(整理)整流滤波电路课程

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第一节整流电路

电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以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种整流电路。

一、半波整流电路

图5-1、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怎样整流的。

变压器次级电压e2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的

波形如图5-2(a)所示。在0~π时间内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通,e2通过它加在负载电阻R fz上,在π~2π时间内,e2为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。这时D承受反向电压,不导通,R fz,上无电压。在2π~3π时间内,重复0~π时间的过

程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被"削"掉了,只有正半周通过R fz,在R fz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图5-2(b)所示,达到了整流的目的,但是,负载电

压U sc。以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。

这种除去半周、图下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,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 =0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。

二、全波整流电路

如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到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,可以看作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,构成e2a、D1、R fz与e2b、D2、R fz,两个通电回路。

全波整流电路的工作原理,可用图5-4 所示的波形图说明。在0~π间内,

e2a对Dl为正向电压,D1导通,在R fz上得到上正下负的电压;e2b对D2为反向电压,D2不导通(见图5-4(b)。在π-2π时间内,e2b对D2为正向电压,D2导通,在R fz上得到的仍然是上正下负的电压;e2a对D1为反向电压,D1不导通(见图5-4(C)。如此反复,由于两个整流元件D1、D2轮流导电,结果负载电阻R fz上在正、负两个半周作用期间,都有同一方向的电流通过,如图5-4(d)所示的那样,因此称为全波整流,全波整流不仅利用了正半周,而且还巧妙地利用了负半周,从而大大地提高了整流效率(U sc=0.9e2,比半波整流时大一倍)。半波整流时大一倍)。

图5-3所示的全波整滤电路,需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头,这给制作上带来很多的麻烦。另外,这种电路中,每只整流二极管承受的最大反向电压,是变压器次级电压最大值的两倍,因此需用能承受较高电压的二极管。

三、桥式整流电路

桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管连接成"桥"式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。

图5-5(a )为桥式整流电路图,(b)图为其简化画法。

桥式整流电路的工作原理如下:e2为正半周时,对D1、D3加正向电压,Dl,

D3导通;对D2、D4加反向电压,D2、D4截止。电路中构成e2、Dl、R fz、D3

通电回路,在R fz,上形成上正下负的半波整流电压,e2为负半周时,对D2、D4加正向电压,D2、D4导通;对D1、D3加反向电压,D1、D3截止。电路中构成e2、D2、R fz、D4通电回路,同样在R fz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

上述工作状态分别如图5-6(A)(B)所示。

图5-6(A)、5-6(B)

如此重复下去,结果在R fz,上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波

形图是一样的。从图5-6中还不难看出,桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值,比全波整洗电路小一半!

四、整流元件的选择和运用

需要特别指出的是,二极管作为整流元件,要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。。如选择不当,则或者不能安全工作,甚至烧了管子;或者大材小用,造成浪费。表5-1 所列参数可供选择二极管时参考。

"另外,在高电压或大电流的情况下,如果手头没有承受高电压或整定大电滤的整流元件,可以把二极管串联或并联起来使用。

图5-7 示出了二极管并联的情况:两只二极管并联、每只分担电路总电流的一半口三只二极管并联,每只分担电路总电流的三分之一。总之,有几只二极管并联,"流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。但是,在实际并联运用时",由于各二极管特性不完全一致,不能均分所通过的电流,会使有的管子困负担过重而烧毁。因此需在每只二极管上串联一只阻值相同的小电阻器,使各并联二极管流过的电流接近一致。这种均流电阻R一般选用零点几欧至几十欧的电阻器。电流越大,R应选得越小。

图5-8示出了二极管串联的情况。显然在理想条件下,有几只管子串联,每只管子承受的反向电压就应等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同,会造成电压分配不均:内阻大的二极管,有可能由于电压过高而被击穿,并由此引起连锁反应,逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R,可以使电压分配均匀。均压电阻要取阻值比二极管反向电阻值小的电阻器,各个电阻器的阻值要相等

第二节滤波电路

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。电容器的耐压值一般取的1.5倍。

表5-3中列出带有滤波器的整流电路中各电压的关系。

表一、

表二、

采用电容滤波的整流电路,输出电压随输出电流变化较大,这对于变化负载(如乙类推挽电路)来说是很不利的。

第四节简单的稳压电路

交流电经过整流可以变成直流电,但是它的电压是不稳定的:供电电压的变化或用电电流的变化,都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源,还必须再增加稳压电路。

要了解稳压电路的工作,得从稳压管说起。

一、有“特异功能”的二极管稳压管

一般三极管都是正向导通,反向截止;加在二极管上的反向电压、如果超过二极管的承受能力,二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管,它的正向特性与普通二极管相同,而反向特性却比较特殊:当反向电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,通过较大电流,却不损毁,并且这种现象的重复性很好;反过来着,只要管子处在击穿状态,尽管流过管子的电在变化很大,而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。

稳压管的型号有2CW、2DW 等系列,它的电路符号如图5-17所示。

稳压管的稳压特性,可用图5一18所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。

稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此、稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压、不同类型稳压管的稳定电压也不一样,某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如:2CW11的稳压值是3.2伏到4.5伏,其中某一只管子的稳压值可能是3.5伏,另一只管子则可能是4,2伏。

在实际应用中,如果选择不到稳压值符合需要的稳压管,可以选用稳压值较低的稳压管,然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”,把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6~0.7伏的特点来进行稳压的。因此,二极管在电路中必须正向连接,这是与稳压管不同的。

稳压管稳压性能的好坏,可以用它的动态电阻r来表示:

显然,对于同样的电流变化量ΔI,稳压管两端的电压变化量ΔU越小,动态电阻越小,稳压管性能就越好。

稳压管的动态电阻是随工作电流变化的,工作电流越大。动态电阻越小。因此,为使稳压效果好,工作电流要选得合。工作电流选得大些,可以减小动态电阻,但不能超过管子的最大允许电流(或最大耗散功率)。各种型号管子的工作电流和最大允许电流,可以从手册中查到。

稳压管的稳定性能受温度影响,当温度变化时,它的稳定电压也要发生变化,常用稳定电压的温度系数来表示这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏,温度系数为0.095%℃ ,说明温度每升高1℃,其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能,往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时,需使用具有温度补偿的稳压,如2DW7A、2DW7W、2DW7C等。

二、硅稳压管稳压电路

由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5-l9(a)所示。硅稳压管DW与负载Rfz,并联,R1为限流电阻。

这个电路是怎样进行稳压的呢?若电网电压升高,整流电路的输出电压Usr 也随之升高,引起负载电压Usc升高。由于稳压管DW与负载Rfz并联,Usc只要有根少一点增长,就会使流过稳压管的电流急剧增加,使得I1也增大,限流电阻R1上的电压降增大,从而抵消了Usr的升高,保持负载电压Usc基本不变。反之,若电网电压降低,引起Usr下降,造成Usc也下降,则稳压管中的电流急剧减小,使得I1减小,R1上的压降也减小,从而抵消了Usr的下降,保持负载电压Usc基本不变。

若Usr 不变而负载电流增加,则R1上的压降增加,造成负载电压Usc下降。Usc只要下降一点点,稳压管中的电流就迅速减小,使R1上的压降再减小下来,从而保持R1上的压降基本不变,使负载电压Usc得以稳定。

综上所述可以看出,稳压管起着电流的自动调节作用,而限流电阻起着电压调整作用。稳压管的动态电阻越小,限流电阻越大,输出电压的稳定性越好。

那么怎样选择稳压管和限流电阻呢?

