二极管整流滤波电路
26 实验四 整流滤波电路
一、实验名称
整流滤波电路
二、实验目的
1、熟悉单相半波、桥式整流电路。
2、观察了解电容滤波作用。
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R L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、仪器设备
实验箱（整流滤波与并联稳压电路）、示波器、数字万用表
五、实验步骤
1、半波整流、桥式整流电路
实验电路分别如图所示，分别接两种电路，用示波器观察U2及UL的波形，并测量U2、UL。
图一
图二
2、电容滤波电路
实验电路如图三。
图三
（1）分别用不同电容接入电路，RL先不接，用示波器观察波形，用电压表测UL并记录。
（2）接上RL，先用RL=1KΩ，重复上述实验并记录。
（3）将RL改为150Ω，重复上述实验。
六、数据记录
电路形式U2/V UL/V 半波整流电路
桥式整流电路
2、半波整流、桥式整流电路输入U2、输出UL的波形图
3、滤波电路数据记录
(1)RL开路（RL=∞）
C/μF UL/V
0.33
470
(2)C=470μF
RL UL/V
∞
1KΩ
150Ω
4、滤波电路输出UL的波形图
C=0.33μF RL=∞C=470μF RL=∞
C=470μF RL=1KΩC=470μF RL=150Ω。
整流滤波电路
由UO(AV)的表达式可看出，C越大， UO(AV)也越 的表达式可看出， 越大， 越大 也会增大，而整流管的通电时间却越短， 大，IO(AV)也会增大，而整流管的通电时间却越短， 整流管的导通电流加大，如果C太大则初始充电时 整流管的导通电流加大，如果 太大则初始充电时 间要长，整流管中通过的冲击电流时间加长， 间要长，整流管中通过的冲击电流时间加长，长时 间会影响整流管使用寿命。所以一般选择整流管时 间会影响整流管使用寿命。 ID(AV)＞（2~3） IO(AV) 。 改变RLC会对 O(AV)和S有影响，将UO(AV)和IO(AV) 会对U 有影响， 改变 会对 有影响 的关系曲线称为输出特性 输出特性， 的关系曲线称为输出特性，将S和IO(AV)的关系曲线 和 称为滤波特性 如果R 越小 滤波特性， 越小， 越低， 称为滤波特性，如果 LC越小，UO(AV)越低，则S 越低 越大，而加大C可使滤波效果和负载能力增强 可使滤波效果和负载能力增强， 越大，而加大 可使滤波效果和负载能力增强，但 C不能无限增大。 不能无限增大。 不能无限增大 所以电容滤波形式电路一般适用于输出电流较 小且负载变化不大的场合。 小且负载变化不大的场合。
(1)整流输出电压的平均值 整流输出电压的平均值 的平均值为: 负载电压 Uo的平均值为 uo
0 π ωt 2π π
1 Uo = 2π
∫
2π
0
ω uod ( t )
负载上的(平均 电流 负载上的 平均)电流 平均 电流:
Uo Io = RL
（2）脉动系数Ｓ ）
uo
0 π ωt 2π π
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S 定义：整流输出电压的基波峰值 平均值之比。 定义 越小越好。 越小越好。 分解后可得: 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得
整流滤波电路输出公式推导
整流滤波电路输出公式推导一、整流电路基础。
1. 半波整流电路。
- 设输入交流电压u = U_msinω t，其中U_m为交流电压的最大值，ω = 2π f，f为交流电源的频率。
- 在半波整流电路中，二极管只在交流电压的正半周导通。
当二极管导通时，输出电压u_o等于输入电压u；当二极管截止时，输出电压u_o=0。
- 所以，半波整流电路输出电压的平均值U_o(AV)为：- U_o(AV)=(1)/(2π)∫_0^πU_msinω t d(ω t)- 计算积分∫_0^πU_msinω t d(ω t)= - U_mcosω t_0^π=2U_m- 则U_o(AV)=(U_m)/(π)- 又因为U_m = √(2)U（U为交流电压的有效值），所以U_o(AV)=(√(2)U)/(π)≈0.45U。
2. 全波整流电路。
- 对于全波整流电路，它利用了交流电压的正负两个半周。
- 设输入交流电压u = U_msinω t。
