整流、滤波与稳压电路课件

电工电子技术与技能（非电类少学时）电工电子技术与技能（非电类少学时）中等职业教育课程改革国家规划新教材配套多媒体资源1电工电子技术与技能（非电类少学时）中等职业教育课程改革国家规12 整流、滤波及稳压电路12.1整流电路整流电路12.2滤波电路滤波电路12.3晶晶闸管管单相可控整流相可控整流电路路*12.4稳压电路路1234212 整流、滤波及稳压电路12.1整流电路12.2滤波电路1.作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流电变作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流电变换成直流电的电路。换成直流电的电路。2.单相桥式整流电路由变压器、四只接成电桥形式的二极管和负载单相桥式整流电路由变压器、四只接成电桥形式的二极管和负载电阻组成。电阻组成。12.1 整流电路整流电路电源变压器电源变压器Tr起降起降压、隔离市电电源的压、隔离市电电源的作用。作用。二极管二极管VD1 VD4起起整流作用，所以称为整流作用，所以称为整流元件。整流元件。整流电路的负载电整流电路的负载电阻为阻为RL。图图12.1桥式整流电路及整流波形桥式整流电路及整流波形 31.作用：整流电路是利用二极管或晶闸管的单向导电性将交流12.1 整流电路整流电路3.桥式整流电路的工作原理桥式整流电路的工作原理（1）输入电压为正半周时，）输入电压为正半周时，A点电位最高，点电位最高，B点电位最低。点电位最低。VD1和和VD3正向偏置导通，正向偏置导通，VD2 和和VD4反向偏置截止。电流通路为：反向偏置截止。电流通路为：AVD1RLVD3B。（2）输入电压为负半周时，）输入电压为负半周时，B点电位最高，点电位最高，A点电位最低。点电位最低。VD2和和VD4正向偏置导通，正向偏置导通，VD1和和VD3反向偏置截止。电流通路为：反向偏置截止。电流通路为：BVD2RLVD4A。（3）无论输入电压是正半周还是负半周，通过负载）无论输入电压是正半周还是负半周，通过负载RL的电流方向始终的电流方向始终是从上向下的，波形如图是从上向下的，波形如图12.1（b）所示。）所示。412.1 整流电路3.桥式整流电路的工作原理（1）输入电压4数学表达式数学表达式（1）负载上得到的电压）负载上得到的电压 Uo 是输出电压波形在一个周期中的平均值是输出电压波形在一个周期中的平均值:（2）流过负载的电流：）流过负载的电流：（3）流过每个二极管的平均电流：）流过每个二极管的平均电流：（4）每个二极管承受的反向电压最大值：）每个二极管承受的反向电压最大值：12.1 整流电路整流电路（12.1）（12.2）（12.3）（12.4）54数学表达式（1）负载上得到的电压 Uo 是输出电压波形 例例 某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220 V 交流交流电，需要整流输出的电压为电，需要整流输出的电压为 6 V，电流为，电流为 25 mA，试求整流二极，试求整流二极管参数。管参数。12.1 整流电路整流电路6例某电气设备采用桥式整流电路整流，电源电压为220 V12.2 滤波电路滤波电路u观察与思考观察与思考712.2 滤波电路观察与思考7整整流流电电路路输输出出电电压压向向负负载载供供电电的的同同时时，也也给给电电容容充充电电。利利用用电电容容器的充、放电特性，使输出电压平滑。器的充、放电特性，使输出电压平滑。u1u212.2.1 电容滤波电路电容滤波电路图图12.4桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路 8整流电路输出电压向负载供电的同时，也给电容充电。利用电容12.2.1 电容滤波电路电容滤波电路2工作原理工作原理 整流输出的电压在向负载供电的同时，也给电容器充电。