1.因为稳压管是与负载并联的,所以稳田管的稳定电压应该等于负载直流电压,即Uw=Usc。稳压管最大稳定电流的选择,要考虑到特殊情况下稳压管通过的最大电流:一种情况是,当负载电流Ifz=0时,全部最大负载电流Ifzmax 都通过稳压管;另一种情况是,输入电压Usr,升高,也会引起通过稳压管电流

增大。一般取稳压管最大电流选用动态电阻小、电压温度系数小的稳压管,有利于提高电压的稳定度。

2.限流电阻R1可由式中算出:因为Usr 、和Ifz都是变化的,为了保证Ifz=0时Iw不起超过稳压管的最大稳定电流,R1要足够大,为了保证稳定作用,又必须保证在Usr,最小时,Iw大于稳压管的最小稳定电流。

综合上述两右面的考虑,限流电阻R1的选择范围是:

图5-l9(A)所示电路简单可靠,但是稳定电压不能调整,负载电流太小,一般多用做电路前级的稳压和其他电源的参考电压。

采用两级硅稳压管稳压电路,可以输出两种稳定电压U1和Usc,并能进一步提高稳压效果。电路见图5-19(b)

三、串联型稳压电路

串联型稳压电路是比较常用的一种电路。电路如图5-20(a)所示。

三极管BG在电路申是调整元件,它很有“见机行事”的本领,每当由于供电或用电发生变化,电路输出电压波动欲起的时候,它都能及时地加以调节,使输出电压保持基本稳定,因此它被称做调整管口因为在电路中作为调整元件的三极管是与负载相串联的,所以这种电路叫串联型稳压电路。稳压管DW为调整管提供基准电压,使调整管基极电位不变。R1是DW的保护电阻,限制通过DW的电流,起保护稳压管的作用。Rfz,是负载电阻,是BG的直流通路。

BG和DW配合“默契”,保证电路格出稳定的用压。电路稳压过程是这佯的:如果输人电压Usr增大,使输出电压Usc。增大时,由于Ub=Uw固定不变,调整管基棗射间电压Ube。=Ub-Usc将减小,基流Ib随之减小,而管压降Uce,随之增大,从而抵消了Usc增大的部分,使Usc,基本稳定。如果负载电流Isc 增大,使输出电压Usc减小时,由于Ub固定,Ube将增大,使人增大,Uce减小,也同样地使Usc基本稳定。

从上面分析中可以看到,调整管既象是一个自动的可变电阻:当输出电压增大时,它的“阻值”就增大,分担了大出来的电压;当输出电压减小时,它的“阻值”就减小,补足了小下去的电压。无论是哪种情况,都使电路保持输出一个稳定的电压。“指挥”调整管变化的是输出电压的变化量?Usc;正是ΔUsc控制调整管的基极电流Ib,才使得调整管随着ΔUsc变化。换句话说,是不稳定的输出电压,驱动调整管去稳定输出电压。

如果把图5-20(a)所示稳压电路的形式稍微改变一下,画成图5-20(b)样子的话,不难看出,原来串联型稳压电路就是一个射极跟随器。R1是上偏置电阻,稳压管DW是下偏置电阻,输出电压是从发射极电阻Rfz上取出的。

第五节直流稳压电源电路

稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图5一21所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求

稳压电源的技术指标可以分为两大类:一类是特性指标,如输出电压、输出电滤及电压调节范围;另一类是质量指标,反映一个稳压电源的优劣,包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。·对稳压电源的性能,主要有以下四个万面的要求

1.稳定性好

当输入电压Usr(整流、滤波的输出电压)在规定范围内变动时,输出电压Usc的变化应该很小一般要求。

由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度,称为稳定度指标,常用稳压

系数S来表示:S的大小,反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下,S越小,输出电压的变化越小,电源的稳定度越高。通常S约为。

2.输出电阻小

负载变化时(从空载到满载),输出电压Usc,应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。

输出电阻(又叫等效内阻)用rn表示,它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。

rn反映负载变动时,输出电压维持恒定的能力,rn越小,则Ifz变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源,输出电阻可小到1欧,甚至0.01欧。

3.电压温度系数小

当环境温度变化时,会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源,应在环境温度变化时,有效地抑制输出电压的漂移,保持输出电压稳定,输出电压的漂移用

温度系数KT来表示:

4.输出电压纹波小

所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数S。

上节介绍的串联型稳压电路,用做一种简单的稳压电源,可以满足一般无线电爱好者的需要。但是,这种电源还有许多“天生的”缺陷,要提高对性能的要求,就必须再做一些改进。从以下四个右面对它的性能加以改善,便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是:增加放大环节,提高稳定性,使输出电压可调;用复合管做调整管,使输出电流增大;增加保护电路,使电源工作安全可靠。

二、带有放大环节的稳压电源

输出电压的变化量△Usc是很微弱的,它对调整管的控制作用也很弱,因此稳压效果不够好,带有放大环节的稳压电源,就是在电路中增加一个直流放大器,把微弱的输出电压变化量先加以放大,再去控制调整管,从而提高对调整管的控制作用,使稳压电源的稳定性能得到改善。图5-22 是带有放大环节的稳压电源电路。

图中,BG1是调整管,BG2是比较放大管。输出电田变化量△Usc的一部分与基准电压Uw 比较,并经BG2放大后进到了BG1的基极。Rc 是BG2的集电极电阻,又是BG1的上偏置电阻。R1、R2是BG2的上、下偏置电阻,组成分压电路,把ΔUsc的一部分作为输出电压的取样,送给BG2的基极,因此又叫取样电路 R2 上的电压Ub2:叫取样电压。DW和R3组,成稳压电路,提供基准电压

从电路路中可以看出,当输出电压Usc下降的时候,通过R1 、R2组成的分压电路的作用,BG2的基极电位Ub2也下降了。由于基准电压UW 使BG2的发射极电位保持不变,Ubc2 :=Ub2,一UW随之减小。于是BG2集电极电流Ic:减小,Uc2增高,即BG1的基极电位Ub1增高,使Icl增加,管压降Uce1减小,从而导致输出电压Usc保持基本稳定。BG2的放大倍数越大,调整作用就越强,输出电压就越稳定。