- 在正半周，一组二极管导通，负半周另一组二极管导通，使得输出电压在正负半周都有输出（只是方向相同）。
- 全波整流电路输出电压的平均值U_o(AV)为：- U_o(AV)=(1)/(π)∫_0^πU_msinω t d(ω t)- 计算积分∫_0^πU_msinω t d(ω t)= - U_mcosω t_0^π=2U_m- 则U_o(AV)=(2U_m)/(π)- 由于U_m=√(2)U，所以U_o(AV)=(2√(2)U)/(π)≈0.9U1. 电容滤波电路（以全波整流后的电容滤波为例）- 在全波整流电路后面加上电容滤波。
- 当电容充电时，输出电压u_o上升，当电容放电时，输出电压u_o下降。
- 假设在没有负载（R_L=∞）的情况下，电容充电到交流电压的最大值U_m，所以此时输出电压U_o=U_m=√(2)U。
- 当有负载R_L时，电容放电时间常数τ = R_LC。
- 在工程近似计算中，对于全波整流电容滤波电路，当R_LC≥slant(3 - 5)(T)/(2)（T=(1)/(f)为交流电源周期）时，输出电压的平均值U_o近似为：- U_o≈1.2U（U为交流电压有效值）。
二极管整流与滤波
二极管整流与滤波在电子学中，二极管整流与滤波是一个常见且重要的电路应用。
在交流电源转换为直流电源的过程中，二极管的整流作用起着至关重要的作用。
同时，滤波电路可以有效地消除电源中的纹波，提供稳定的直流电压供应。
本文将介绍二极管整流与滤波的原理、常见电路以及其在实际应用中的重要性。
一、二极管整流的原理二极管具有单向导电性质，正向导通时电流通过，反向截止时电流截断。
利用这一特性，可以将交流电信号转换为单向的直流电信号。
在单相整流电路中，常见的有半波整流和全波整流。
1. 半波整流半波整流电路中，交流信号经过二极管之后，只有正半周的波形通过，而负半周的波形被截断。
这样，输出的波形只包含了正半周的部分，实现了将交流信号变成单向的直流信号。
2. 全波整流全波整流电路中，通过使用两个二极管和一个中心点，可以实现正、负半周的波形都能通过。
通过适当的连接方式，可以使得正半周和负半周的波形均能够被整流。
全波整流电路输出的波形更加平滑，纹波更小。
二、滤波电路的作用尽管通过二极管整流可以将交流信号转换为直流信号，但直流信号中还是会存在一些波动，即所谓的纹波。
为了使直流信号更加稳定，需要使用滤波电路。
滤波电路的作用是消除直流电源中的纹波，并提供稳定的直流电压输出。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波。
1. 电容滤波电容滤波电路通过在电路中串联一个电容器，将纹波电压通过电容器的充电和放电来削弱。
电容器能够对高频的纹波进行滤波，从而实现纹波的减小。
2. 电感滤波电感滤波电路则是通过在电路中串联一个电感器，利用电感在电路中形成的自感性，来抵消电源信号中的纹波。
电感滤波器具有对低频纹波的滤波效果。
三、二极管整流与滤波电路的应用二极管整流与滤波电路在实际应用中广泛使用。
其中最常见的应用场景就是交流电转换为直流电的电源适配器。
电源适配器在电子设备中起着至关重要的作用，为设备提供稳定的直流电源。
此外，二极管整流与滤波电路还广泛应用于通信设备、功放器、放大器等电子设备中。
二极管桥式整流滤波电路
二极管桥式整流滤波电路二极管桥式整流滤波电路是一种常用的电路结构，可以将交流信号转化为直流信号，并通过滤波电路进行平滑处理，以获取纯净的直流电源。
本文将从电路原理、特点和应用等方面介绍二极管桥式整流滤波电路。
一、电路原理二极管桥式整流滤波电路由四个二极管和两个滤波电容组成，如图1所示。
该电路的输入为交流电源，输出为直流电压。
在正半周期中，二极管D1和D2导通，二极管D3和D4截止，交流信号从D1和D2流过，经过滤波电容C1平滑后输出。
在负半周期中，二极管D3和D4导通，二极管D1和D2截止，交流信号从D3和D4流过，经过滤波电容C2平滑后输出。
通过这种方式，二极管桥式整流滤波电路可以将交流信号转化为直流信号。
二、特点1. 效率高：相比其他整流电路，二极管桥式整流滤波电路的效率更高。
由于每个二极管只承担一半的电流，因此可以选择承载能力较小的二极管，减小损耗，提高效率。
2. 输出纯净：通过滤波电容的作用，可以有效减小输出波动，得到更为稳定的直流电压。
3. 结构简单：二极管桥式整流滤波电路由较少的元件组成，结构简单，易于实现和维护。
