第11章整流滤波及稳压电路
整流滤波与稳压电路实验报告
整流滤波与稳压电路实验报告整流滤波与稳压电路实验报告一、引言电子技术在现代社会中起着重要的作用，而电路是电子技术的基础。
在电路实验中，整流滤波与稳压电路是常见的实验内容。
本实验旨在通过实际操作，探索整流滤波与稳压电路的原理和应用。
二、实验目的1. 了解整流滤波电路的原理和特点；2. 掌握稳压电路的原理和设计方法；3. 实际搭建整流滤波与稳压电路，观察电路的输出特性。
三、实验原理1. 整流滤波电路整流滤波电路是将交流电转换为直流电的电路。
在实验中常用的整流电路有单相半波整流电路和单相全波整流电路。
半波整流电路只能利用交流电的一半周期，而全波整流电路则能利用交流电的整个周期。
为了减小输出波形中的纹波，需要加入滤波电路，常用的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路。
2. 稳压电路稳压电路是在输入电压变化时，通过控制电路元件的导通和截止，使输出电压保持稳定的电路。
常见的稳压电路有简单稳压电路、Zener稳压电路和集成稳压电路。
其中，简单稳压电路通过二极管的正向压降来稳定输出电压，Zener稳压电路则利用Zener二极管的反向击穿特性来实现稳压。
四、实验步骤1. 整流滤波电路实验步骤：（1）搭建单相半波整流电路，连接电源和负载电阻；（2）观察输出电压波形，记录纹波电压的大小；（3）在输出端并联适当容量的电容，搭建电容滤波电路；（4）观察滤波后的输出电压波形，记录纹波电压的大小。
2. 稳压电路实验步骤：（1）搭建简单稳压电路，将Zener二极管与负载电阻串联；（2）调节输入电压，观察输出电压的稳定性；（3）更换Zener二极管，观察输出电压的变化；（4）搭建集成稳压电路，观察其输出电压的稳定性。
五、实验结果与分析1. 整流滤波电路实验结果：（1）单相半波整流电路输出的纹波电压较大，波形不稳定；（2）加入电容滤波电路后，输出电压波形更加平滑，纹波电压减小。
2. 稳压电路实验结果：（1）简单稳压电路能够在一定范围内稳定输出电压；（2）更换Zener二极管后，输出电压发生变化；（3）集成稳压电路输出电压稳定性较好。
整流、滤波和稳压电路
整流、滤波和稳压电路滤波电路交流电经过二极管整流之后，方向单一了，但是大小（电流强度）还是处在不断地变化之中。
这种脉动直流一般是不能直接用来给无线电装供电的。
要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。
换句话说，滤波的任务，就是把整流器输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。
一、电容滤波电容器是一个储存电能的仓库。
在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。
充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。
电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。
这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。
图5-9是最简单的电容滤波电路，电容器与负载电阻并联，接在整流器后面，下面以图5-9（a）所示半波整施情况说明电容滤波的工作过程。
在二极管导通期间，e2 向负载电阻R fz提供电流的同时，向电容器C充电，一直充到最大值。
e2 达到最大值以后逐渐下降；而电容器两端电压不能突然变化，仍然保持较高电压。
这时，D受反向电压，不能导通，于是Uc便通过负载电阻R fz放电。
由于C和R fz较大，放电速度很慢，在e2 下降期间里，电容器C上的电压降得不多。
当e2 下一个周期来到并升高到大于Uc时，又再次对电容器充电。
如此重复，电容器C两端（即负载电阻R fz：两端）便保持了一个较平稳的电压，在波形图上呈现出比较平滑的波形。
图5-10（a）（b）中分别示出半波整流和全波整流时电容滤波前后的输出波形。
显然，电容量越大，滤波效果越好，输出波形越趋于平滑，输出电压也越高。
但是，电容量达到一定值以后，再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。
通常应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量。
表5-2 中所列滤波电容器容量和输出电流的关系，可供参考。
整流滤波稳压电路原理
整流滤波稳压电路原理一、引言稳压电路是现代电子设备中常用的一种电路，其作用是将不稳定的输入电压转换为稳定的输出电压，以保证电子设备的正常工作。
而整流滤波稳压电路则是稳压电路中的一种重要形式，本文将详细介绍整流滤波稳压电路的原理和工作过程。
二、整流滤波稳压电路的原理整流滤波稳压电路主要包括整流电路和滤波电路两部分。
整流电路的作用是将交流输入电压转换为直流电压，而滤波电路则用于去除直流电压中的纹波，得到稳定的直流输出电压。
1. 整流电路整流电路采用整流元件（如二极管）将输入电压的负半周期或正半周期截取，使其成为单向导通的电流。
常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路两种。
（1）半波整流电路半波整流电路只能将输入电压的正半周期截取，而负半周期则被截去。
其电路中只需一个二极管即可实现，结构简单、成本低廉，但输出电压的纹波较大，稳定性较差。
（2）全波整流电路全波整流电路能够将输入电压的正半周期和负半周期均截取。
其电路中一般采用两个二极管，实现了电流的双向导通。
相比半波整流电路，全波整流电路的输出电压波动较小，稳定性较好。
2. 滤波电路滤波电路的作用是将整流后的直流电压中的纹波去除，得到稳定的直流输出电压。
常见的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路两种。
（1）电容滤波电路电容滤波电路通过在电路中串联一个电容器，将纹波电压的高频成分通过电容器绕过，从而实现对纹波的滤波作用。
电容滤波电路具有结构简单、成本低廉的优点，但对于低频纹波的滤波效果较差。