如果输出电压Usc增高时,同样道理,又会通过反馈作用使Usc减小,保持输出电压基本不变。

下面谈谈各元件的选取原则。前面已经提到,Rc是放大级的负载电阻,又相当于调整管的偏置电阻。Rc大,放大倍数大,有利于提高稳压器指标,但Rc 过大会使BG2和调整管电流太小,限制了负载电流和调整范围。通常Rc根据下

列公式选取:

Usrmin为整流输出的最小电压。Ic2可取1~3毫安。稳压管DW的稳定电压Uw,选择范围比较宽,只要不使BG2饱和(即Uw比Usc低2伏以下)均可。Uw取得大,取样电压可大些,有利于提高稳压性能。限流电阻R3通过的电流I3,应该

等于DW的稳定电流,那应满足下述关系:

输入电压Usr应大于输出电压Usc3~8伏。Usr过小,调整管容易饱和而起不到调整作用;Usr过大,则增加管子耗损,并浪费功率。整流纹波小的,Usr 可取低些;纹波大的,Usr应取高些。调整管BG1的β值要尽量大,为此可以使用复仓管。调整管的功耗也要足够大,应满足下式要求:

Usrmax为电网电压最高时的整流输出电压。

放大管BG2也要选用β值大的管子,以增强对调整管的控制作用,使输出的更稳定。在Usc较大的稳压电路中,还应注意BG2所能承受的反向电压,应选取的晶体管。

分压电阻(R1+R2)要适当小些,以提高电路性能。通常取流过分压电阻的电流大于放大管基极电流的5-10倍。分压比决定于输出电压Usc和参考

电压Uw,由下式决定:一般可先选定R1 或R2,再通过计算调整另外一只电阻器,分压比要选得大些,一般选0.5~0.8。

三、输出电压可调的稳压电源

从上面电路可以看到,输出电压与基准电压之间的关系,是由分压电路来“调配”的。在基准电压一定的情况下,改变分压比,就可以在一定范围里改变输出电压。在R1与R2之间加接一个电位器W(见图5- 23),便可以实现输出电压在一定范围内连续可调。

四、用复合管做调整管的稳压电源

在稳压电源中,负载电流Ifz要流过调整管,输出大电流的电源必须使用大功率的调整管,这就要求有足够大的电流供给调整管的基极,而比较放大电路供不出所需要的大电流,另一方面,调整管需要有较高的电流放大倍数,才能有效地提高稳压性能,但是大功率管一般电流放大倍数都不高。解决这些矛盾的办法,是给原有的调整管再配上一个或几个“助手”,组成复合管。用复合管做调整管的稳压电源电路如图5一24所示。

用复合管做调整管时,BG2的反向电流Iceo2将被放大,尤其是采用大功率锗管时,反向截止电流Icbo比较大,并随温度增高按指数增加,很容易造成高温空载时稳压电源的失控,使输出电压Usc增大。误差信号ΔUsc经放大加到BG2的级基极来减少Ic人,可能迫使BG2截止。为了使调整管在不同温度下都工作在放大区,常在BG1的基极加电阻(R7)接到电源的正极(如图5一24)或负极。在温度或负载变化不大或全用硅管时,可不加这个电阻。

R7的数值,可近似由下式决定:

五、带有保护电路的稳压电源。

在稳压电路中,要采取短路保护措施,才能保证安全可靠地工作。普通保险丝熔断较慢,用加保险丝的办法达不到保护作用,而必须加装保护电路。

保护电路的作用是保护碉整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是,当输出电流超过某一致值时,使调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流。

保护电路的形式很多。图5-25是二极管保护电路,由二极管D和检图5-25 二极管保护电路测电阻R0组成。正常工作时,虽然二极管两端的电压上低下场,但二极管仍处于反向截止状态。负载电流增大到一定数值时,电阻RO上的压陷ROIe 加大,使二极管导通。由于UD=Ube1+RO Ie,而二极管的导通电压UD是一定的,则Ube1被迫减小,从而使Ie限制到一定值,达到保护调整管的目的。在使用时,二极管要选用UD 值大的。

图5-26是三极管保护电路。由三极管BG2和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时,通过R4与R5的压作用,使得BG2的基极电位比发射极电位高,发射结承受反向电压。于是BG2处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响。当电路短路时,输出电压为零,BG2的发射极相当于接地,则BG2处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管BG1基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的。

第六节一实用稳压电源,

图5一27是一个可供实际应用的串联型稳压电源电路。其输出电压Usc=6~12伏连续可调,输出电流Isc=500毫安。各部分的电路工作原理已在前面各节作了分析,下面再就电路设计中的一些参数的选取问题,作些补充分析。

一、变压;整流滤波部分

调整管为了保征工作在放大区,需要有一定的管压降Uce,一般取:

。Uce选得大,可调整范围宽,适应性好,但调整管的

功率损耗Uce Ie较大。根据上述原则可得:式中Uscmax为稳压电源输出电压的最大值,它由Usc的可调范围决定,可取:

则:

整流电路的输出电流,包括电源的负载电流(已定为500毫安)、取样电阻R1、W、R2的电流、稳压管限流电阻R2的电流、保护电路偏置电阻R4、R5的电流,所以整流输出电流要大于电源负载电流。现取550毫安。

根据表5-3在电容滤波电路中带负载时的输出电压为由此可以

得出变压器次级电压为取E2=18伏

整流二极管承受的最大反向电压为二极

管通过的是大电流为因此可这用2CP21A型整流管(最高反向工作电压50伏,额定整定电流300毫安)。

根据表5-2,选取滤波电容C1为1000微法;根据电容耐压值为

1.5×√2E2=27伏,可选耐压值为50伏。

稳压电路部分,可分为取样和调压、基准电压、比较放大、调整放大、保护电路五个部分(见图5一27)。下面分别加以叙述:

二、基准电压部分

所选稳压管的基准电压Uw,应低于输出电压Usc最小值2伏,但不能太低。这里选取2Cw7B型稳压管,其稳定电压4~4.5伏,稳定电流10毫安,最大稳定电流45毫安。稳压管工作电流适当大些,其动态电阻就会更小。从图5?/P>27中可知,Iw=I3一Ie3,Ie3为比较放大管的发射极电流,在………………………

