整流滤波电路的基本工作原理
二极管的整流滤波原理;半波整流电路的仿真;全波整流电路的仿真;完整ppt
Multisim仿真中关键点（一） 掌握Multisim中函数发生器、示波器的使用。
直至纳秒范围内调节。
示波器图标有三个连接 电路1：构造电路，用示波器观察二极管半波整流电路的输入、输出波形，分析半波整流电路的性能，学习示波器的使用。
可以观察一路或两路信号波形的形状、幅值、频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。
电路2：构造电路，用示波器观察二极管全波桥式整流电路的输入、输出波形，分析Βιβλιοθήκη 波整流电路的性能，学习示波器的使用。
把交流电变为直流电的过程。
频率，时间基准可在秒 电路2：构造电路，用示波器观察二极管全波桥式整流电路的输入、输出波形，分析全波整流电路的性能，学习示波器的使用。
可以观察一路或两路信号波形的形状、幅值、频率，时间基准可在秒直至纳秒范围内调节。
函数发生器 (Function Generator)： 产生正弦波、三角波和矩形 波，信号频率可在1Hz到 999MHz范围内调整。信号的 幅值以及占空比等参数也可 以根据需要进行调节。外部 有3个引线端口：负极、正极 和公共端。
Multisim仿真中关键点（二）
XSC1
掌握Multisim中函数发生器、示波器的使Ex用t T。rig
在一定范围电压作用下，正向电压使二极管处于导通状 态；加负向电压时，二极管处于截止状态；但反向电压 过大会产生反向击穿电流，称二极管击穿现象。
检波二极管 按照用途可为： 整流二极管
稳压二极管 开关二极管
按照管芯结构分： 点接触型二极管 面接触型二极管 平面二极管
二极管整流特性
整流：
正弦波
电路3： 将电路2中的交流电压源改用函数发生器， 重新构造电路，测试波形。
在电路2的电阻两端并联一个100uF电容， 记录输出波形，观察电容滤波效果。
整流滤波全桥电路
在工业自动化领域，整流滤波全桥电路的应用促进了电机 驱动技术的进步，为实现精确控制和提高生产效率提供了 有力支持。
02 整流滤波全桥电路的组成
整流器
整流器是整流滤波全桥电路的核心组成部分，其作用是将 交流电转换为直流电。
整流器通常由四个二极管组成，采用全桥或半桥的连接方 式，根据输入交流电的相位变化，二极管会交替导通和截 止，从而将交流电转换为直流电。
整流效率
整流效率
整流滤波全桥电路的整流效率是指整流器将交流电转换为直流电的效率，通常以 百分比表示。整流效率越高，电路的能量转换效率就越高，能够减少能源的浪费 。
影响因素
整流效率受到多种因素的影响，包括整流器元件的性能、电路设计、工作电压和 电流等。为了提高整流效率，需要选择性能良好的整流器元件，优化电路设计， 以及合理调整工作电压和电流。
滤波效果
滤波效果
滤波效果是指整流滤波全桥电路对交流电中杂波的滤除能力。滤波效果越好，输出的直流电质量就越高，能够减 少对用电设备的影响。
影响因素
滤波效果受到滤波电容和滤波电感的影响。滤波电容和滤波电感的选择和配置直接影响到滤波效果。为了提高滤 波效果，需要选择适当的电容和电感元件，并合理配置它们的参数。
工业控制
在工业控制系统中，整流滤波全桥电路用于将交流电机驱动器转换为 直流电机驱动器，实现精确的速度和位置控制。
整流滤波全桥电路的重要性
提高能源利用效率
整流滤波全桥电路能够将交流电高效地转换为直流电，减 少能源的浪费，提高能源利用效率。
保证电子设备正常运行
整流滤波全桥电路为电子设备提供稳定的直流电源，保证 设备的正常运行和延长使用寿命。
全桥电路的工作原理
01
电源设计原理之整流滤波稳压电源
（2）参数计算
根据图1.02（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
即： U O(AV)
T 2U 2 ( 1 ) 4RLC
Io(AV)= Uo(AV)/RL
脉动系数S：采用近似波形计算。 以（Uomax－Uomin）为基波峰-峰值，则
U Omax U Omin T U Omax 2 4RLC T U Omax T 1 4RLC S T 4RLC 4R C T L U Omax ( 1 ) 1 4RLC T
C
RL
uo
2 U2
0.9U2
0
2
3
t
0.45U2
0
UDR
半波整流电容滤波 Io 电路的外特性
名 称 半波整流 全波整流 电容滤波 桥式整流 电容滤波 桥式整流 电感滤波
VL(空载)
VL(带载)
二极管反向 最大电压
2V 2 2 2V 2Fra bibliotek每管平均 电流 IL 0.5IL 0.5IL 0.5IL
2V2
2V 2
0.45V2
1.2V2* 1.2V2* 0.9V2
2V 2
2V 2
2V 2
2V 2
*使用条件：
T d RLC (3 ~ 5) 2
整流滤波电路设计举例
例 设计一个桥式整流电容滤波电路，用 220V、50Hz交流 供电，要求输出直流电压Uo＝45V，负载电流IL＝200mA。
单相桥式整流滤波电路
选择合适的电感
选择适当的电感值，以控 制电流和电压的波形，从 而减小电压脉动。
提高输出电压稳定性
调整元件参数
优化电路布局
通过调整整流二极管、滤波电容和电 感的参数，可以改善输出电压的稳定 性。