（2）电感滤波电路电感滤波电路通过在电路中串联一个电感元件，利用电感元件的自感性质，将纹波电压的低频成分通过电感元件绕过，从而实现对纹波的滤波作用。
电感滤波电路对于低频纹波的滤波效果较好，但结构复杂、成本较高。
三、整流滤波稳压电路的工作过程整流滤波稳压电路的工作过程如下：1. 输入电压经过整流电路，将交流电压转换为直流电压。
2. 直流电压经过滤波电路，去除直流电压中的纹波成分。
整流滤波与并联稳压电路
实验2.5 整流、滤波与稳压电路一、实验目的1、掌握单相半波、全波、桥式整流电路的工作原理及测量方法。
2、观察了解电容滤波作用及测量方法。
3、了解稳压二极管的稳压作用。
二、实验原理整流是把交流电变成单向脉动直流电的过程，整流的基本器件是整流二极管。
利用其单向导电性即可把交流电转换成直流电。
半波整流和桥式整流电路分别如图2.5.1和图2.5.2所示。
在图2.5.1中，经过半波整流后负载上得的直流电压为(K打开时) UL =0.45U2(其中U2为副边电压的有效值)。
在图2.5.2中，经过桥式整流后负载（R + RL ）上的得到的直流电压为（K1、K2同时打开时）U34=0.9U2。
在图2.5.2中，滤波作用则是降低输出电压中的脉动成分，得到较为理想的直流电源，常用的滤波电路有C型、π型和T型。
对于桥式整流C型滤波（合上开关K1），结构简单，其输出电压为 U34≈1.2U2。
R L15V220V U2KU L图9-115V220V图9-2D1D3 D4D2K1 K2U Z R L1KC D w①②③④⑤⑥~470μFRU LU2图2.5.1 半波整流电路图图2.5.2 桥式整流电路图141在图2.5.1中，半波整流C型滤波（合上开关K）其输出电压 UL U2。
经电容滤波后,输出电压的纹波减小,直流分量得到提高。
在图2.5.2中R为限流电阻，其作用是通过调节自身的压降来保持输出电压的基本不变。
Dw为稳压二极管，它是利用其反向击穿的伏安特性来实现稳压的（可参考教材中有关内容）。
若合上K1、K2时，UL=UZ(UZ为稳压二极管的稳压值)。
三、实验设备1、模拟电路实验箱一套2、示波器一台3、数字万用表一块四、实验任务及步骤按表2.5.1所规定的顺序及内容，用万用表电压档（AC或DC）测量有关电压，并用双踪示波器观察有关波形，按实验电路图2.5.2连线。
表2.5.1142五、实验报告要求1.根据所测得的电源电压U12，分别用理论公式计算出相关的U34与U56，并与实测结果进行比较。
整流滤波与稳压电路
物理实验中心实验指导书整流、滤波与稳压电路ﻬ整流、滤波与稳压电路整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电.整流电路由整流器件组成。
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分，增加直流成分。
滤波电路直接接在整流电路后面，通常由电容器，电感器和电阻器按照一定的方式组合而成.作用是把脉动的直流电变为平滑的直流电供给负载.稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
直流电源的方框图如图1所示。
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CL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。
一、实验目的1。
了解整流、滤波电路的作用．２。
进一步熟悉示波器的使用.3。
观察单相半波、单相桥式及单相桥式整流电容滤波电路的输入、输出电压波形。
二、实验原理为方便分析,把二极管当作理想器件,即认为它加上正向电压导通时电阻为零，加上反向电压截止时电阻为无穷大.电容器在电路中有储存和释放能量的作用,电源供给的电压升高时,它把部分能量储存起来,而当电源电压降低时,就把能量释放出来，从而减少脉动成分，使负载电压比较平滑。
1。
单相半波整流电路电路如图2所示。
设在输入交流电压正半周：A端为正、Ｂ端为负,二极管因承受正向电压而导通,电流I L通路是A-Ｖ1—RＬ－B。
忽略二极管正向压降时,输入电压全部加在负载R L上。
在输入交流电压负半周:B端为正、A端为负,二极管因承受反向电压而截止。
输入电压几乎全部降落在二极管V上，负载ＲＬ上电压基本为零。
图1 直流稳压电路方框图由图5可见，在交流电一个周期内,二极管半个周期导通半个周期截止，以后周期重复上述过程.2.单相桥式整流电路电路如图３所示。
设在输入交流电压正半周：A端为正、B端为负，即Ａ点电位高于B点电位。
电工电子技术与技能第3版 第11章 整流、滤波及稳压电路
图 11-10 稳压管稳压电路
【工作原理】 在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起 的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化进行补偿，从而达 到稳压的目的。限流电阻R是必不可少的元件，它即限制稳压管中的电流 ，保证使其正常工作，防止因过热而损坏，又与稳压管相配合达到稳压 的目的。一般情况下，在电路中如果有稳压管存在，就必然有与之匹配 的限流电阻。
图 11-9 常见复式滤波电路
第11章 整流、滤波及稳压电路
11.3 稳压电路
12.3.1 稳压管稳压电路
【电路结构】由稳压二 极管DZ和限流电阻R所组成 的稳压电路是一种最简单直 流稳压电源，如图11-10中 虚线框内所示，其输入电压 UI是整流滤波后的电压，输 出电压UO就是稳压管的稳 定电压UZ，RL是负载电阻。
图11-9b所示为LCπ型滤波电路，这种滤波电路是在电容滤波的基础上再加 一级LC滤波电路构成，使负载输出电压更加平滑。
由于LCπ型滤波电路带有铁芯的电感线圈体积大，价格也高，因此，当负 载电流较小时，常用小电阻R代替电感L，以减小电路的体积和重量。构成如图 11-9c所示的RCπ型滤波电路，只要适当选择R和C2参数，在负载两端可以获得 脉动极小的直流电压。在收音机和录音机中的电源滤波电路中，就经常采用 RCπ型滤波电路。
图11-7 电容滤波电路及波形