整流滤波电路详解

为电感对直流的阻抗小,交流的阻抗大,因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。电感滤波缺点是体积大,成本高. 桥式整流电感滤波电路如图2所示。电感滤波的波形图如图2所示。根据电感的特点,当输出电流发生变化时,L中将感应出一个反电势,使整流管的导电角增大,其方向将阻止电流发生变化。 图2电感滤波电路 在桥式整流电路中,当u2正半周时,D1、D3导电,电感中的电流将滞后u2不到90°。当u2超过90°后开始下降,电感上的反电势有助于D1、D3继续导电。当u2处于负半周时,D2、D4导电,变压器副边电压全部加到D1、D3两端,致使D1、D3反偏而截止,此时,电感中的电流将经由D2、D4提供。由于桥式电路的对称性和电感中电流的连续性,四个二极管D1、D3;D2、D4的导电角θ都是180°,这一点与电容滤波电路不同。 图3电感滤波电路波形图 已知桥式整流电路二极管的导通角是180°,整流输出电压是半个半个正弦波,其平均值约为。电感滤波电路,二极管的导通角也是180°,当忽略电感器L的电阻时,负载上输出的电压平均值也是。如果考虑滤波电感的直流电阻R,则电感滤波电路输出的电压平均值为 要注意电感滤波电路的电流必须要足够大,即RL不能太大,应满足wL>>RL,此时IO(AV)可用下式计算 由于电感的直流电阻小,交流阻抗很大,因此直流分量经过电感后的损失很小,但是对于交流分量,在wL和上分压后,很大一部分交流分量降落在电感上,因而降低了输出电压中的脉动成分。电感L愈大,RL愈小,则滤波效果愈好,所以电感滤波适用于负载电流比较大且变化比较大的场合。采用电感滤波以后,延长了整流管的导电角,从而避免了过大的冲击电流。 电容滤波原理详解 1.空载时的情况 当电路采用电容滤波,输出端空载,如图4(a)所示,设初始时电容电压uC为零。接入电源后,当u2在正半周时,通过D1、D3向电容器C充电;当在u2的负半周时,通过D2、D4向电容器C充电,充电时间常数为

电源仿真实验报告.

电子技术软件仿真报告 组长: 组员: 电源(一)流稳压电源(Ⅰ)—串联型晶体管稳压电源 1.实验目的 (1)研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 (2)掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。 2.实验原理 电子设备一般都需要直流电源供电。除少数直接利用干电池和直流发电机提供直流电外,大多数是采用把交流电(市电)转变为直流电的直流稳压电源。

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成,其原理框图如图7.18.1所示。电网供给的交流电源Ui(220V,5OHz)经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压U2;然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3;再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压Ui。但这样的直流输出电压还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合,还需要用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定。 图7.18.2所示为分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路它由调整元件(晶体管V1)、比较放大器(V2,R7)、取样电路(R1,R2,RP)、基准电压(V2,R3)和过流保护电路(V3及电阻R4,R5,R6)等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统。其稳压过程为:当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差信号经V2放大后送至调整管V1的基极,使调整管改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的。 由于在稳压电路中,调整管与负载串联,因此流过它的电流与负载电流一样大。当输出电流过大或发生短路时,调整管会因电流过大或电压过高而损坏坏,所以需要对调整管加以保护。在图7.18.2所示的电路中,晶体管V3,R4,R5及R6组成减流型保护电路,此电路设计成在Iop=1.2Io时开始起保护作用,此时输出电路减小,输出电压降低。故障排除后应能自动恢复正常工作。在调试时,若保护作用提前,应减小R6的值;若保护作用迟后,则应增大R6的值。 稳压电源的主要性能指标: (1)输出电压Uo和输出电压调节范围 调节RP可以改变输出电压Uo。 (2)最大负载电流Iom (3)输出电阻Ro 输出电阻Ro定义为:当输入电压Ui(指稳压电路输入电压)保持不变,由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比,即 (4)稳压系数S(电压调整率)

实验5 整流、滤波和稳压电路

实验三 整流、滤波和稳压电路 一、实验目的 1、学会用示波器观察半波整流电路,全波整流电路的整流作用,及滤波电路的滤波作用和效果。 2、学会测量半波整流电路,会波整流电路输入电压值与输出电压值的方法。 二、实验器材 示波器一台,可调交流电压源一台,万用表一只,直流毫安表一只,整流二极管四只,电阻和电容。 三、实验原理 单相半波整流电路,单相桥式整流电路及滤波和稳压电路的原理,参看教材第五章。 四、实验内容及步骤 一)、半波整流电路的测量与观察。 1、按线路图1接好电路,将RW 调至最大。 2、置可调交流电压源电压~10V 左右。 3、将输入电压和输出电压分别接到示波器 输入端CH1和CH2上。 4、接通电源,在示波器上观察到输入和输出电压 波形,调节垂直偏转因数。使波形高度适宜, 便于观察。 5、用万用表测出输入电压(交流档)Ui= 测出输出电压平均值(直流档)Uo= 6、将输入电压和输出电压的波形画在图上。

二)、观察滤波电路的滤波作用。 在图1的A 、B 两点间分别接入电容C1=1μF , C2=10μF ,C3=47μF ,(注意电容的接法)。 测量接入电容后的输出电压平均值U01= V U02= V U03= V 并将输出电压波形画在图上。 三)、单相桥式整流电路的测量与观察。 1、按图2接电路,并将输出端电压接到示波器CH2上,(输入交流电压源电压不要接到示波器上)。 2、调正输入交流电压源电压~10V 左右,测出输入 交流电压有效值Ui= V ,测出输出电压平均值(直流档)Uo= V 。 3、将输出电压的波形画在图上。 4、按图3接好电路,并在示波器上观察输出电压波形,同时用万用表测出输出电压平均值Uo= V 。 5、调节RW ,观察输出电压大小如何变化? 图 3 图2

电源滤波电路(图) 电源滤波电路解析

电源滤波电路、整流电源滤波电路分析 电源滤波电路 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动成分,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)组成的滤波电路来滤除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。

直流稳压电源设计实验报告(模电)

直流稳压电源的设计实验报告 一、实验目的 1.学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测量方法 二、实验任务 利用7812、7912设计一个输出±12V 、1A 的直流稳压电源; 三、实验要求 1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形; 2)输入工频220V 交流电的情况下,确定变压器变比; 3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期); 4)求滤波电路的输出电压; 5)说明三端稳压器输入、输出端电容的作用及选取的容值。 四、实验原理 1.直流电源的基本组成 变压器:将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 整流电路:利用二极管的单向导电性,将正负交替的交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。 滤波电路:将脉动电压中的文波成分滤掉,使输出为比较平滑的直流电压。 稳压电路:使输出的电压保持稳定。 4.2 变压模块 变压器:将220V 的电网电压转化成所需要的交流电压。 4.2 整流桥模块 整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用,因此二极管是构成整流电路的关键元件。管D 1~D 4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。 由上面的电路图,可以得出输出电压平均值:2)(9.0U U AV o ≈ ,由此可以得V U 152=即可 即变压器副边电压的有效值为15V 计算匝数比为 220/15=15 2.器件选择的一般原则 选择整流器 流过二极管的的平均电流: I D =1/2 I L 在此实验设计中I L 的大小大约为1A 反向电压的最大值:Urm=2U 2 选择二极管时为了安全起见,选择二极管的最大整流电路I DF 应大于流过二极

全波整流滤波电路

二极管全波整流滤波电路 ①下面分两部分介绍其工作原理,即桥式整流电路与滤波电路两部分。 首先,介绍桥式整流电路,其工作原理为如下: 电路图 图10.02(a) 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10.02(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10.02(b)。