合理布置元件和布线，减小线路阻抗 和干扰对输出电压的影响。
采用稳压器
在整流滤波电路之后加入稳压器，进 一步稳定输出电压，使其不受输入电 压和负载变化的影响。
单相桥式整流滤波电路
目录
• 电路概述 • 工作原理分析 • 电路参数计算 • 电路优化与改进 • 应用实例
01 电路概述
定义与工作原理
定义
单相桥式整流滤波电路是一种将 交流电转换为直流电的电路，通 常由四个整流二极管和滤波电容 组成。
工作原理
利用四个整流二极管的单向导电 性，将交流电的正负半波整流成 直流电，并通过滤波电容滤除交 流成分，得到平滑的直流输出。
直流电源
单相桥式整流滤波电路常用于将 交流电转换为直流电，为各种电
子设备提供稳定的电源。
电池充电器
在充电电池的充电过程中，单相 桥式整流滤波电路能够将交流电 转换为直流电，为电池提供充电
电流。
太阳能充电器
在太阳能充电器中，单相桥式整 流滤波电路用于将太阳能电池产 生的交流电转换为直流电，为电
子设备充电。
在电力系统的应用
电网监控
在电网监控系统中，单相桥式整流滤波电路用于将交流电转换为直流电，为各种传感器和仪表提供电 源。
分布式发电系统
在分布式发电系统中，单相桥式整流滤波电路用于将风能、太阳能等可再生能源产生的交流电转换为 直流电，为电力储存和分配系统提供电源。
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整流工作原理
整流工作原理
整流是将交流电信号转换为直流电信号的过程。
整流器是负责执行整流的电路元件或设备。
整流的目的是将电流方向限制为单一方向，使其变成直流电。
这可以通过半波整流或全波整流来实现。
以下是整流的基本工作原理：
1.半波整流：
在半波整流中，只有交流波浪的一个半周期被允许通过整流器。
最简单的半波整流电路是使用二极管。
在正半周（正半周期），二极管导通，电流通过；在负半周（负半周期），二极管截止，电流被阻止。
这样就实现了将电流方向限制为单一方向。
2.全波整流：
在全波整流中，整个交流波浪都被允许通过整流器。
最常见的全波整流电路是桥式整流电路，它使用四个二极管。
在正半周，一对二极管导通，允许电流通过；在负半周，另一对二极管导通，也允许电流通过。
这样，无论电流方向如何，都能够被整流为单一方向。
3.滤波：
整流后的直流电信号可能仍然包含一些脉动或波动。
为了减小这些波动，常常在整流电路之后添加一个滤波电容。
这个电容器能够存储电荷并在负载电阻需要电流时释放，从而平滑直流电信号。
4.平均值和峰值：
整流后得到的直流电信号的平均值是原始交流信号的一半。
同时，整流后的直流电信号的峰值电压等于原始交流信号的峰值电压。
整流是电源供电系统中常见的过程，用于将交流电源转换为适用于大多数电子设备和电路的直流电源。
整流器在电子设备、电源适配
器和电源系统中扮演着重要的角色。
整流滤波电路的基本工作原理
整流滤波电路的基本工作原理
整流滤波电路的基本工作原理是将交流信号转换成直流信号。
整流部分通过二极管将信号的负半周去除，只保留正半周；而滤波部分通过电容器对整流后的信号进行平滑处理，去除残余的波动信号，得到稳定的直流信号。
具体工作过程如下：
1. 正半周整流：交流信号经过二极管，只允许正偏电压通过二极管，将负半周的信号截断。
2. 滞后滤波：经过整流后的信号中依然有高频脉冲存在，所以需要通过电容进行滞后滤波，使得信号平滑。
3. 输出：经过滞后滤波后的信号就是经过整流滤波的直流信号。
整流滤波电路使得交流信号经过整流和滤波后变为直流信号，适用于需要提取信号的直流成分而滤除高频脉冲的应用，如电源适配器、电子设备的电源供应等。
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。
整流滤波电路
IR =IL+IZ
输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增 加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出 电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：
VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓
在稳这压里二V极O管减的小调应节理下解，为使图，1V由6O.于的02 输增硅入加稳电没压二压有极那VI管的么稳增大压加而电，路 已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。
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10.07电容滤波波形图 程见图10.07。
需要指出的是，当
放电时间常数RLC增加时， t1点要右移， t2点要左移， 二极管关断时间加长，
导通角减小，见曲线3；
反之，RLC减少时，导通
速率在降很刚。当慢过先v。29到假所0°达设以时9二刚0，°极过正时管9弦0，关°曲v断2时开线，二始下电极下降容管的C仍然
导 下通降指就起。的数要始在速放以放超率电指电过越起数速来9始0规率越°点律时快后的向，，的放负二当某电载极刚个速Ｒ管超点率L关过，放很断指正电大。数弦。。曲曲线线