当充整流输出的电压在向负载供电的同时，也给电容器充电。当充电电压达到最大值电电压达到最大值 后，后，u2开始下降，电容器开始向负载电阻放开始下降，电容器开始向负载电阻放电。如果滤波电容足够大，而负载的电阻值又不太小的情况下，不电。如果滤波电容足够大，而负载的电阻值又不太小的情况下，不但使输出电压的波形变得平滑，而且输出电压但使输出电压的波形变得平滑，而且输出电压Uo的平均值增大。的平均值增大。只要选择合适的电容器容量只要选择合适的电容器容量C和负载电阻和负载电阻RL的阻值就可得到良的阻值就可得到良好的滤波效果。图好的滤波效果。图12.4（b）中曲线）中曲线3、2、1是对应不同容量滤波电是对应不同容量滤波电容的曲线。在曲线容的曲线。在曲线2时，负载两端电压的平均值估算时，负载两端电压的平均值估算 Uo=1.2U23电容滤波电路负载变化不宜过大、无法向负载提供较大的电流电容滤波电路负载变化不宜过大、无法向负载提供较大的电流912.2.1 电容滤波电路2工作原理9 电感对整流电路输出电压中的交流成电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻抗，对直流成分感抗为零，分呈现较大的阻抗，对直流成分感抗为零，因此，交流成分基本都降落在电感线圈上，因此，交流成分基本都降落在电感线圈上，而直流成分则降压在负载电阻上，从而负而直流成分则降压在负载电阻上，从而负载上得到平滑的直流电。载上得到平滑的直流电。负载两端电压的平均值与桥式整流电路同，为负载两端电压的平均值与桥式整流电路同，为Uo=0.9U2电感元件体积大，结构复杂，自身电阻也会引起直流电压和功率损失。电感元件体积大，结构复杂，自身电阻也会引起直流电压和功率损失。它适同于负载电流要求较大且负载变化大的场合。它适同于负载电流要求较大且负载变化大的场合。12.2.2电感滤波电路电感滤波电路10 电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，构构成多级成多级滤波电路。滤波电路。当当负负载载电电阻阻 RL 较较大大时时，用用电电阻阻 R 代代替替体体积积大大的的电电感感 L，也也可可得得到到较好的滤波效果。较好的滤波效果。(a)为为电电容容、电电感感构构成成的的 型型滤滤波波电电路路，(b)为为电电阻阻、电电容容组组成成的的 型滤波电路。型滤波电路。12.2.3多级滤波电路多级滤波电路图12.6 型滤波电路 11为得到更好的滤波效果，将电感滤波和电容滤波混合使用，构成用晶闸管取代桥式整流电路中两用晶闸管取代桥式整流电路中两个桥臂的整流二极管。个桥臂的整流二极管。通通过过改改变变晶晶闸闸管管触触发发脉脉冲冲 uG的的控控制制角角 ，以以改改变变晶晶闸闸管管的的导导通通角角度度 ，从从而而控控制制整流输出电压的大小整流输出电压的大小 uo。整流输出电压波形：整流输出电压波形：桥式半控整流电路：桥式半控整流电路：12.3*晶闸管单相可控整流电路晶闸管单相可控整流电路12用晶闸管取代桥式整流电路中两个桥臂的整流二极管。通过改变晶闸单相桥式半控整流电路的输出电压单相桥式半控整流电路的输出电压平均值为：平均值为：=0，=，晶闸管处于全导通晶闸管处于全导通状态，状态，Uo=0.9 U2。=，=0，晶闸管处于全关断晶闸管处于全关断状态，状态，Uo =0。所以单相桥式半控整流输出直流电所以单相桥式半控整流输出直流电压范围为：压范围为：0 0.9U2。输出电流平均值为：输出电流平均值为：。12.3*晶闸管单相可控整流电路晶闸管单相可控整流电路13单相桥式半控整流电路的输出电压平均值为：=0，利用调整元件利用调整元件(稳压二极管或晶体管稳压二极管或晶体管)调节整流输出的直流调节整流输出的直流电压，使电网电压波动或负载变化时输出的直流电压稳定。电压，使电网电压波动或负载变化时输出的直流电压稳定。