下面介绍滤波电路的工作原理: (1)滤波的基本概念 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。 (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10.06所示,在负载电阻上并联了一个滤波电容C。 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。当v2到达90°时,v2开始下降。先假设二极管关断,电容C就要以指数规律向负载RL放电。指数放电起始点的放电速率很大。 在刚过90°时,正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点,正弦曲线下降的速率越来越快,当刚超过指数曲线起始放电速率时,二极管关断。 所以,在t1到t2时刻,二极管导电,C充电,v C=v L按正弦规律变化;t2到t3时刻二极管关断,v C=v L按指数曲线下降,放电时间常数为R L C。通过以上分析画出波形图如下:

整流滤波稳压实验报告

整流滤波及稳压电路 学院:机电工程学院专业:电气工程及其自动化学号:14040410039 姓名:廖芳群 一、实验目的 1.掌握单相桥式整流电路的应用 2.掌握电容滤波电路的特性 3.掌握稳压管稳压的应用和测试 二、实验仪器 电路板,示波器,函数信号发生器等。 三、实验原理 直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分,它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的交流电压值,然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉冲的直流电压,再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路来减小其脉动成分,从而得到较平滑的直流电压。同时,由于该直流电压易受电网波动及负载变化的影响,必须加稳压电路,利用负反馈来维持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的基本组成框图和工作波形如图一所示: 220V a b c 50Hz 图一 1、整流电路 利用二极管的单向导电作用,将电网的交流电转变成单方向的脉冲直流电,这就是整流。常用的整流电路有半波整流、桥式整流以及倍压整流。这次实验中主要采用桥式整流的方式获得单向脉冲的直流电源。 桥式整流电路(如图二)由四个二极管组成,负载电流也由两路二极管轮流导通(如V1,V2)而提供,波纹小,截止一路两个二极管(如V3,V4)分担反向电压,对整流管要求较低,是最常用的整流电路。

图二 2、 滤波电路 整流电路输出的是直流脉冲电压,这种脉冲电压中含有较大的交流成分,因而不能保证电子设备正常工作,尤为明显的是在音响设备中会出现较严重的交流哼声。因此需要进一步减小输出电压的这种脉动,使其更加平滑。滤波电路就是利用电容或电感在电路中的储能作用来完成此功能的。常用的滤波器有电容滤波和电感滤波,但是相同的滤波效果时,采用电容滤波比采用电感滤波更经济有效。如图三,以桥式整流为例,说明整流滤波的工作原理。 图三 3、 稳压电路 虽然整流滤波电路可使交流电变成平滑的直流电,但由于受到电网电压的波动、负载电阻的变化以及环境温度的变化,这些均会导致输出直流电压的不稳定。因此,大多数电子设备还需要采取一定的稳压电路(措施),以保证输出电压值的稳定。稳压电路的种类通常有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关型稳压电路。 对稳压电路的主要要求如下: ⑴稳压系数s (i i U U U U /0/0/??=)小,稳定度高,即输出电压相对变化量要 远小于输入电压变化量。 ⑵输出电阻0R 小,L I U R ??=/00,0R 小,一般为m Ω量级,表示负载电流变化时,输出电压稳定。 ⑶温度系数T S 小,T U S T ??=/0(mV/℃),T S 表示温度变化时,输出电压稳定。 四、实验内容

整流滤波电路实验报告

整流滤波电路实验报告 姓名:XXX 学号:5702112116 座号:11 时间:第六周星期4 一、实验目的 1、研究半波整流电路、全波桥式整流电路。 2、电容滤波电路,观察滤波器在半波和全波整流电路中的滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压的峰值。 4、初步掌握示波器显示与测量的技能。 二、实验仪器 示波器、6v交流电源、面包板、电容(10μF*1,470μF*1)、变阻箱、二极管*4、导线若干。 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RL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、实验步骤 1、连接好示波器,将信号输入线与6V交流电源连接,校准图形基准线。 2、如图,在面包板上连接好半波整流电路,将信号连接线与电阻并联。

3、如图,在面包板上连接好全波整流电路,将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容,将信号接入线与电容并联。 5、如图,选择470μF的电容,连接好整流滤波电路,将信号接入线与电阻 并联。 改变电阻大小(200Ω、100Ω、50Ω、25Ω)

200Ω 100Ω 50Ω

25Ω 6、更换10μF的电容,改变电阻(200Ω、100Ω、50Ω、25Ω) 200Ω 100Ω

50 Ω 25 Ω 五、数据处理 1、当C 不变时,输出电压与电阻的关系。 输出电压与输入交流电压、纹波电压的关系如下: a v g ) r m V V V (输+= 又有i avg R C V ??=输89.2V )(r 所以当C 一定时,R 越大 就越小 )(r V avg 越大 输V

整流、滤波和稳压电路

整流、滤波和稳压电路 第二节滤波电路 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。

整流滤波电路实验报告(模板加实验图片)

学生姓名: XX 学号:00000000 专业班级:XXXXXXXXXXXXXX 实验时间:XXXX时XXX分第XX周星期X 座位号:XX 上面是我自己的信息,被我改成“XX”,下载者自行修改,最下面还有我做实验的图片,如果没做实验或者实验一塌糊涂可以参照,或者P成黑白or照着画,这5财富值,你看值,就下载!我很给力的!!!!! 整流滤波电路实验 一.实验目的 1.研究半波整流电路、全波桥式整流、滤波电路; 2.测绘电学原件的伏安特性曲线,学习图示法表示实验结果。 二.实验器材 6伏交流电源,双踪示波器,电解电容470μF×1、100μF×1,整流二极管IN4007×4,电阻箱,导线若干。 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RL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.实验步骤

1、连接好示波器,将信号输入线与6V 交流电源连接,校准图形基准线。 2、如图,在面包板上连接好半波整流电路,将信号连接线与电阻并联。 3、如图,在面包板上连接好全波整流电路,将信号输入线与电阻连接。

4、在全波整流电路中将电阻换成470μF的电容,将信号接入线与电容并联。 5、如图,选择470μF的电容,连接好整流滤波电路,将信号接入线与电阻并联。改变电阻大小(200Ω、100Ω、50Ω、25Ω) 6、更换10μF的电容,改变电阻大小(200Ω、100Ω、50Ω、25Ω) 7、分别记下并描绘出各波形图。 五.实验数据以及波形图

整流滤波电路

第一节整流电路 电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以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种整流电路。 一、半波整流电路 图5-1、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怎样整流的。

变压器次级电压e2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的 波形如图5-2(a)所示。在0~π时间内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通,e2通过它加在负载电阻R fz上,在π~2π时间内,e2为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。这时D承受反向电压,不导通,R fz,上无电压。在2π~3π时间内,重复0~π 时间的过 程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被"削"掉了,只有正半周通过R fz,在R fz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图5-2(b)所示,达到了整流的目的,但是,负载电 压U sc。以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,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=0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。 二、全波整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到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,可以看作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 ,构成e2a 、D1、R fz与e2b 、D2、R fz ,两个通电回路。