所以，在t1到t2时刻，二极
10.2.1.1 引起输出电压不稳定的原 因
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输 入电压的变化，参见图16.01。
负载电流的变化会
即 V O=f(V I,IO)在整流电源的内阻上产生电压降，
从而使输入电压发生变化。
图16.01稳压电源方框图
10.2.1.2稳压电路的技术指
标
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能
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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.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。
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-Ｖ
１
－R L-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R
Ｌ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。
二极管Ｖ1、V3因承受正向电压而导通，二极管V２、V4因承受反向电压而截止，电流ＩL1通路是Ａ－V1—R L—V3-B.忽略二极管正向压降时,负载R L上得到一个半波电压。
在输入交流电压负半周：Ｂ端为正、A端为负,即Ｂ点电位高于A点电位。
二极管Ｖ2、V4因承受正向电压而导通，二极管Ｖ1、Ｖ3因承受反向电压而截止，电流Ｉ
Ｌ2
通路是B—Ｖ2-R L—V4—A。
忽略二极管正向压降时,负载RＬ上得到一个半波电压。
由图5可见，在交流输入电压的正负半周,都有同一个方向的电流流过负载。
３。
单相桥式整流电容滤波电路
电路如图4所示.在输入交流电压正半周：二极管V1、Ｖ3在正向电压作用下导通，二极管Ｖ2、Ｖ４因承受反向电压而截止.整流电路分为两路，一路经二极管Ｖ1、Ｖ3向负载RＬ提供电流，另一路向电容器C充电，uc如图中的oa段。
到t
１
时刻，电容器上电压u c接近交流电压u2的最大值,极性上正下负。
经过t１时刻后,u2按正弦规律迅速下降直到t2时刻,此时,u2〈u c二极管Ｖ1、V３L放电。
如果放电迅度缓慢,则u
ｃ
不能迅速下降.与此同时，交流电压继续按正弦规律变
化,在输入交流电压负半周，没有电容器C时，二极管V
２、Ｖ
４
应该在t3时刻
导通,但由于此时u c〉u２，迫使V2、Ｖ4处于反偏截止状态，直到t４时刻u2上升到大于ｕc时，Ｖ２、V4才导通,整流电流向电容器C再度充电到最大值，u c
将如图中bc段。
然后u
２又按正弦规律下降,当u
２
〈u c时,二极管Ｖ２、V4反偏截
止,电容器又经R
Ｌ
放电。
电容器C如此周而复始进行充放电,负载上得到如图所示锯齿波的输出电压．
由图５可见,在交流电一个周期内，电容器C充放电各两次。
经电容器滤波后，输出电压就比较平滑了，交流成分大大减少,而且输出电压平均值得到提高.
图2 单相半波整流电路
图3 单相桥式整流电路图4 单相桥式整流电容滤波电路
图5 工作波形图
４. 硅稳压二极管稳压电路
硅稳压二极管稳压电路的电路图如图6所示.它是利用稳压二极管的反向击
穿特性稳压的，由于反向特性陡直,较大的电流变化，只会引起较小的电压变化.
三、实验设备
信号发生器，示波器,整流设备,电容器及电阻器,连接导线。
四、实验内容及步骤
1.用示波器观察单相半波、单相桥式及单相桥式整流电容滤波电路的输入波形并画出波形图，填入下表1中．
2．单相半波整流电路
在实验板上按电路图２接线。
将信号发生器的电缆线两端接在A、Ｂ；示波器电缆线两端接在负载R L两端。
用示波器观察输出电压波形并画出波形图,填入下表1中.
3。
单相桥式整流电路
在实验板上按电路图3接线.将信号发生器的电缆线两端接在A、B;示波器电缆线两端接在负载ＲL两端。
用示波器观察输出电压波形并画出波形图,填入下表１中。
４。
单相桥式整流电容滤波电路
在实验板上按电路图4接线.将信号发生器的电缆线两端接在A、B;示波器电缆线两端接在负载Ｒ
Ｌ
两端。
用示波器观察输出电压波形并画出波形图,填入下表1中.
5．理论计算输出电压平均值,比较各整流电路的输出电压值.
单相半波整流电路:Uｏ=0。
３１８U P
单相桥式整流电路：Uo=０．６37U P
单相桥式整流电容滤波电路: Uo=０。
８４9U P（ＵP为峰——峰值)
注意：用示波器测电压时一定要将微调校准。
五、实验数据处理
表1 整流、滤波电路的输入、输出波形
电路
类型
电压波形单相半波整流电路
单相半波整
流
电容滤波电
路
单相桥式整流
电路
单相桥式
整流
电容滤波
电路
输入电压Uｉ
波形
图6 硅稳压二极管稳压电路
六、思考题
1.怎样用示波器测量待测信号的峰－峰值?
2。
稳压二极管为什么能稳压?
３。
在同一坐标系做出单相半波、单相桥式及单相桥式整流电容滤波电路的输入、输出波形图．
4。
分析半波整流滤波电路的工作原理。