关于整流、滤波、稳压的基础概念
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整流滤波与稳压电路实验报告整流滤波与稳压电路实验报告一、引言电子技术在现代社会中起着重要的作用,而电路是电子技术的基础。
在电路实验中,整流滤波与稳压电路是常见的实验内容。
本实验旨在通过实际操作,探索整流滤波与稳压电路的原理和应用。
二、实验目的1. 了解整流滤波电路的原理和特点;2. 掌握稳压电路的原理和设计方法;3. 实际搭建整流滤波与稳压电路,观察电路的输出特性。
三、实验原理1. 整流滤波电路整流滤波电路是将交流电转换为直流电的电路。
在实验中常用的整流电路有单相半波整流电路和单相全波整流电路。
半波整流电路只能利用交流电的一半周期,而全波整流电路则能利用交流电的整个周期。
为了减小输出波形中的纹波,需要加入滤波电路,常用的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路。
2. 稳压电路稳压电路是在输入电压变化时,通过控制电路元件的导通和截止,使输出电压保持稳定的电路。
常见的稳压电路有简单稳压电路、Zener稳压电路和集成稳压电路。
其中,简单稳压电路通过二极管的正向压降来稳定输出电压,Zener稳压电路则利用Zener二极管的反向击穿特性来实现稳压。
四、实验步骤1. 整流滤波电路实验步骤:(1)搭建单相半波整流电路,连接电源和负载电阻;(2)观察输出电压波形,记录纹波电压的大小;(3)在输出端并联适当容量的电容,搭建电容滤波电路;(4)观察滤波后的输出电压波形,记录纹波电压的大小。
2. 稳压电路实验步骤:(1)搭建简单稳压电路,将Zener二极管与负载电阻串联;(2)调节输入电压,观察输出电压的稳定性;(3)更换Zener二极管,观察输出电压的变化;(4)搭建集成稳压电路,观察其输出电压的稳定性。
五、实验结果与分析1. 整流滤波电路实验结果:(1)单相半波整流电路输出的纹波电压较大,波形不稳定;(2)加入电容滤波电路后,输出电压波形更加平滑,纹波电压减小。
2. 稳压电路实验结果:(1)简单稳压电路能够在一定范围内稳定输出电压;(2)更换Zener二极管后,输出电压发生变化;(3)集成稳压电路输出电压稳定性较好。
直流稳压电源原理1.整流电路:直流稳压电源通常使用变压器将交流电转换为较低的交流电压。
接下来,交流电通过整流电路,将交流电转换为直流电流。
经过整流的电流是脉动的,其中包含了交流电的频率成分。
2.滤波电路:为了消除整流电路中产生的脉动电流,需要使用滤波电路。
滤波电路通常使用电容器或电感器来滤除脉动电流中的交流成分,从而得到相对平坦的直流电流。
通过合理选择电容或电感元件的数值,可以实现较好的滤波效果。
3.稳压电路:稳压电路是直流稳压电源中最重要的部分。
它的作用是根据实际需要,对输出电压进行精确的调节和稳定。
常见的稳压电路包括三端稳压器、开关稳压器和线性稳压器。
其中,线性稳压器是最简单和常用的一种,通过调整稳压管或稳压芯片的工作状态,来控制输出电压的稳定性。
4.过载保护电路:为了保护直流稳压电源和被供电设备,通常需要设计过载保护电路。
过载保护电路可以监测并及时处理过载情况,以防止电源过载或短路等故障。
常见的过载保护电路包括过流保护、过压保护和过热保护等。
总结起来,直流稳压电源的原理就是将交流电转换为稳定的直流电,并通过滤波、稳压和过载保护等电路来实现。
这样可以保证供电设备得到稳定的直流电源,以确保其正常工作和性能。
除了以上介绍的基本原理,直流稳压电源还可以根据实际需求添加其他功能电路,例如短路保护、起动和停机控制、过电压保护和低压保护等。
不同类型的直流稳压电源在工作原理和电路设计上可能会有所不同,但主要目标都是提供稳定、可靠的直流电源,以满足不同设备的工作需求。
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。
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,而各种无线电装置需要用直流电。
整流,就是把交流电变为直流电的过程。
利用具有单向导电特性的器件,可以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种整流电路。
一、半波整流电路图5-1、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怎样整流的。
变压器砍级电压e2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图5-2(a)所示。
在0~K时间内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负。
