电容滤波电路(桥式电路)资料只是分享
(完整)课设-----单相桥式整流电容滤波电路------ 完成版
目录1 课程设计的目的与作用 (1)1。
1 课程设计的目的 (1)1。
2 课程设计的方法 (1)2 设计任务及所用MULTISIM软件环境介绍 (1)2。
1设计任务 (1)2.2 M ULTISIM软件环境简介 (1)2.2.1 Multistim 12简介 (1)2.2.2 Multistim 12主页面 (1)2.2。
3 Multistim 12元器件库 (2)2.2.4 Multistim 12虚拟仪器 (3)3 电路模型的建立 (4)4 理论分析及计算 (4)4。
1理论分析 (4)4。
2工作原理 (5)4.3理论计算 (5)5 仿真结果分析 (5)5.1单相桥式整流电容滤波电路万用表 (5)5.2单相桥式整流电容滤波电路示波器 (6)6 设计总结和体会 (8)7 参考文献 (8)1 课程设计的目的与作用1.1 课程设计的目的(1）了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真；(2）加深理解单相桥式整流电容滤波电路的组成及性能；（3）进一步学习整流电路基本参数的测试方法.1。
2 课程设计的方法通过自己动手亲自设计和用Multistim软件来仿真电路，不仅能使我们队书上说涉及到的程序软件有着更进一步的了解和掌握，而且通过计算机仿真,避免了实际动手操作时机器带来的误差,使我们对上课所学到的知识也有更深刻的了解。
2 设计任务及所用multisim软件环境介绍2。
1 设计任务单相桥式整流电容滤波电路设计单相桥式整流电容滤波电路，使输出电压成为比较平滑的直流电压，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态分析,并在试验后总结出心得体会。
正确理解不同电容对电路性能的影响，以及如何根据实际要求在电路中求出输出直流电压Uo的估算2.2 Multisim软件环境简介2。
2。
1 Multistim 12简介Multistim是美国IIT公司推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的应用。
实训：桥式整流电容滤波电路的安装
新会冈州职业技术学校教案首页课程名称：电子技术（上册）授课教师：麦亚勇实训五（一）桥式整流电容滤波电路的安装一、实训目的（1）了解桥式整流电流的作用（2）了解电容滤波电路的作用二、实训知识第五章第一节：整流与滤波电路三、实训仪器与器材自耦变压器、示波器、万用表、万能实训线路板（元器件品种和数量见表1）.表1 元器件清单符号VD1 ~ VD4RL1RL2C1C2导线名称二极管电阻电阻电解电容电解电容红色5条参数2CZ53A 200 1K 47uF/25V 470uF/25V 黄色8条清点元件无误后签名：增领元件名称：四、实训内容与步骤（1）用万用表检查元器件，确保质量完好。
（2）在万能实训板上连接图1所示电路。
注意：二极管的正、负极不能接反；若某个二极管接反可能烧坏二极管或变压器；接入电解电容时极性不能接反，在合理选择电容量的同时，还要选择合适的耐压值。
图1 桥式整流电容滤波电路（3）桥式整流电路实训：①桥式整流电路：断开开关S1和S2，即电路不接入滤波电容时的电路。
②开关S3控制负载电阻的大小。
闭合开头S3,用示波器观察变压器次级交流电压u2和整流电路输出脉动直流电压UO的波形，并将波形记录于表2中。
若使用双踪示波器观察时，要注意u2波形的相位关系。
③用万用表的交流电压挡测量u2的有效值U2，用直流电压挡测量UO,并将数据记录于表2中。
④断开开关S3，负载电阻增大。
重复上述②~③过程，并将波形和测量数据记录于表中。
⑤桥式整流电路故障观察：将整流电路中任意一只二极管开路。
观察故障现象，并记录在表2中。
表2 整流电路实测数据（4）电容滤波电路实训：①桥式整流电容滤波电路：闭合开关S1和S2时，即电路接入滤波电容时的电路。
②为便于观察电容滤波作用和不同容量电容滤波效果，先闭合开关S1，断开开关S2，用示波器观察变压器次级交流电压u2 和桥式整流电容滤波电路输出电压UO的波形，并将波形记录于表3中。
③用万用表的交流电压挡测量u2 的有效值U2,用直流电压挡测量UO,并将数据记录于表3中。
电容滤波原理
电容滤波原理滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压，其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电的过程中，使输出电压基本稳定。
滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。
当uC>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。
★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL 放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。
RL、C对充放电的影响电容充电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。
电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示。
整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0．01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
