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。

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上取得上正下负的电压；e2b对D2为反向电压，D2不导通（见图5-4（b）。

在π-2π时刻内，e2b对D2为正向电压，D2导通，在R fz 上取得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连番导电，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（b ）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 ＝，比半波整流时大一倍）。

图5-3所示的全波整滤电路，需要变压器有一个使两头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，每只整流二极管经受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能经受较高电压的二极管。

图5-5（a ）为桥式整流电路图，（b）图为其简化画法。

三、桥式整流电路桥式整流电路是利用最多的一种整流电路。

这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优势，而同时在必然程度上克服了它的缺点。

桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。

电路中组成e2、Dl、R fz、D3通电回路，在R fz，上形成上正下负的半波整洗电压，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。

电路中组成e2、D2R fz、D4通电回路，一样在R fz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

上述工作状态别离如图5-6（A）（B）所示。

如此重复下去，结果在R fz，上便取得全波整流电压。

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经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！需要专门指出的是，二极管作为整流元件，要依照不同的整流方式和负载大小加以选择。

如选择不妥，那么或不能平安工作，乃至烧了管子；或牛鼎烹鸡，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形下，若是手头没有经受高电压或整定大电滤的整流元件，能够把二极管串联或并联起来利用。

图5-7 示出了二极管并联的情形：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。

可是，在实际并联运历时"，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一样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形。

显然在理想条件下，有几尽管子串联，每尽管子经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，会造成电压分派不均：内阻大的二极管，有可能由于电压太高而被击穿，并由此引发连锁反映，逐个把二极管击穿。

在二极管上并联的电阻R，能够使电压分派均匀。

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通过二极管整流以后，方向单一了，可是大小（电流强度）仍是处在不断地转变当中。

这种脉动直流一样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滑腻的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这即是滤波。

换句话说，滤波的任务，确实是把整流器输出电压中的波动成份尽可能地减小，改造成接近恒稳的直流电。

一、电容滤波电容器是一个贮存电能的仓库。

在电路中，当有电压加到电容器两头的时候，便对电容器充电，把电能贮存在电容器中；当外加电压失去（或降低）以后，电容器将把贮存的电能再放出来。

充电的时候，电容器两头的电压慢慢升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两头的电压慢慢降低，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刻越长。

这种电容带两头电压不能突变的特性，正好能够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）所示半波整施情形说明电容滤波的工作进程。

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达到最大值以后慢慢下降；而电容器两头电压不能突然转变，仍然维持较高电压。

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两头（即负载电阻R fz：两头）便维持了一个较平稳的电压，在波形图上呈现出比较滑腻的波形。

图5-10（a）（b）中别离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，滤波成效越好，输出波形越趋于滑腻，输出电压也越高。

可是，电容量达到必然值以后，再加大电容量对提高滤波成效已无明显作用。

通常应依照负载电用和输出电说的大小选择最正确电容量。

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。

电容器的耐压值一样取的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、输出电流2A左右1A左右-1A左右-0.5A100-50mA50mA以下滤波电容4000u2000u1000u500u200u-500u200u表二、输入交流电压（有效值）负载开路时的输出电压带负载时的输出电压每管承受的最大反向电压半波整流全波整流桥式整流E2E2+E2E2约约约采纳电容滤波的整流电路，输出电压随时出电流转变较大，这关于转变负载（如乙类推挽电路）来讲是很不利的。

二、电感滤波利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，能够用带铁芯的线圈做成滤波器。

电磁滤波输出电压较低，相输出电压波动小，随负载转变也很小，适用于负载电流较大的场合。

三、复式滤波器。

把电容按在负载并联支路，把电感或电阻接在串联支路，能够组成复式滤波器，达到更佳的滤波成效口这种电路的形状很象字母π，因此又叫π型滤波器。

图5－12所示是由电磁与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，几乎没有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。

可是，这种滤波器由于电感体积和重量大（高频时可减小），比较笨重，本钱也较高，一样情形下利用得不多。

由电阻与电容组成的RC滤波器示于图5－13中。

这种复式滤波器结构简单，能兼起降压、限流作用，滤波效能也较高，是最后用的一种滤波器。

上述两种复式滤波器，由于接有电容，带负载能力都较差.第三节倍压整流电路在一些需用高电压、小电流的地址，常常利用倍压整流电路。

倍压整流，能够把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。

倍压整流电路一样按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。

图5一14是二倍压整流电路。

电路由变压器B、两个整流二极管D1、D2及两个电容器C一、C2组成。

其工作原理如下：e2正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2截止，电流通过D1对C1充电，将电容Cl上的电压充到接近e2的峰值，并大体维持不变。

e2为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，Dl截止。

现在，Cl上的电压Uc1＝与电源电压e2串联相加，电流经D2对电容C2充电，充电电压Uc2＝e2峰值＋1．2E2≈。

如此反复充电，C2上的电压就大体上是了。

它的值是变压器电级电压的二倍，因此叫做二倍压整流电路。

在实际电路中，负载上的电压Usc= 。

整流二极管D1和D2所经受的最高反向电压均为。

电容器上的直流电压Uc1=，Uc2=。

能够据此设计电路和选择元件。

在二倍压整流电路的基础上，再加一个整流二极管D3和－个滤波电容器C3，就能够够组成三倍压整流电路，如图5-15所示。

三倍压整流电路的工作原理是：在e2的第一个半周和第二个半周与二倍压整流电路相同，即C1上的电压被充电到接，C2上的电压被充电到接近。

当第三个半周时，D1、D3导通，D2截止，电流除经D1给C1充电外，又经D3给C3充电， C3上的充电电压Uc3=e2峰值＋Uc2一Uc1≈如此，在RFZ，，上就能够够输出直流电压Usc＝Uc1i＋Uc3≈＋＝3√2 E。