2020年整流滤波 实验报告

整流滤波得电路设计实验 一、实验目得:1、研究半波整流电路,全波整流电路。 2、电容滤波电路,观察滤波器在半波与全波整流中得滤波效果。 3、整流滤波电路输出脉动电压得峰值 4、进一步掌握示波器显示与测量得技能。 实验仪器:示波器,6v交流电源,面包板,电容(47uF、1uF)电阻(2Ω,10Ω,5Ω,25Ω),导线若干。 实验原理: 1、实验思路 利用二极管正向导通反向截至得特性,与RC电路得特性,通过二极管、电阻与电容得串并联设计出各种整流电路与滤波电路进行研究。 2、半波整流电路 变压器得次级绕组与负载相接,中间串联一个整流二极管,就就是半波整流。利用二极管得单向导电性,只有半个周期内有电流流过负载,另半个周期被二极管所阻,没有电流。 2。1单相半波整流 只在交流电压得半个周期内才有电流流过负载得电路称为单相半波整流电路。 原理:如图4。1,利用二极管得单向导电性,在输入电压Ui为正得半个周期内,二极管正向偏置,处于导通状态,负载RL上得到半个周期得直流脉动电压与电流;而在Ui为负得半个周期内,二极管反向偏置,处于关断状态,电流基本上等于零、由于二极管得单向导电作用,将输入得交流电压变换成为负载RL两端得单向脉动电压,达到整流目得,其波形如图4、2、 3、全波桥式整流 前述半波整流只利用了交流电半个周期得正弦信号。为了提高整流效率,使交流电得正负半周信号都被利用,则应采用全波整流,现以全波桥式整流为例,其电路与相应得波形如图6、2。1-3所示。 若输入交流电仍为 (8)

则经桥式整流后得输出电压u(t)为(一个周期) (9) 其相应直流平均值为 (1) 由此可见,桥式整流后得直流电压脉动大大减少,平均电压比半波整流提高了一倍(忽略整流内阻时)。 滤波电路 经过整流后得电压(电流)仍然就是有“脉动"得直流电,为了减少被波动,通常要加滤波器,常用得滤波电路有电容、电感滤波等、现介绍最简单得滤波电路。 电容滤波电路 电容滤波器就是利用电容充电与放电来使脉动得直流电变成平稳得直流电。我们已经知道电容器得充、放电原理。图6、1—4所示为电容滤波器在带负载电阻后得工作情况、设在t时刻接通电源,整流元件得正向电阻很小,可略去不计,在t=t1时,UC达到峰值为。此后Ui以正弦规律下降直到t2时刻,二极管D不再导电,电容开始放电,UC缓慢下降,一直到下一个周期。电压Ui上升到与UC相等时,即t3以后,二极管D又开始导通,电容充电,直到t4。在这以后,二极管D又截止,UC又按上述规律下降,如此周而复始,形成了周期性得电容器充电放电过程、在这个过程中,二极管D并不就是在整个半周内都导通得,从图上可以瞧到二极管D只在t3到t4段内导通并向电容器充电。由于电容器得电压不能突变,故在这一小段时间内,它可以被瞧成就是一个反电动势(类似蓄电池)、 由电容两端得电压不能突变得特点,达到输出波形趋于平滑得目得、经滤波后得输出波形如图2。1-5所示。 四、实验内容及观测现象记录 半波整流 整流前 时间格 5ms 电压格5 整流后 时间格 5ms 电压格5 电阻2Ω电容1uF,35V 2全波整流

整流电路、滤波电路及稳压电路

第七章整流电路、滤波电路及稳压电路 知识目标 1.掌握单相桥式整流电路的结构和工作原理。 2.了解电容滤波电路和电感滤波电路的作用。 3.了解稳压电路的工作原理和特点。 4.了解集成稳压器的使用方法。 技能目标 1.掌握单相桥式整流电路。 2.掌握集成稳压器的基本使用方法和连接方法。 3.能够使用万用表测量电压,能够使用双踪示波器观察测试波形。 4.能够根据直流稳压电源框架组装直流稳压电源。 第一节整流电路 一、整流与整流电路 利用二极管的单向导电性可以将交流电转换为直流电,这一过程称为整流,这种电路就称为整流电路。 常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。 二、单相桥式整流电路的结构和特点 单相桥式整流电路利用整流二极管的单向导电性,将交流电变成单向脉动直流电,其组成结构如图7-1所示。 图7-1单相桥式整流电路 图7-1中,T r表示电源变压器,作用是将交流电网电压u1变成整流电路要求的交流电压;R L是直流供电的负载电阻;4只整流二极管VD1~VD4依次接成电桥的形式,故称桥式整流电路。 桥式整流电路的特点是:输出电压的直流成分得到提高,脉冲成分被降低,每只整流二极管承受的最大反向电压较小,变压器的利用效率高,因此被广泛使用。 单相桥式整流电路的实现 在实际应用中,单相桥式整流电路可以用四个独立的整流二极管实现,也可以用集成器件“桥堆”来实现。

图7-2所示为单相桥式整流电路的习惯简化画法。 图7-2单相桥式整流电路的习惯简化画法 三、单相桥式整流电路的工作原理 图7-3单相桥式整流电路波形 在图7-3单相桥式整流电路波形中,在u的正半周时,u2>0时,VD1、VD4导通,VD2、VD3截止,故有图示i D1(i D4)的波形; 同样,在u1的负半周时,u2<0时,VD1、VD4截止VD2、VD3导通,故有电流i D2(i D3)。 可见在u的正、负半周均有电流流过负载电阻R L,且电流方向一致,综合得到u o(i o)的波形。 低音炮音箱 如图7-4所示,日常生活中使用的低音炮音箱,有些采用了专业的桥式整流技术,通过内置的桥式整流电路,使得低频带通电路的信号顺畅与稳定,可以使声音更加纯净。 图7-4低音炮音箱 第二节滤波电路 经过整流电路后的输出电压已经是单相的直流电压,但是其中含有直流和交流的成分,电压的大小仍有变化,这种直流电称为脉动直流电。对于某些工作(如蓄电池充电),脉动电流已经可以满足要求,但是对于大多数电子设备,需要平滑的直流电,故整流电路后面都要接滤波电路,尽量减小交流成分,以减小整流电压的脉动程度,适合稳压电路的需要,这就

