流通路：
整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的 电压。
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。
§10.2.1 单相半波整流电路的工作原理
Ta
D
u2 >0 时，二极管导通。
u1
u2 iL RL
uo
（选购时：二极管额定电流 2ID(AV)） 二极管截止时两端承受的最大反向峰值电压：
UDRM 2U2（选购时：最大反向电压 2UDRM）
§10.3 滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
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。 原理：利用储能元件电容两端的电压（或通过电
UO(AV)=0.9U2
u1
u2
L
RL
uO
2. 电感滤波的特点
整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性
比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场合。 缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。
二、 RC– 型滤波电路
u1
u2
R
uO’
C1
C2
RL uO
设 uo’ 的直流分量为 UO (AV) ，交流分量的基波 的幅值为 U O 1m，则：
忽略二极管正向压降：
uo = u2
b
u1
Ta
u2
D iL=0
RL uo
u2<0时，二极管截止， 输出电流为0。
uo = 0
b
(1) 单相半波整流电压波形 u2
Ta
D
u1
iL
0
u2
RL uo uo
b
(2) 二极管上的平均电流：
ID = IL
uD
(3) 二极管上承受的最高电压：
UDRM 2U2

2
2
2U2

0.9U2
(5) 输出电流平均值( Io )
Io
Uo RL
0.9U2 RL
§10.2.3 单相桥式整流电路的工作原理
组成：由四个二极管组成桥路
T
u1
D3
u2
D1
D4
RL uo
D2
D1 D2
RL
u2
uo u2
uo
D3 D4
u2正半周时 电流通路
+
T
u1
D4
u2
D1
RL
D3
uo
D2
请自行分析LC – 型滤波电路的输出电压和脉动系 数等基本参数。
§10.4 倍压整流电路
一、二倍压整流电路
D1
+
u1
u2 C1 –
RL
u2的正半周时：D1பைடு நூலகம்导通，D2截止，理 想情况下，电容C1
uO 的电压充到： 2U 2
C2 + –
u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理
D2
负载上的电压：uO 2
Ta
D
1
原理：
变压器副边中心抽头，感
u1
u2 iL RL 应出两个相等的电压 u2
u2 uo
当 u2 正半周时，D1导通， D2 截止。
b D
当 u2 负半周时，D2 导通，
2
D1截止。
(1) 输出电压波形：
Ta
D
+1
u1
u2– iL RL+
u2+ uo
–
b D
u2
0
uo
uD1
忽略二极管正向2 压降
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。 L
u1
u2
RL
uO
电感滤波电路
L
u1
u2
RL
uO
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。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
0 ~ ：
uD2
uD2 = 2u2

2
3
t 4
(2) 二极管上承受的最高反向电压：
UDRM2 2U2
(3) 二极管上的平均电流： u1
Ta u2
D
iL
1
RL
ID0.5IL
u2 uo
(4) 输出电压平均值（Uo）
1
1
b
D
U o 0u o d (t) 0 2 U 2sitn ( dt2)