整流、滤波与稳压电路

6-4整流、滤波及稳压电路所谓整流，就是某电路的输入端加上一正弦电压，通过电路对输入进行处理以后，而在负载上得到一直流电压，即大小变化，而方向不变的脉动电压。

该电路称为整流电路，且有不同的分类：按整流元件分可控整流按交流电源相数分三相整流单相整流半波整流按利用能源程度分全波整流（桥式）对于全波整流电路，其整流元件多接成桥式，故称桥式整流电路。

不可控整流6-4-1 半波整流电路uiu 0（1）电路图（2）工作波形（3）输出电压；U U dt u TU m45.0100===⎰ππI I D =；LL R UR U I 45.000==Ru i脉冲电压是用一个周期的平均电压来作定量描述的，即非正弦的恒定分量，半波整流波形的傅立叶级数为：（4）二极管承受的最高反向电压⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯--+= t t t U u m ωωωππ4cos 5322cos 32sin 2106-4-2 单相桥式整流电路（全波）（1）电路图⎪⎭⎫⎝⎛⨯-⨯--= t t t U u m ωωωπ6cos 7524cos 5322cos 32120；U U dt u T U m 9.021000===⎰ππ；L L R U R U I 9.000==LD R U I I 45.020==uiu 0Ru iRu i（2）工作波形（3）输出电压（4）二极管承受的最高反向电压D 4D 2D 3D 1+－－+6-4-3 滤波电路1 电容滤波（1）电路组成及输出波形实际应用中，许多电子设备或电气设备常要求其工作电源是输出平稳的直流，而仅由整流电路的输出，脉动太大，还需在整流电路后面加入滤波将滤除交流成分。

u iuu iu 0Ru iu 0Ru iu 0C C（2）滤波器输出3）外特性曲线1）电容滤波器的选择1.4U0.45U电容滤波无电容滤波采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与放电时间常数有关。

为了得到比较平直的输出电压，一般要求352L TR C τ≥-=（）对半波整流U 0=U对于全波整流U 0=1.2U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-C R T U L 412U 0I 0滤波器输出电压为2）输出电压LC R τ=2 电感滤波电感与负载必需串联3 复合滤波电路R uiuLLCLC2C1C2C1RLC滤波电路LCπ滤波电路RCπ滤波电路6-4-4 稳压电路经变压、整流和滤波后的直流电压，虽然减小谐波对稳定性的影响，但是交流电源波动和负载变化对稳定性的影响仍然存在，对于要求直流电源稳定的应用场合（精密电子测量仪器、自动控制、计算装置等），电压的不稳定，有时会产生测量和计算的误差，引起控制装置的不稳定，甚至根本无法正常工作。

整流、滤波和稳压电路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。

实验2.5 整流、滤波与稳压电路一、实验目的1、掌握单相半波、全波、桥式整流电路的工作原理及测量方法。

2、观察了解电容滤波作用及测量方法。

3、了解稳压二极管的稳压作用。

二、实验原理整流是把交流电变成单向脉动直流电的过程，整流的基本器件是整流二极管。

利用其单向导电性即可把交流电转换成直流电。

半波整流和桥式整流电路分别如图2.5.1和图2.5.2所示。

在图2.5.1中，经过半波整流后负载上得的直流电压为(K打开时) UL =0.45U2(其中U2为副边电压的有效值)。

在图2.5.2中，经过桥式整流后负载（R + RL ）上的得到的直流电压为（K1、K2同时打开时）U34=0.9U2。

在图2.5.2中，滤波作用则是降低输出电压中的脉动成分，得到较为理想的直流电源，常用的滤波电路有C型、π型和T型。

对于桥式整流C型滤波（合上开关K1），结构简单，其输出电压为 U34≈1.2U2。

R L15V220V U2KU L图9-115V220V图9-2D1D3 D4D2K1 K2U Z R L1KC D w①②③④⑤⑥~470μFRU LU2图2.5.1 半波整流电路图图2.5.2 桥式整流电路图141在图2.5.1中，半波整流C型滤波（合上开关K）其输出电压 UL U2。

经电容滤波后,输出电压的纹波减小,直流分量得到提高。

在图2.5.2中R为限流电阻，其作用是通过调节自身的压降来保持输出电压的基本不变。

Dw为稳压二极管，它是利用其反向击穿的伏安特性来实现稳压的（可参考教材中有关内容）。

若合上K1、K2时，UL=UZ(UZ为稳压二极管的稳压值)。

三、实验设备1、模拟电路实验箱一套2、示波器一台3、数字万用表一块四、实验任务及步骤按表2.5.1所规定的顺序及内容，用万用表电压档（AC或DC）测量有关电压，并用双踪示波器观察有关波形，按实验电路图2.5.2连线。

表2.5.1142五、实验报告要求1.根据所测得的电源电压U12，分别用理论公式计算出相关的U34与U56，并与实测结果进行比较。

物理实验中心实验指导书整流、滤波与稳压电路ﻬ整流、滤波与稳压电路整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电.整流电路由整流器件组成。

滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分，增加直流成分。

滤波电路直接接在整流电路后面，通常由电容器，电感器和电阻器按照一定的方式组合而成.作用是把脉动的直流电变为平滑的直流电供给负载.稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。

直流电源的方框图如图1所示。

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CL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。

一、实验目的1。

了解整流、滤波电路的作用．２。

进一步熟悉示波器的使用.3。

观察单相半波、单相桥式及单相桥式整流电容滤波电路的输入、输出电压波形。

二、实验原理为方便分析,把二极管当作理想器件,即认为它加上正向电压导通时电阻为零，加上反向电压截止时电阻为无穷大.电容器在电路中有储存和释放能量的作用,电源供给的电压升高时,它把部分能量储存起来,而当电源电压降低时,就把能量释放出来，从而减少脉动成分，使负载电压比较平滑。

1。

单相半波整流电路电路如图2所示。

设在输入交流电压正半周：A端为正、Ｂ端为负,二极管因承受正向电压而导通,电流I L通路是A-Ｖ1—RＬ－B。

忽略二极管正向压降时,输入电压全部加在负载R L上。

在输入交流电压负半周:B端为正、A端为负,二极管因承受反向电压而截止。

输入电压几乎全部降落在二极管V上，负载ＲＬ上电压基本为零。

图1 直流稳压电路方框图由图5可见，在交流电一个周期内,二极管半个周期导通半个周期截止，以后周期重复上述过程.2.单相桥式整流电路电路如图３所示。

设在输入交流电压正半周：A端为正、B端为负，即Ａ点电位高于B点电位。

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。