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I第0 11章 整流、滤波及稳压电路
【工作原理】 电容滤波是利用电容的充、放电作用，使输出电压趋I0 于
平滑的。如图11-7a所示，当整流电路输出电压ui比电容两端 电压uc高时，电源电流一路经过负载RL ，另一路对电容C快 速充电储能，如图11-7b中曲线ab段。当ui < uc时，电容通过 负载RL放电，且uc的下降速度远小于u2的下降速度，如图116b中曲线bd段， 当下一次出现ui > uc时，电源再次对电容C 快速充电储能，重复上述过程，使负载获得如图11-7b中实线 部分所示平滑的输出电压uo，实现滤波功能。
整流滤波和稳压电路
整流、滤波和稳压电路第一节整流电路电力网供给用户的是交流电，而各类无线电装置需要用直流电。
整流，确实是把交流电变成直流电的进程。
利用具有单向导电特性的器件，能够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类整流电路。
一、半波整流电路图5-一、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R fz，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。
下面从图5-2的波形图上看着二极管是如何整流的。
变压器砍级电压e2，是一个方向和大小都随时刻转变的正弦波电压，它的波形如图5-2（a）所示。
在0～K时刻内，e2为正半周即变压器上端为正下端为负。
现在二极管经受正向电压面导通，e2通过它加在负载电阻R fz上，在π～2π时刻内，e2为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。
这时D经受反向电压，不导通，R fz，上无电压。
在π～2π时刻内，重复0～π时刻的进程，而在3π～4π时刻内，又重复π～2π时刻的进程…如此反复下去，交流电的负半周就被"削"掉了，只有正半周通过R fz，在R fz上取得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-2（b）所示，达到了整流的目的，可是，负载电压U sc。
和负载电流的大小还随时刻而转变，因此，通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方式，叫半波整流。
不难看出，半波整说是以"捐躯"一半交流为代价而换取整流成效的，电流畅用率很低（计算说明，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U sc =）因此经常使用在高电压、小电流的场合，而在一样无线电装置中很少采纳。
二、全波整流电路若是把整流电路的结构作一些调整，能够取得一种能充分利用电能的全波整流电路。
图5-3 是全波整流电路的电原理图。
全波整流电路，能够看做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，组成e2a、D一、R fz与e2b、D2、R fz，两个通电回路。
电工学II——直流稳压电源(11章)
Uo 2U
4. 电容滤波电路的特点 (2) 流过二极管瞬时电流很大 RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管 导电时间越短 iD的峰值电流越大
11.2 滤波器
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电 流)不能突变的特性, 达到平滑输出电压波形的目的。
方法：将电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。
L
C
RL
RL
（1）电容滤波器
1. 电路结构（半波整流滤波电路）
3. 工作波形
a + u –
IOM =200mA URWM =50V
例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz， 负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流 二极管及滤波电容器。
解：2. 选择滤波电容器 取 RLC = 3 T/2 ~
+ u –
+
C RL
+ uo –
1 50 RLC 3 0.03 S 2 已知RL = 50
滤波
有波纹的 直流电压
稳压
直流 电压
（1）稳压管稳压电路
IR + u – R
电流电阻R 限流调压 IO
当电源波动或负载电流的 变化引起Uo变化时(注意Uo
+ + C UI –
Iz
DZ RL
&#Uo Uz Iz IR = (Iz + Io) UR = IR R
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整流管反向电压—用最大值。
10.2 滤波电路
10.2.1 电容滤波电路
10.2.2 电感滤波电路
10.2.1 电容滤波电路
(1)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。
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2 2V2
单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥 式整流电路相同。
4 2V2 S 3π 2 2V2 2 0.67 π 3
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电 流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分 量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率 较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小 一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相 半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源 之中。 注意：整流电路中的二极管是作为开关运用的。 整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）—用有效值或最大值； 输出（交直流）—用平均值； 整流管正向电流—用平均值；