4. 输出电压高：由于在整个周期内都进行整流，所以输出电压较高，适用于对输出电压要求较高的场合。
三、应用二极管桥式整流滤波电路广泛应用于各种电子设备中，以下是几个常见的应用场景：1. 电源适配器：电源适配器通常需要将市电转化为稳定的直流电源，二极管桥式整流滤波电路可以实现这一功能。
2. 汽车电子设备：汽车电子设备需要稳定的直流电源供电，二极管桥式整流滤波电路可以将汽车电瓶输出的交流电转化为直流电。
3. 电子设备电源：各种电子设备，如电视机、电脑等，都需要稳定的直流电源供电，二极管桥式整流滤波电路可以满足这些设备的需求。
总结：本文介绍了二极管桥式整流滤波电路的原理、特点和应用。
通过该电路可以将交流信号转化为直流信号，并通过滤波电路进行平滑处理，获得稳定的直流电源。
该电路具有效率高、输出纯净、结构简单和输出电压高的特点，广泛应用于电子设备中的电源转换和稳定供电。
整流、滤波、稳压电路
实验六整流、滤波、稳压电路一、实验目的1.掌握桥式整流的特点。
2.了解稳压电路的组成和稳压作用。
3.熟悉集成三端可调稳压器的使用。
二、实验属性验证性实验三、实验仪器设备及器材1.试验台2.示波器3.数字万用表四、预习要求1.二极管全波整流的工作原理及整流输出波形。
2.整流电路分别接电容、稳压管时的工作原理及输出波形。
3.熟悉集成三端可调稳压器的工作原理。
五、实验内容与步骤首先校准示波器1.桥式整流：按图 8-1 接线，在输入端接入交流 14V 电压，调节 W2 使 I0= 50mA时，测出 Vo，同时用示波器的 DC 档观察输出波形并记入表 8-1 中。
表8-1图8-1 仿真参考电路2.加电容滤波：上述实验电路不动，在桥式整流后面加电容滤波，如图8-2 接线，测量接电容的情况下输入电压V0 及输出电流I0 ，同时用示波器的DC 档观察输出波形并记入表8-2 中。
表8-2图8-2 仿真参考电路3.加稳压二极管上述电路不动，在电容后面加稳压二极管电路，如图8-3 接线，在接通交流14V 电源后，调整W2 使I0 分别为10mA、15mA、20 mA 时，测出V AO 和V0，并用示波器的DC 档观测波形，记入表8-3 中。
、表8-3图8-3仿真参考电路当I0=10mA时当I0=15mA时当I0=20mA时六、实验报告1.总结桥式整流的特点。
答：脉动较小，使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰复值。
2.说明滤波电容 C 的作用。
C有关答：滤波。
输出电压的脉动程度与平均值与放电时间常数RL3.总结稳压二极管的稳压作用和可调三端稳压器的稳压作用。
答：稳压二极管：稳定电压，稳压值是固定的，并联在电路上，功率较小，主要用在电路中稳定某一点的工作电压，多应用在控制电路，在击穿情况下才起控制作用的。
可调三端稳压器：稳定电压，稳压值是可调，串联在电路上，功率较大，主要用在为整个或部分电路提供稳定或可调的供电电源，多用在供电电路，不能击穿。
模电子练习题1
第一章晶体二极管整流滤波电路一、填空题1、物质按导电能力的强弱可分为、和三大类。
2、电子技术的核心是半导体，它的三个特性是：、、3、半导体中存在着两种载流子，其中带正电的载流子叫做，带负电的载流子叫做；N型半导体中多数载流子是，P型半导体中的多数载流子是。
4、PN结具有性能，即：加电压时PN结导通，加电压时PN结截止。
5、二极管的主要特性是具有。
二极管外加正向电压超过死区电压以后，正向电流会，这时二极管处于状态。
6、晶体二极管的伏安特性可简单理解为正向，反向的特性。
导通后，硅管的管压降约为，锗管约为。
7、整流电路将交流电变为直流电，滤波电路将直流电变为的直流电。
8、整流电路按整流相数，可分为与两种；按被整流后输出电压（或电流）的波形分，又可分为与两种。
9、把脉动直流电变成比较平滑直流电的过程称为。
10、电容滤波电路中的电容具有对交流电的阻抗，对直流电的阻抗的特性，整流后的脉动直流电中的交流分量由电容，只剩下直流分量加到负载的两端。
11、硅管的死区电压为伏，锗管的区死区电压为伏。
12、PN结中的内电场会阻止多数载流子的运动，促使少数载流子的运动。
13、理想二极管正向导通时，其压降为V；反向截止时，其电流为μA。
14、半导体中的总电流是与的代数和。
15、在判别锗、硅二极管时，当测出正向压降为时，将认为此二极管为锗二极管；当测出正向压降为时，将认为此二极管为硅二极管。
16、当加到二极管上的反向电压增大到一定数值时，反向电流会突然增大，此现象被叫做现象。