LC滤波电路分析

LC滤波器具有结构简单、设备投资少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,应用很广泛。LC滤波器又分为单调谐滤波器、高通滤波器、双调谐滤波器及三调谐滤波器等几种。 LC滤波主要是电感的电阻小,直流损耗小.对交流电的感抗大,滤波效果好.缺点是体积大,笨重.成本高.用在要求高的电源电路中. RC滤波中的电阻要消耗一部分直流电压,R不能取得很大,用在电流小要求不高的电路 中.RC体积小,成本低.滤波效果不如LC电路 LC滤波器的组成 LC滤波器一般是由滤波电抗器、电容器和电阻器适当组合而成,与谐波源并联,除起滤波作用外,还兼顾无功补偿的需要; LC 滤波的单相桥式整流网侧谐波分析 摘要: 对LC 滤波的单相桥式整流电路作了较深入的理论分析, 得到了与谐波有关的各项性能指标 和谐波含量的表达式及关系曲线, 仿真结果验证了所得结论的正确性。 1 引言 许多电力电子装置含有由直流电压源供电的逆变或斩波电路。在这类装置中直流电压源大多是由电网交流电源整流后, 再经并联有大电容的滤波电路滤波得到的。滤波电容的引入造成了这类装置网侧电流的较大畸变。近年来,这类装置越多地投入使用(如各种电压型交2直2交变频装置、直流斩波调速装置、开关电源及不间断电源等) , 其网侧谐波问题逐渐引起了人们的关注。对其网侧谐波进行深入的分析是一项有意义的工作。 以往对整流电路分析大多针对电感滤波型整流电路, 个别对含有滤波电容的整流电路也只是作了一些定性分析。作者曾对电容滤波型整流电路作了较深入的分析, 但分析中没有考虑电网电抗的影响, 然而当电网电抗影响不能忽略时必须进一步分析研究。另一方面,在并联电容前串一小电感以抑制电流冲击引起的畸变, 这种电路一般称为LC 滤波整流电路。可证明, 这种情况在一定条件下与电容滤波型整流电路考虑电网电抗的情况是完全等效的。 本文在考虑电网电抗影响情况下, 对LC滤波单相桥式整流电路的网侧谐波进行较深入的定性和定量分析, 给出网侧电流谐波含量和某些性能指标与电路参数的关系表达式及关系曲线, 分析电路参数对电流谐波成分和各项性能指标的影响, 仿真结果验证了结论的正确性。 2 电路模型及直流电流工作方式 在由直流电压源供电的装置中, 输出电压幅值可由逆变电路或斩波电路来调节, 因此其整流电路由二极管组成是常见的情况。文中的分析即针对二极管单相桥式整流电路。图1 是分析所采用的电路模型和电压、电流波形,C 是滤波电容,L 是抑制电流冲击的电感。稳态时逆变或斩波电路消耗的直流平均电流一定, 所以可用电阻模型代表逆变或斩波电路。 在图 1 中若L 取值由小变大(以至无穷大) , C 取值由大变小, 则整流电路负载由容性 逐渐变为感性, 直流侧充电电流 id 由断续方式1 经断续方式2 变成连续方式, 如图2 所示。因 是二极管整流, 所以不论是哪种方式, 二极管VD1和VD4只能在电压正半周时导通, 而VD2和 VD3只能在电压负半周时导通。在断续方式 1中, id 在电源电压过零前即为零, VD1、 VD4和 VD2、 VD3间不发生换相过程; 在断续方式 2 中,电源电压过零时 id 未降到零, 两组二极管间发

整流滤波稳压电路看不懂你砍我

整流、滤波、稳压电路看不懂你砍我 好久的电路原理说明,终于能够看懂整流滤波稳压电路了,分享一下。 一、整流与滤波电路 整流电路的任务是利用二极管的单向导电性,把正、负交变的50Hz电网电压变成单方向脉动的直流电压。 整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压和电流,由于后者含有较大的交流成分,通常还需在整流电路的输出端接入滤波电路,以滤除交流分量,从而得到平滑的直流电压。

由波形可知: 1.开关S打开时,电容两端电压为变压器付边的最大值。 2 .开关S闭合,即为电容滤波电阻负载,当变压器付边电压大于电容上电压时 ,电容充电,输出电压升高,当时电容放电,输出下降。如此充电快,放电慢的不断反复,在负载上将得到比较平滑的输出电压。当负载电阻越大时,放电越慢,纹波电压越小,负载电阻小时,放电快,纹波大,而且输出电压低。 为此有三种情况下的输出电压估算值: 1)电容滤波,负载开路时。 2)无电容滤波,电阻负载时,输出电压平均值为: 。

3)电容滤波,电阻负载时通常用下式进行估算,通常按 估算。 为确保二极管安全工作,要求:不同电子设备要求其电源电压的平滑程度不同,为此可采用不同的滤波电路。常见的有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路(两个或两个以上滤波元件组成)。 二、线性串联型稳压电路 整流滤波后的电压是不稳压的,在电网电压或负载变化时,该电压都会产生变化,而且纹波电压又大。所以,整流滤波后,还须经过稳压电路,才能使输出电压在一定的范围内稳定不变。

1.稳压电路(电源)的主要性能指标 输出的稳定电压值Vo,最大输出电流Imax,输出纹波电压V~,稳压系数(电压调整率),该值越小,稳定性越好。 输出电阻(内阻),,内阻越小越好。 2.串联型稳压电路的基本结构基本思路: 串联型:

十个精密整流电路的详细分析

图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益 分析: 当Ui>0时,分析各点电压正负关系可知D1截止,D2导通,R1,R2和A1构成了反向比例运算器,增益为-1,R4,R3,R5和A2构成了反向求和电路,通过R4的支路的增益为-1,通过R3支路的增益为-2,等效框图如下: 当Ui>0时,最终放大倍数为1,输入阻抗为R1||R4。 当Ui<0时,分析各点电压的正负关系可知,D1导通,D2截止,A1的作用导致R2左端电压钳位在0V ,A2的反馈导致R3右端电压钳位在0V ,所以R2、R3支路两端电位相等,无电流通过,R4,R5和A2构成反向比例运算器,增益为-1,输入阻抗仍为R1||R4。 因此,此电路的输出等于输入的绝对值。 此电路的优点:输入阻抗恒等于R1||R4,输入阻抗低,调节R5可调节此电路的增益大小,在R5上并联电容可实现滤波功能。 此电路适用低频电路,当频率大时,输出电压产生偏移,且输入电压接近0V 时,输出电压失真,二极管的选型也非常重要,需选导通压降大些的。输入信号小时,也会影响最终输出。

图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2 图2 四个二极管型 分析: 当Ui>0时,根据各点电压正负情况可知D1,D4导通,D2,D3截止,A1的作用导致R2左端电压钳位在0V,R3上无电流通过,所以无压降,Uo=Ui 当Ui<0时,根据各点电压正负情况可知D1,D4截止,D2、D3导通,A1为反向比例运算器,增益为-R2/R1,A2为电压跟随器,所以输出电压为Uo=-Ui。 此电路采用两个运放分别处理正电压和负电压的情况,所以R1和R2需配对,否则输入为负电压时电路增益不为1,。R3阻值不重要,但不能太小,否则输入为负电压时A1需向R3提供较大的电流,该电路的输入阻抗为R1。 当电压过零时,A1,A2的输出电压会发生突变,因此当频率较大时,会影响结果的输出,可选用高速型运放。