整流滤波电路ppt课件
作业：
1. 测量直流稳压电源纹波电压时，发现接入负载和负载开 路测得的纹波电压大小相差很多，这种现象是否正常？ 为什么？
答：正常。 当负载开路时，滤波电容放电速度很慢，故输出电
压比较平稳，纹波电压很小；当接入负载电阻后，滤波 电容放电加快，使输出电压波动增大，所以纹波电压较 大。因此纹波电压大小的测量，应在额定负载下进行。
L
C1
C2 RL
C1、C2 对交流容抗小 L 对交流感抗很大
负载电流小时，
可用R 代替L。
*讨论
1. 测量直流稳压电源纹波电压时，发现接入负载和负载开 路测得的纹波电压大小相差很多，这种现象是否正常？ 为什么？ 答案
*2. 试比较电容滤波、电感滤波、π型滤波电路的特点与应用 场合。 答案
讨论小结
(3) 选择整流二极管
T 1 f 150 s 0.02 s
取
RLC
4T 2
0.04 s
则得 C 0.04s 1 000 F 40
可选取 1 000 F、耐压 50 V 的电解电容。
二、其它形式的滤波电路
1. 电感滤波 +
~ u2
2. 型滤波 +
~ u2
L RL
L 通直流阻交流
L 越大，负载电阻越小， 滤波效果越好。
0.45 U2
RL
URM 2U2
二、桥式整流电路 续
5. 桥式整流电路的简化画法
~
6. 整流桥
+
RL uo
~~
9.1.2 滤波电路
利用电容、电感的储能 作用，滤除纹波，得到
平滑的直流输出电压。
一、电容滤波电路 1. 工作原理 2. 输出电压
当 RL = 时：
电容滤波原理
电容滤波原理滤波电容的作用简单讲是使滤波后输出的电压为稳定的直流电压，其工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，当整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电的过程中，使输出电压基本稳定。
滤波电容容量大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。
电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。
★当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。
当uC>u2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。
★当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C 对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。
RL、C对充放电的影响电容充电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。
电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如图所示。
整流电路是将交流电变成直流电的一种电路，但其输出的直流电的脉动成分较大，而一般电子设备所需直流电源的脉动系数要求小于0．01．故整流输出的电压必须采取一定的措施．尽量降低输出电压中的脉动成分，同时要尽量保存输出电压中的直流成分，使输出电压接近于较理想的直流电，这样的电路就是直流电源中的滤波电路。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
(整理)电容滤波电路、电感滤波电路原理分析
电容滤波电路、电感滤波电路原理分析整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉，称为纹波。
为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等)。
有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示，此值越大，则滤波器的滤波效果越差。
脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值／输出电压的直流分量半波整流输出电压的脉动系数为S=1．57，全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O．67。
对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后，其脉动系数S=1／(4(RLC／T-1)。
(T为整流输出的直流脉动电压的周期。
)电阻滤波电路RC-π型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
如图1(B)RC滤波电路。
若用S 表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S。
由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。
在ω值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。
而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。
这种电路一般用于负载电流比较小的场合.电感滤波电路根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。