17、在单相桥式整流电路中，如果流过负载电阻RL的电流是2A，则流过每只二极管的电流是。
18、在单相桥式整流电路中，如果电源变压器二次电源为120V，则每只二极管所承受的反向电压为。
19、在一块本征半导体两端加上电压，电子会向电源极移动形成电子电流。
20、二极管是由一个结加上两根金属引线经封装后构成的。
二、选择题1、P型半导体中空穴多于自由电子，则P型半导体呈现的电性为（）。
二极管整流及滤波电路
二极管整流及滤波电路整流电路是直流电源的核心，它是利用二极管的单向导电性，将输入的交流电压转换为脉动的直流电压。
脉动的直流电压不能满足大多数电路的需要，因此在整流电路后面要加一个滤波电路，滤波电路的作用是将脉动的直流电压转化为平滑的直流电压。
常用的电路有半波整流电路、半波整流滤波电路、桥式整流电路、桥式整流滤波电路。
一、半波整流电路1、电路组成单相半波整流电路是由电源变压器T、整理流二极管VT、负载R L 构成。
电路图如下图所示(a)实物接线图(b)电路原理图2、半波整流电路的工作过程①当u2为正半周时，a端电位高于b端电位，二极管VD正向偏置而导通，电流i L 由a端 VD R L b端，自上而下流过R L，在R L上得到一个极性为上正下负的电压U L。
若不计二极管的正向压降，此期间负载上电压u L =u 2。
②当u 2为负半周时，b 端电位高于a 端电位，二极管VD 反向偏置而截止，若不计二极管的反向漏电路，此期间无电流通过R L ，负载上的电压u L =0。
半波整流波形 U L由图可见，在交流电的一个周期内，二极管有半个周期导通，另半个周期截止，在负载电阻R L 上的脉动直流电压波形是交流电压的一半，故称为单相半波整流。
3、负载上直流电压与直流电流的估算 （1）负载上直流电压U L负载R L 上的半波脉动直流电压平均值可用直流电压表直接测得，也可按下式直接求得245.0U U L = (式中，U 2为变压器二次电压有效值） （2）负载上直流电流I L流过负载R L 上的直流电流为 LL L L R UR U I 245.0==4、二极管上的最大整流电路和最高反向工作电压 二极管上的最大整流电路 L D FM I I I == 二极管上承受的最高反向工作电压 22U U RM =5、整流二极管的选择因为整流二极管与负载是串联的，所以流经二极管的电流I D （平均值）与负载上的直流电流I L 相等，故选用二极管时要求其最大整流电流 L D FM I I I =≥二极管承受的最大反向工作电压是发生在u2达到最大值时，即最高反向工作电压 22U U RM ≥例：有一直流负载，电阻为1.5k Ω,要求工作电流为10mA,如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压，并选择适当的整流二极管。
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V2开路
（3）当V2短路时，在u2正半周电流将只通过二极管V1 构成回路，变压器二次侧短路，电流过大易烧毁变压器和二 极管。
7.1 二极管整流滤波电路
3．三相桥式整流电路 优点：三相整流电路具有输出电压脉动小，输出 功率大，变压器利用率高并能使三相电网的负荷平衡。 电路组成：通常变压器的初级绕组接成三角形， 次级绕组接成星型。由六个二极管V1~V6组成桥式整 流电路，共阴极连接二极管V1、V3、V5；共阳极连接 二极管V2、V4、V6。
1 U0 2
2
0
2U 2 sin td t
2
Hale Waihona Puke U 2 0.45U 2U0 U2 I 0 IV 0.45 RL RL
二极管承受的反向峰值电压URM为
U RM 2U 2 电压的脉动系数S定义为输出电压基波的最大值与其平 2 均值的比值。 U2
S U o1M 2 Uo 2 1.57
归纳：单相半波整流电路虽然结构简单，元件少，但输出电压脉动 大，整流效果差，只适用于要求不高的场合。
U2
7.1 二极管整流滤波电路
[例7.1.1] 某一直流负载，电阻为1kΩ，要求工作电流为 15mA，如果采用半波整流电路，试求变压器二次侧的 电压值，并选择合适的整流二极管。 UO RL .IO 解： 3 3
图7.1.6 三相桥式整流电路电压波形
7.1 二极管整流滤波电路
负载RL上的脉动直流电压平均值Uo与变压器二次 侧相电压有效值U2的关系是