（2）参数计算
根据图15.02（b）可知，输出电压是单相脉动电压。 通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为
1π 2 2 VO VL 2V2 sin td t V2 0.9V2 π0 π
流过负载的平均电流为 流过二极管的平均电流为
IL
2 2V2 0.9V2 π RL RL
1 π VO VL 2V2 sin td(t ) 2π 0 2 V2 0.45V2 π
流过负载和二极管的平均电流为
2V2 0.45V2 ID IL π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
10.1.3 单相全波整流电路
单相全波整流电路如 图15.05(a)所示，波形 图如图15.05(b)所示。
(a)电路图 图15.05 单相全波整流电路
(b)波形图
根据图15.05（b）可知，全波整流电 路的输出，与桥式整流电路的输出相同。 输出平均电压为
1π 2 2 VO VL 2V2 sin td( t ) V2 0.9V2 π0 π
流过负载的平均电流为
2 2V2 0.9V2 Io IL π RL RL
10.1 单相整流电路
10.1.1 单相桥式整流电路 10.1.2 单相半波整流电路 10.1.3 单相全波整流电路
(1) 工作原理
10.1.1 单相桥式整流电路
单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流 的电路，其电路如图 15.02 （a）所示。
（a）桥式整流电路
（b）波形图
图15.02 单相桥式整流电路
所以，在t1到t2时刻，二极 管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦 规律变化；t2到t3时刻二极管关 断，vC=vL按指数曲线下降，放 电时间常数为RLC。电容滤波过 图15.07电容滤波波形图 程见图15.07。
ID
IL 2V2 0.45V2 2 π RL RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
流过负载的脉动电压中包含有直流分量和
交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时
谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波 的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
2 4 4 vO 2V2 ( cos 2 t cos 4 t ) π 3π 15π
在刚过 90°时，正弦曲线下降的 当v2到达 90°时，v2开始下 速率很慢。所以刚过 90°时二极管仍然 降。先假设二极管关断，电容 C 导通。在超过 90°后的某个点，正弦曲线 就要以指数规律向负载 ＲL放电。 下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线 指数放电起始点的放电速率很大。 起始放电速率时，二极管关断。
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15.02(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15.02(b)。
4 2V2 S 3π 2 2V2 2 0.67 π 3
（3）单相桥式整流电路的 负载特性曲线 单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输 出电压与负载电流之间的关系曲线 VO f ( I O ) 该曲线如图15.03所示。曲线的斜率代表 了整流电路的内 阻。
图15.03 单相桥式整流电路 的负载特性曲线
10.1 单相整流电路 10.2 滤波电路 10.3 稳压电路
电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电 池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器 设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压 电源，一般直流电源由如下部分组成： 整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分 的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减 少交流成分，增加直流成分。 稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术 进一步稳定直流电压。 直流电源的方框图如图15.01所示。
10.1.2单相半波整流电路
单相整流电路除桥式 整流电路外，还有单相半波 和全波两种形式。单相半波 整流电路如图15.04(a)所示， 波形图如图15.04(b)所示。
(a)电路图 (b)波形图 图15.04 单相半波整流电路
根据图15.04可知，输出电压在一个工频周 期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个 正弦波。负载上输出平均电压为
（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15.06所示，在负载 电阻上并联了一个滤波电容C。
图15.06电容滤波电路
(3)滤波原理 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。