整流滤波全桥电路课件.ppt

1、直流稳压电源的直流稳压电源的整流滤波电路整流滤波电路直流稳压电源的电路图直流稳压电源的电路图 电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路 整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转转变为平滑的直流电压变为平滑的直流电压u4。稳稳压电路压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,

2、保持输出电压保持输出电压uo的稳的稳定。定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能整流电路的任务：整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。把交流电压转变为直流脉动的电压。一、单相整流电路一、单相整流电路常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。电阻为零，反向电阻为无穷大。1、单相半波整流电路的工作原理、单相半波整流电路的工作原理u2 0 时，二极管导通。时，

3、二极管导通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正向压忽略二极管正向压降：降：uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2RLD4A输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2tt桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLuoAB几种常见的硅整流桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+A C -+-+-4 、整流电路的主要参数、整流电路的主要参数 1

4、.整流输出电压平均值（整流输出电压平均值（Uo）全波整流时，负载电压全波整流时，负载电压 Uo的平均值为的平均值为:ooU.tduU2029021负载上的负载上的(平均平均)电流电流:LLRU.I290（1）整流输出电压的平均值与脉动系数）整流输出电压的平均值与脉动系数整流输出电压的平均值整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数和输出电压的脉动系数S是衡量整流电路性能是衡量整流电路性能的两个主要指标。的两个主要指标。S定义：定义：整流输出电压的基波峰值整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值与平均值Uo之比。之比。2.脉动系数脉动系数6703222324221.UUUUSomo用傅氏级数对全

5、波整流的输出用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得分解后可得:)6cos3544cos1542cos342(22tttUuo平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。是选择整流管的主要依据。LoDRU.II24502122UURM例如：例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：（2）平均电流与反向峰值电压）平

6、均电流与反向峰值电压5、倍压整流电路的工作原理倍压整流电路的工作原理（一）二倍压整流电路（一）二倍压整流电路u2的正半周时：的正半周时：D1导通，导通，D2截止，理想情况下，电截止，理想情况下，电容容C1的电压充到：的电压充到：22Uu2的负半周时：的负半周时：D2导通，导通，D1截止，理想情况下，电截止，理想情况下，电容容C2的电压充到：的电压充到：22U负载上的电压：负载上的电压：222Uuo+u1u2+D1C2C1D2uoRL+22U（二）多倍压整流电路（二）多倍压整流电路+222Uu2的第一个正半周：的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，构成回路，C1充电到：充电到：22Uu2的第

7、一个负半周：的第一个负半周：u2、C2、D2、C1构成回路，构成回路，C2充电到：充电到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6+22U+222U+222U+222U+222U+222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：的第二个正半周：u2、C1、C3、D3、C2构成回路，构成回路，C1补充电荷补充电荷，C3充电到：充电到：222Uu2的第二个负半周：的第二个负半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1构成回路，构成回路，C2补充补充电荷，电荷，C4充电到：充电到：222U把电容接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍把电容接在

8、相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。压直流输出。二、滤波电路二、滤波电路滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联，或电感与负载并联，或电感与负载RL串串联。联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压原理：原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或通过或通过电感电感中的电流中的电流)不能不能突变的特性突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。（一）电容滤波电路（一）电容滤波电路

9、（1）未加滤波电容的情形V1311.13V 50Hz 0DegD1DIODE_VIRTUALR11kohmC147uF（1）加入滤波电容的情形单向桥式整流电容滤波电路如图所示。单向桥式整流电容滤波电路如图所示。（一）全波整流电容滤波（一）全波整流电容滤波桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+1.RL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接通时刻接通电源电源t1整流电路为电容整流电路为电容充电充电充电结束充电结束没有电容时的没有电容时的输出波形输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+2.RL接入（

10、且接入（且RLC较大）时较大）时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot电容通过电容通过RL放电，在整流放电，在整流电路电压小于电容电压时电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路，二极管截止，整流电路不为电容充电，不为电容充电，uo会逐渐会逐渐下降。下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+u2tuot只有整流电路输出电压大只有整流电路输出电压大于于uo时，才有充电电流时，才有充电电流iD。因此整流电路的输出电。因此整流电路的输出电流是脉冲波。流是脉冲波。整流电路的输出整流电路的输出电流电流iDau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+iD可见，采用电容滤波时，可见

11、，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。整流管的导通角较小。u2tuot电容充电时，电容电压滞电容充电时，电容电压滞后于后于u2。整流电路的输出整流电路的输出电流电流RLC越小，输出电压越低越小，输出电压越低。3.RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (考虑整流电路内阻考虑整流电路内阻)au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+一般取一般取2)53(TCRLd(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2。(2)流过二极管瞬时电流很大。流过二极管瞬时电流很大。RLC 越大越大 Uo越高越高 负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短整流管导电时

12、间越短 iD的峰值电的峰值电流越大流越大故一般选管时，取故一般选管时，取LoLDFRUII21)32(2)32(（二）电容滤波电路的特点（二）电容滤波电路的特点(1)输出电压输出电压 Uo与放电时间常数与放电时间常数 RLC 有关。有关。RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo(平均值平均值)愈大愈大输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻 RL 或或 C 的变化而改变的变化而改变,Uo 和和S 也随之改变。也随之改变。如如:RL 愈小愈小(IL 越大越大),Uo下降多下降多,S 增大。增大。结论：结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不电容滤波电路适用于输出电压

13、较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。大的场合。(3)输出特性输出特性(外特性外特性)uo电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20IL（二）电感滤波（二）电感滤波电路结构电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤就构成了电感滤波电路。波电路。电感滤波电路电感滤波电路u2u1RLLuo1、滤波原理、滤波原理对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流

14、电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo（三）（三）其他形式的滤波电路其他形式的滤波电路改善滤波特性的方法：改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：采取多级滤波。如：L-C 型滤波电路：型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。在电感滤波后面再接一电容。RC 型滤波电路：型滤波电路：在电容滤波后再接一级在电容滤波后再接一级RC滤波电路。滤波电路。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。LC 型滤波电路：型滤波电路：在电容滤波后面再接在电容滤波后面再接L-C 型型滤波电路。滤波电路。uoRu2u1C1C2uo1 RL1、RC 型滤波电路型滤波电路2、L-C 型滤波电路型滤波电路u2u1LuoCRLuo13、LC 型滤波电路型滤波电路u2u1LuoC2RLuo1C1显然，显然，LC 型滤波电路输出电压的脉动系数比只有型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波滤波时更小，时更小，波形更加平滑波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较；由于在输入端接入了电容，因而较只有只有LC滤波时，滤波时，提高了输出电压提高了输出电压。