因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C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。
（A）电容滤波（B） C-R-C或RC-π型电阻滤波脉动系数S=(1/ωC2R')S'（C） L-C电感滤波（D）π型滤波或叫C-L-C 滤波图1 无源滤波电路的基本形式并联的电容器C在输入电压升高时，给电容器充电，可把部分能量存储在电容器中。
电容滤波电路(桥式电路)
10
(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关
RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 T 一般取 RLC ( 3 ~ 5 ) ( 1.5 ~ 2.5 )T 2 近似估算: Uo(AV)≈1.2U2 (b) 流过二极管瞬时电流很大
UC 2 U 2 UC 1 2 2U 2
即二倍压电压。
输出端的电压： U O UC 2 2 2U 2
22
2、多倍压整流电路
2U 2 C1 + –
C3 D3 D4 C4
C5 D5
D6 C6
u1
u2
D1
D2
+C2– 2 2U 2
u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1 充电到： 2U 2
uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S´的关系：
U o1m U'o1m 1 1 S S' 2 2 Uo 1 LC U'o 1 LC
20
３、LC – 型滤波电路
L
uo1
u1
u2
C1
C2
RL
uo
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。 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。
u2上升, u2大于电容 上的电压uc,u2对电容充电， uo= uc u2
5
u1
u1
u2
D4
D3 b u2
只有整流电路输出 电压大于uc时，才 有充电电流。因此 二极管中的电流是 脉冲波。
整流滤波电路桥式整流滤波电路
整流滤波电路桥式整流滤波电路一：[整流滤波电路]几种滤波整流电路的介绍总结（一）一、有源滤波电路为了提高滤波效果，解决π型RC滤波电路中交、直流分量对R的要求相互矛盾的问题，在RC电路中增加了有源器件-晶体管，形成了RC有源滤波电路。
常见的RC有源滤波电路如图Z0716所示，它实质上是由C1、Rb、C2组成的π型RC滤波电路与晶体管T组成的射极输出器联接而成的电路。
该电路的优点是：1．滤波电阻Rb 接于晶体管的基极回路，兼作偏置电阻，由于流过Rb 的电流入很小，为输出电流Ie的1／（1＋β），故Rb可取较大的值（一般为几十k Ω），既使纹波得以较大的降落，又不使直流损失太大。
2．滤波电容C2接于晶体管的基极回路，便可以选取较小的电容，达到较大电容的滤波效果，也减小了电容的体积，便于小型化。
如图中接于基极的电容C2 折合到发射极回路就相当于（1＋β）C2的电容的滤波效果（因ie = （1+ β ）ib之故）。
3．由于负载凡接于晶体管的射极，故RL上的直流输出电压UE≈UB，即基本上同RC无源滤波输出直流电压相等。
这种滤波电路滤波特性较好，广泛地用于一些小型电子设备之中。
二、复式滤波电路复式滤波电路常用的有LCГ型、LCπ型和RCπ 型3种形式，如图Z0715所示。
它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件（如电容）与负载并联，以旁路较大的纹波电流。
其滤波原理与电容、电感滤波类似，这里仅介绍RCπ型滤波。
图Z0715（c）为RCπ型滤波电路，它实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
其滤波原理可以这样解释：经过电容C1滤波之后，C1两端的电压包含一个直流分量与交流分量，作为RC2滤波的输入电压。
对直流分量而言，C2 可视为开路，RL上的输出直流电压为：对于交流分量而言，其输出交流电压为：若满足条件则有由式可见，R愈小，输出的直流分量愈大；由式可见，RC2愈大，输出的交流分量愈小。
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二.常用滤波电路
(一)、电容滤波电路
1．电路组成
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
2
2．工作原理 （1）S断开：即RL未接入时(电容初始电压为0)：
uo =uc= 2 U2
设t1时刻接 通电源
整流电路为 电容充电
u2
t1
uo
充电结束
没时有的t电输容出
uc
波形
t3
（2）S闭合：即RL接入时（假设RL是u2在从0上升时接入）
u2
uo
t
加入滤波电容
时的波形
无滤波电容
时的波形4
t
uo
u2上升, u2大于电容 的电压uc,u2对电容充电，
uo= uc u2
t
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。
电容C通过RL放电， uc按指数
R L U O I Z I R I Z I O I R 不 U O 不 变
IO IR
以上过程是利用 IRIZIO 关系中，使
IZ IO，使IR基本不变而实现UO的稳定。
21
2、稳压管稳压电路的性能指标
稳压管稳压电路的性能指标主要有稳压系数Sr、 输出电阻RO、电压调整率、电流调整率、最大纹波