此时二极管承受正向电压面导通,e2通过它加在负载电阻R fz上,在π~2π时间内,e2为负半周,变压器次级下端为正,上端为负。
这时D承受反向电压,不导通,R fz,上无电压。
在π~2π时间内,重复0~π时间的过程,而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被"削"掉了,只有正半周通过R fz,在R fz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图5-2(b)所示,达到了整流的目的,但是,负载电压U sc。
以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。
这种除去半周、图下半周的整流方法,叫半波整流。
不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,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=0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。
二、全波整流电路如果把整流电路的结构作一些调整,可以得到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,可以看作是由两个半波整流电路组合成的。
整流滤波稳压电路原理一、引言稳压电路是现代电子设备中常用的一种电路,其作用是将不稳定的输入电压转换为稳定的输出电压,以保证电子设备的正常工作。
而整流滤波稳压电路则是稳压电路中的一种重要形式,本文将详细介绍整流滤波稳压电路的原理和工作过程。
二、整流滤波稳压电路的原理整流滤波稳压电路主要包括整流电路和滤波电路两部分。
整流电路的作用是将交流输入电压转换为直流电压,而滤波电路则用于去除直流电压中的纹波,得到稳定的直流输出电压。
1. 整流电路整流电路采用整流元件(如二极管)将输入电压的负半周期或正半周期截取,使其成为单向导通的电流。
常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路两种。
(1)半波整流电路半波整流电路只能将输入电压的正半周期截取,而负半周期则被截去。
其电路中只需一个二极管即可实现,结构简单、成本低廉,但输出电压的纹波较大,稳定性较差。
(2)全波整流电路全波整流电路能够将输入电压的正半周期和负半周期均截取。
其电路中一般采用两个二极管,实现了电流的双向导通。
相比半波整流电路,全波整流电路的输出电压波动较小,稳定性较好。
2. 滤波电路滤波电路的作用是将整流后的直流电压中的纹波去除,得到稳定的直流输出电压。
常见的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路两种。
(1)电容滤波电路电容滤波电路通过在电路中串联一个电容器,将纹波电压的高频成分通过电容器绕过,从而实现对纹波的滤波作用。
电容滤波电路具有结构简单、成本低廉的优点,但对于低频纹波的滤波效果较差。
(2)电感滤波电路电感滤波电路通过在电路中串联一个电感元件,利用电感元件的自感性质,将纹波电压的低频成分通过电感元件绕过,从而实现对纹波的滤波作用。
电感滤波电路对于低频纹波的滤波效果较好,但结构复杂、成本较高。
三、整流滤波稳压电路的工作过程整流滤波稳压电路的工作过程如下:1. 输入电压经过整流电路,将交流电压转换为直流电压。
2. 直流电压经过滤波电路,去除直流电压中的纹波成分。
实验十二 整流滤波与稳压电路一、实验目的1.熟悉单相半波、桥式整流电路结构及工作原理。
2.了解电容滤波与π形滤波的作用。
3.学习三端集成稳压电路的使用方法。
4.学习直流稳压电源的组成原理及测试方法。
二、实验原理直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成,如图12.1所示,它能将输入的220V (50Hz )交流电压变换为稳定的直流电压输出到负载上去。
在这里,输入变压器不仅将输入的市电变换成整流电路适用的电压,而且还起到了将强、弱电隔1. 整流:整流电路是利用二极管的单向导电性,将交流电变成单向脉动的直流电。
常用的单相整流电路分为半波整流和桥式整流。
单相半波整流的输出电压平均值U 0 = 0.45U 2 ; 单相桥式整流的输出电压平均值U 0 = 0.9U 2 。
。
2.滤波:整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压,为将脉动电压的交流分量减小,通常加入滤波电路。
常用的滤波电路有:电容滤波、电感滤波和π型滤波。
电容滤波电路简单,滤波效果好,是一种应用最多的滤波电路。
选择合适的电容滤波,其输出电压与变压器二次侧电压之间的关系如下。