7.1 二极管整流滤波电路
输出的电压平均值
U O 0.45U 2 2 0.9U 2
通过负载的电流的平均值为
UO U2 IO 0.9 RL RL
二极管的电流平均值
U2 1 I V I O 0.45 2 RL
二极管截止时，承受的最高反向工作电压为
U RM 2U 2
脉动系数S为
110 1510 15(V )
1 15 UO 33(V ) 0.45 0.45
U2
流过二极管的平均电流为： 二极管承受的反向电压为：
I V I O 15(mA)
U RM 2U 2 1.41 33 47(V )
查晶体管手册，选用一只额定整流电流为100mA，最高反向 电压为50V的2CZ82B型整流二极管。
图7.1.1单相半波整流电路
7.1 二极管整流滤波电路
工作原理
u2 2U 2 sin t
u2正半周：V导通→io →uo=u2； u2负半周：V截止→uV=u2，io=0 →uo=0
图7.1.2单相半波整流电路电压和电流的波形
7.1 二极管整流滤波电路
半波整流电路输出电压的平均值Uo为
流过负载和二极管的平均电流为
7.1 二极管整流滤波电路 在t1一t2时间内： 共阴极组中V1优先导通， 共阳极组中V4优先导通。 V1与V4串联导通，电流 通路为 U→V1→RL→V4→V→N 输出电压近似等于变压器 次级线电压uUV。
图7.1.6 三相桥式整流电路电压波形
7.1 二极管整流滤波电路
在t2—t3时间内： U相电压仍然最高，而W相 电压变得最低，V1与V6串 联导通，其余二极管反偏 截止，电流通路为 U →V1→RL→V6→W→N 。 输出电压近似等于变压器 次级线电压uUW。
4 2 U2 S 3 0.67 2 2 U2
7.1 二极管整流滤波电路
[例7.1.2]如图桥式整流电路，其负载要求电压Uo=36V， 电流为Io=10A，当采用单相桥式整流电路，试求：（1） 整流元件所通过的电流和能承受的最大反向工作电压。 （2）若V2因故损坏开路，Uo和Io为多少？（3）若V2短 路，会出现什么情况？ 1 1 I I 10 5( A) 解：（1）整流元件通过的电流为 V O 2 2 变压器副边电压有效值为 U O 36 U2 40(V ) 0.9 0.9 整流元件所承受的最大反向工作电压为
图7.1.5三相桥式整流电路
7.1 二极管整流滤波电路
分析方法： 在每个六分之一周期时间内，相电压u2U、 u2V、u2W中总有一个是最大的，一个是最小的。
对于共阴极连接的二极管，哪一只的正极电 位最高，则这只二极管就处于导通状态； 对于共阳极连接的二极管，哪一只的负极电 位最低，则这只二极管就处于导通状态。
图7.1 交流电转变为直流电过程
7.1 二极管整流滤波电路
7.1.1 整流电路 二极管整流就是利用二极管的单向导电性把电网 供给的大小、方向都随时间变化的交流电变换成大小 随时间变化而方向不变的脉动直流电。分为半波、全 波、桥式等类型。 1．单相半波整流电路 组成：整流变压器T，整流元件二极管V及负载电 阻RL组成。
第七章 直流稳压电源
7.1 7.2 7.3 7.4 二极管整流滤波电路 稳压管稳压电路 三端集成稳压电路 开关型稳压电源简介
直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波、稳压电路组成。 (1)电源变压器：将交流电网220V的电压变为所需要的 电压值。 (2)整流电路：将交流电压变为脉动的直流电压。 (3)滤波电路：滤除脉动成分，得到平滑的直流电压。 (4)稳压电路：在电网电压波动或负载变化时，使输出 直流电压稳定。
7.1 二极管整流滤波电路
2．单相桥式整流电路
单相桥式整流电路由四个整流二极管接成桥型。接线规律是同 极性端接负载，异极性端接电源。 工作原理： u2正半周电流 i1通路： a点→V1 →RL → V3 → b点； u2负半周电流 i2通路： b点→V2 →RL →V4 →a 点
a
b
图4 .1.3 单相桥式整流电路 图7.1.4单相桥式整流电路波形
U RM 2U 2 1.4 40 56(V )
7.1 二极管整流滤波电路
（2）当V2开路时，u2在正半周导通，在负半周因V2开路 而截止，电路相当于半波整流电路 。
0.45U 2 0.45 40 18(V ) UO
电路正常工作时得到，负载电阻 U O 36 RL 3.6() I O 10 V2开路 U O 18 IO 5( A) RL 3.6