+
(R>> rz) UI
-
R
rz
+
RL
UO
-
∴ Sr=(ΔUO/ΔUI)(UI/UO)
输出电阻RO：
rz UI R rz UO
RO=R//rz ≈rz
(R>> rz)
另外，用电网电压波动±10%时UO的变化量ΔUO作 为衡量指标，称为电压调整率。
用IO从0变到额定值时，UO的变化量作为衡量指标， 称为电流调整率。
1.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
8
2.电感滤波原理
u1
u2
L
RL
uo
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:
交流 整流
脉动
滤波 有波纹的 稳压 直流
电压
直流电压
直流电压
电压
15
一. 稳压电源类型
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压二极管 稳压电路
线性 稳压电路
电路最简单，但是 带负载能力差，一 般只提供基准电压， 不作为电源使用。
以下主要讨 论线性稳压 电路。
开关型 稳压电路
效率较高，目前 用的也比较多， 但因学时有限， 这里不做介绍。
规律下降，时间常数 = RL C
电容滤波电路应用场合： 一般适用于输出电流较小且负载变化不大的场合。
5
3．输出电压的计算
桥式整流电容滤波 半波整流电容滤波
空载时
Uo(AV)≈1.2U2 Uo(AV)≈U2 Uo(AV)≈1.4U2
4．滤波电容的耐压 URM≧ 2U 2
6
例题
7
（二）、电感滤波电路
R
+ IR IZ
UI
DZ
IRIZIO
-
1、稳压管稳压电路的工作原理
当电网电压变化时：
IZ + UO
RL -
U IU O I Z I R U R
UO
以上过程是利用 UI URUO关系中，使
URUI，从而实现UO的稳定。 20
~220V
R
+ IR IZ
UI
DZ
-
IZ + UO
RL -
当负载发生变化时：
UZ
在稳压区内，即：使稳压管
IZmin
u 的电流IZ满足条件： IZmin≤ IZ≤ IZmax,则输出电
压UO基本上保持不变，约为
IZmax
UZ。
Байду номын сангаас
所以稳压二极管的稳压作用是利用稳压管中
电流的调节实现稳压目的。电路中R必不可少，
其作用是限流和电压、电流补偿。
19
通过对电路分析 容易得到关系式：
UI URUO ~220V
16
二. 稳压电路的主要性能指标
(1)稳压系数 S（越小越好）
稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的 影响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变 化量与输入电压的相对变化量之比。
S UO UI
UO
UI
(2)输出电阻Ro （越小越好）
输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。
定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电
Uo(AV)≈0.9U2
9
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： 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。
10
１. RC – 型滤波器
改善滤波特性的方法：采取多级滤波
RC – 型滤波器
R
u1
u2
uo1´
C1
C2
RL uo
11
u1
u2
R
uo1´
C1
C2
RL uo
12
２、 L-C 型滤波电路
L
u1
u2
C uo1
RL uo
UoUo ' 0.9U2
13
３、LC – 型滤波电路
u1
u2
L
uo1
C1
C2 RL uo
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。
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。
14
§10.4 稳压二极管稳压电路
稳压电路的作用:使直流电路在电网波 动、负载变化、温度变化等因素影响下保证 输出电压稳定。
流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路
的内阻。
17
三. 稳压管稳压电路
~220V
i
稳压管稳压电路具有电路简单、
元件数量少等优点，应用较为
广泛。适用于负载电流小、负
IZmin u 载电压不变的场合。
R
IZmax
+ IR IZ
UI
DZ
-
IZ + UO
RL -
18
i
从稳压管的特性可知，在电
路中若能使稳压管始终工作
UI 常 数
RO反映负载波动对稳压电路的影响，其值越小说 明稳压电路带负载能力越强。
在只考虑变化量条件下，稳压管稳压电路可等
效为如图形式，rz为稳压管的动态电阻。
限流电阻
R
R
+ IR
IZ
UI
DZ
-
IO
+
RL
UO
-
+
UI
rz
-
+
RL
UO
- 23
脉动系数Sr：
UO rz//RL rz UI Rrz//RL Rrz
电压、温度系数等。主要了解前两个。
Sr定义为：在负载固定时稳压电路输出电压相对变 化量与输入电压相对变化量之比。
U O
S
UO
U I
UI
RL 常数
Sr反映电网波动对输出电压的影响，其值越小说 明稳压性能越好。
22
RO定义为：在输入电压固定时，稳压电路输出电 压变化量与输出电流变化量之比。
RO
UO IO