稳压电路有两种类型：稳压电路有两种类型：并联型并联型串联型串联型12.4 *稳压电路稳压电路图图12.4 稳压电路结构示意图稳压电路结构示意图14利用调整元件(稳压二极管或晶体管)调节整流输出的直流电压稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。符号：符号：稳压管稳压时工作在反向击穿区。稳压管稳压时工作在反向击穿区。在反向击穿区，特性曲线很陡峭。在反向击穿区，特性曲线很陡峭。特性曲线：特性曲线：稳稳压压管管的的工工作作范范围围是是在在 IZmin IZmax 之之间间。UZ 称称为为稳稳定电压。定电压。12.4.1 稳压二极管稳压二极管15稳压二极管是一种能稳定电压的特殊二极管。符号：稳压管稳压时工由于由于 VZ 与与RL并联，所以称并联型。并联，所以称并联型。UO=UI RI=UI R(IO+IZ)当电源电压波动或负载变化引起输出电压变化时，并联型稳压电路当电源电压波动或负载变化引起输出电压变化时，并联型稳压电路的稳压过程为：的稳压过程为：UOUOIZIRI同同理理可可分分析析 UO下下降降时时的稳压过程。的稳压过程。输出电压输出电压 UO 基本保持不变。基本保持不变。R：限流电阻；：限流电阻；RL：负载电阻；负载电阻；UO：输出电压；：输出电压；VZ：调整元件；：调整元件；IO：负载电流；：负载电流；UI：输入电压；：输入电压；12.4.2 并联型稳压电路并联型稳压电路16由于 VZ 与RL并联，所以称并联型。UO=UI R：稳压管的限流电阻，并为：稳压管的限流电阻，并为 VT 的基极电流提供通路。的基极电流提供通路。调整元件调整元件 VT 与负载与负载 RL 串联。串联。VZ：为调整管提供稳定的基极电位。：为调整管提供稳定的基极电位。稳压过程：稳压过程：当电源电压或负载变化引起输出电压下降时，当电源电压或负载变化引起输出电压下降时，UOVEVB 恒定恒定UBE(=VB VE)IBICRLICUO输出电压输出电压 UO 基本保持不变。基本保持不变。元件作用：元件作用：VT：调整元件，工作在放大区。：调整元件，工作在放大区。反之，若反之，若 UO 增大，经电路的调节作用，会使增大，经电路的调节作用，会使 UO自动减小，使输出电自动减小，使输出电压近似不变。压近似不变。12.4.3 串联型稳压电路串联型稳压电路17R：稳压管的限流电阻，并为 VT 的基极电流提供通路。调整元集集成成稳稳压压器器是是用用半半导导体体集集成成技技术术将将串串联联型型稳稳压压电电路路的的元元件件集集成成在在一个芯片上。一个芯片上。优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。常用的有三端式集成稳压器，外形：常用的有三端式集成稳压器，外形：符号：符号：CW7800 外部引线：管脚外部引线：管脚 1 为输入端，为输入端，2 为输出端，为输出端，3 为公共端。为公共端。（b）塑料壳封装12.4.4 集成稳压器集成稳压器18集成稳压器是用半导体集成技术将串联型稳压电路的元件集成在集成稳压器有两个系列集成稳压器有两个系列CW7800 系列系列CW7900 系列系列(1)CW7800 系列为正电压输出集成稳压器系列为正电压输出集成稳压器CW7900 系列为负电压输出集成稳压器。系列为负电压输出集成稳压器。(2)两种系列的上部引线排列亦不相同，使用时要特别注意。两种系列的上部引线排列亦不相同，使用时要特别注意。(3)具体器件符号的具体器件符号的“00”是用数字代替表示输出是用数字代替表示输出电压值。如：电压值。如：CW7805输出稳定电压输出稳定电压+5 V；CW9805输出稳定电压输出稳定电压-5 V。集成稳压管的连接电路：集成稳压管的连接电路：外接外接 C1，C0 来完善电路性能。来完善电路性能。12.4.4 集成稳压器集成稳压器19集成稳压器有两个系列CW7800 系列CW7900 系列(120Thank You!20