文档介绍：第7章直流稳压电路
整流电路
滤波电路
稳压电路
开关型稳压电路
实训: 整流滤波电路的Multisim仿真测试
将交流电变为直流电的过程,称为整流。利用半导体二极管的单向导电性可以组成整流电路。此电路简单、方便、经济,下面着重分析各种整流电路的工作原理和特点。
单相半波整流电路如图7-2所示。它是最简单的整流电路,由整流变压器、整流二极管VD及负载电阻RL组成。其中u1,u2分别为整流变压器的原边和副边交流电压。电路的工作情况如下:
设变压器副边电压为
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图7-2中,在u2的正半周( )期间,a端为正,b端为负,二极管因正向电压作用而导通。电流从a端流出,经二极管VD流过负载电阻RL回到b端。如果略去二极管的正向压降,则在负载RL两端的电压u0就等于u2。其电流、电压波形如图7-3(b)、(c)所示。
在u2的负半周( )期间,a端为负,b端为正,二极管承受反向电压而截止,负载中没有电流,故u2=0。这时,二极管承受了全部u2,其波形如图7-3(d)所示。
尽管u2是交变的,但因二极管的单向导电作用,使得负载上的电流io和电压uo都是单一方向。这种电路只有在u2的半个周期内负载上才有电流,故称为半波整流电路。
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(1)负载上的直流电压和电流
负载上的直流输出电压UO和直流电流IO都是指一个周期内的平均值,由于负载电压uo为半波脉动,在整个周期中负载电压平均值
负载上的电流平均值为
(2)整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压
由于二极管与负载串联,所以,流经二极管的电流平均值就是流经负载电阻RL的电流平均值,
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即:
二极管截止时承受的最高反向电压就是整流变压器副边交流电压u2的最大值,即:
根据ID和URM可以选择合适的整流二极管。
半波整流电路结构简单,但只利用交流电压半个周期,直流输出电压低,波动大,整流效率低。
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单相半波整流的缺点是只利用了电源电压的半个周期,同时整流电压的脉动较大。为了克服这些缺点,常采用全波整流电路,其中最常用的是单相桥式整流电路。
单相桥式整流电路是由4个整流二极管接成电桥的形式构成,如图7-4(a)所示。图7-4(b)所示为单相桥式整流电路的一种简便画法。
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单相桥式整流电路的工作情况如下:
设整流变压器副边电压为:
当u2为正半周( )时,其极性为上正下负,即a点电位高于b点电位,二极管VD1,VD3因承受正向电压而导通,VD2,VD4因承受反向电压而截止。此时电流的路径为: 如图7-5(a)所示。
当u2为负半周( )时,其极性为上负下正,即a点电位低于b点电位,二极管VD2,VD4因承受正向电压而导通,VD1,VD3因承受反向电压而截止。
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此时电流的路径为: ,如图7-5(b)所示。
从上分析可见,无论电压u2是在正半周还是在负半周,负载电阻RL上都有相同方向的电流流过,因此在负载电阻RL得到的是单向脉动电压和电流。忽略二极管导通时的正向压降,则单相桥式整流电路的波形如图7-6所示。
(1)负载上的电压平均值和电流平均值。
单相桥式整流电压的平均值为:
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流过负载电阻RL的电流平均值为:
(2)整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压
因为桥式整流电路中每两个二极管串联导通半个周期,所以流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半,即:
每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值,即:
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(3)整流变压器副边电压有效值和电流有效值。
整流变压器副边电压有效值为:
整流变压器副边电流有效值为:
除了用分立组件组成桥式整流电路外,现在半导体器件厂已将整流二极管封装在一起,制造成单相整流桥模块,这些模块只有输入交流和输出直流引脚,减少了接线,提高了电路工作的可靠性,使用起来非常方便。单相整流桥模块的外形如图7-7所示。
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