浙大版电工电子学实验报告18直流稳压电源

实验报告 课程名称:电工电子学实验指导老师:实验名称:直流稳压电源 一、实验目的 1.掌握单相半波及桥式整流电路的工作原理。 2.观察几种常用滤波电路的效果。 3.掌握集成稳压器的工作原理和使用方法。 二、主要仪器设备 1.XJ4318型双踪示波器。 2.DF2172B型交流毫伏表。 3.MS8200G型数字万用表。 4.MDZ—2型模拟电子技术实验箱。 5.单级放大、集成稳压实验板。 三、实验内容 1.单相整流、滤波电路 取变压器二次侧电压15V挡作为整流电路的输入电压U2,并实测U2的值。负载电阻R L=240Ω,完成表18-1所给各电路的连接和测量。(注:以下各波形图均在示波器DC挡测得) 表18-1 (R L=240Ω,U2=13.5V) 电路图 测量结果计算值U L/V /V U ~ L u L波形γ6.22 7.3 1.174 14.08 2.6 0.185 专业:应用生物科学 姓名: 学号:__ _ 日期: 地点:

16.20 0.61 0.038 15.45 0.44 0.028 11.89 5.7 0.479 16.30 1.3 0.080 16.96 0.97 0.057 16.16 0.183 0.011

2.集成稳压电路 (1)取变压器二次侧电压15V 挡作为整流电路的输入电压U 2,按图18-2连接好电路,改变负载电阻值R L ,完成表18-2的测量。(注:以下各波形图均在示波器DC 挡测得) 图18-2 整流、滤波、稳压电路 表18-2 (U 2=14V) 负载 测量结果 R L /Ω U L /V /V U ~ L I L /mA u L 波形 ∞ 11.98 0.004 0 240 11.97 0.008 0.050 120 11.95 0.02 0.100 (2)取负载电阻R L =120Ω不变,改变图18-2电路输入电压U 2(调变压器二次侧抽头),完成表18-3的测量。(注:以下各波形图均在示波器DC 挡测得)

单相桥式整流、滤波电路教案

课题:单相桥式整流、滤波电路 课型:讲练结合 一、学习目标 (一)职业技能: 1.掌握电路接线的基本技能,能完成单相整流滤波电路的搭建 2.学会用示波器观察单相桥式整流、滤波电路电压波形并比较整流与滤波前后的波形。 3.能正确使用双踪示波器和万用表完成对单相整流滤波电路的测试 (二)职业知识: 1 ?理解整流的含义,熟悉几种典型的整流电路 2?理解整流电路的工作原理,熟练掌握其相应的计算 及二极管的选用原则 3?理解滤波的概念,了解常用的滤波方式 4.理解电容滤波的工作原理,掌握滤波电容的选择要求(三)职业道德与情感: 1通过电路接线与搭建,提高学生排除常见故障的能力 2.提高学生分析问题和解决问题的能力 二、工作任务单 【任务一】单相整流滤波电路的接线搭建

【任务二】单相整流电路的分析 【任务三】单相整流电路的测试 【任务四】单相整流滤波电路的测试和识读 三、预备实践知识 1.电路接线的基本技能 2.双踪示波器和万用表的使用方法 四、预备理论知识 1.整流的含义及整流电路的工作原理 2.滤波的概念和滤波电路的工作原理 3.二极管和滤波电容的选用原则 五、教学重点、难点: 重点:单相桥式整流、滤波电路的工作原理与参数计算难点:单相桥式整流、滤波电路的工作原理 六、【知识回顾】 1.二极管的特性是_________________ O 2.理想二极管是指___________________ o 3.单相半波整流电路变压器次级输出电压和负载的电压U。的关系是什么? 七、教学过程: 引子:上一堂课我们讲述了单相半波整流滤波电

路,大家发现半波整流,只能整出上半个波形,电源利用率低,脉动大,效果不是很好,脉动虽有所减少,但依然存在,那么怎样才能提高电源的利用率呢?如

关于整流滤波电路的设计分析

EDA实训报告 学校:云南国防工业职业技术学院 学院:机械电子工程学院 姓名:王文 学号:20111106144 组员:何文伟寸寿启陈晓东马联清 组长:王文 指导老师:宋昭君 2012-12-21

一,关于整流滤波电路的分析: 为了保证功放板的音质,电源变压器的输出功率不得低于80W,输出电压为2*25V,滤波电容采用2个2200UF/25V电解电容并联,正负电源共用4个 2200UF/25V的电容,两个104的独石电容是高频滤波电容,有利于放大器的音质。 二,关于衰减式调音电路的分析: 上图为调音电路的一部分详细电路图请看附图部分:高音、低音分开调节:C23、C24、RP3构成高音调节器,R12、R13、C21、C22、RP2构成低音调节器。RP3顺时针旋转时高音提升,逆时针旋转时高音衰减。RP2顺时针旋转时低音提升,逆时针旋转时低音衰减。组成音调电路的元件值必须满足下列关系: (1)R12≥R13; (2)RP2和RP3的阻值远大于R12、R13;

(3) 与有关电阻相比,C23、C24的容抗在高频时足够小,在中、低频时足够大;而C21、C22的容抗则在高、中频时足够小,在低频时足够大。C23、C24能让高频信号通过,但不让中、低频信号通过;而C21、C22则让高、中频信号都通过,但不让低频信号通过。 只有满足上述条件,衰减式音调控制电路才有足够的调节范围,并且RP2、RP3分别只对高音、低音起调节作用,调节时中音的增益基本不变,其值约等于 R13/R12。 R12与R13的比值越大,高、低音的调节范围就越宽,但此时中音的衰减也越大。改变R12或R13后,如要保持原来的控制特性,有关电容器的容量也要作相应改变,为了避免高、低音调节时互相牵制,有的衰减式音调电路还加进了隔离电阻。作衰减式音调调节的电位器宜用指数型(Z型),此时,频响平直的位置大致在电位器的机械中点。 三,LM1875主要参数: 电压范围:16~60V 静态电流:50MmA 输出功率:25W 谐波失真:<0.02%,当f=1kHz,RL=8Ω,P0=20W时 额定增益:26dB,当f=1kHz时 工作电压:±25V 转换速率:18V/μS

(完整版)直流稳压电源电路的设计实验报告

直流稳压电源电路的设计实验报告 一、实验目的 1、了解直流稳压电源的工作原理。 2、设计直流稳压电路,要求输入电压:220V市电,50Hz,用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V~+12V连续可调的直流稳压电源电路,两组输出电流分别I O≥500mA。 3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。 二、实验线路及原理 1、实验原理 (1)直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如下: 图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换 其中: 1)电源变压器:是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定,变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n,式中n是变压器的效率。 2)整流电路:利用单向导电元件,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。 3)滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。滤波电路滤除较大的波纹成分,输出波纹较小的直流电压U1。 4)稳压电路:其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化,会引起其电流有较大变化这一特点,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。 (2)整流电路 常采用二极管单相全波整流电路,电路如图2-2所示。在u2的正半周内,二极管D1、D2导通,D3、D4截止;u2的负半周内,D3、D4导通,D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。电路的输出波形如图2-3所示。 t

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