单相半波整流电容滤波:U 0 = U 2 ;单相桥式整流电容滤波:U 0 = 1.2U 2 ; 空载:U 0 = 1.414 U 2 。
电容滤波的外特性较差,当电容C 一定时,负载电阻R L 减小,会使时间常数减小,输出电压平均值U 0随之下降。
3.稳压:稳压电路的种类很多,常用的稳压电路有稳压管稳压电路,串联稳压电路和图12.1 直流稳压电源电路U o集成稳压电路。
三端集成稳压器使用简单,稳压效果好。
常用的有W7800系列(输出正电压)和W7900系列(输出负电压)。
三、实验仪器和设备1. 数字万用表 1块2. 双踪示波器 1台3.模拟电路实验箱 1台4.直流电流表 1块5.导线若干四、预习要求1. 复习整流、滤波、稳压电路的工作原理。
2. 在单相桥式整流电路中,如果(1)D3断开,(2)D3被击穿短路,(3)D3极性接反,试分别说明其后果如何?3. 滤波电容的大小对输出电压及波形有何影响?4.三端集成稳压器选择W7805时,输出电压应为多少?五、实验内容及步骤1.单相半波整流滤波电路(1)在实验箱上找到相应的实验模块,按图12.2接线。
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。
20种滤波、放大、稳压、振荡、整流模拟电路设计原理及作用图文并茂一、前言对模拟电路的掌握分为三个层次。
初级层次是熟练记住这二十个电路,清楚这二十个电路的作用。
只要是电子爱好者,只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。
中级层次是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用,每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响,测量时参数的变化规律,掌握对故障元器件的处理方法;A、定性分析电路信号的流向,相位变化;B、定性分析信号波形的变化过程;C、定性了解电路输入输出阻抗的大小,信号与阻抗的关系。
有了这些电路知识,您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。
高级层次是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。
达到高级层次后,只要您愿意,受人尊敬的高薪职业:电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。
二、桥式整流电路1、二极管的单向导电性:A、伏安特性曲线:B、理想开关模型和恒压降模型:2、桥式整流电流流向过程:输入输出波形:3、计算:Vo,Io,二极管反向电压。
三、电源滤波器1、电源滤波的过程分析:波形形成过程:2、计算:滤波电容的容量和耐压值选择。
四、信号滤波器1、信号滤波器的作用:与电源滤波器的区别和相同点:2、LC串联和并联电路的阻抗计算,幅频关系和相频关系曲线。
3、画出通频带曲线。
计算谐振频率。
五、微分和积分电路1、电路的作用,与滤波器的区别和相同点。
2、微分和积分电路电压变化过程分析,画出电压变化波形图。
3、计算:时间常数,电压变化方程,电阻和电容参数的选择。
六、共射极放大电路1、三极管的结构、三极管各极电流关系、特性曲线、放大条件。
2、元器件的作用、电路的用途、电压放大倍数、输入和输出的信号电压相位关系、交流和直流等效电路图。
整流、滤波、稳压电路看不懂你砍我好久的电路原理说明,终于能够看懂整流滤波稳压电路了,分享一下。
一、整流与滤波电路整流电路的任务是利用二极管的单向导电性,把正、负交变的50Hz电网电压变成单方向脉动的直流电压。
整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压和电流,由于后者含有较大的交流成分,通常还需在整流电路的输出端接入滤波电路,以滤除交流分量,从而得到平滑的直流电压。
由波形可知:1.开关S打开时,电容两端电压为变压器付边的最大值。
2 .开关S闭合,即为电容滤波电阻负载,当变压器付边电压大于电容上电压时,电容充电,输出电压升高,当时电容放电,输出下降。
如此充电快,放电慢的不断反复,在负载上将得到比较平滑的输出电压。
当负载电阻越大时,放电越慢,纹波电压越小,负载电阻小时,放电快,纹波大,而且输出电压低。
为此有三种情况下的输出电压估算值:1)电容滤波,负载开路时。
2)无电容滤波,电阻负载时,输出电压平均值为:。
3)电容滤波,电阻负载时通常用下式进行估算,通常按估算。
为确保二极管安全工作,要求:不同电子设备要求其电源电压的平滑程度不同,为此可采用不同的滤波电路。
常见的有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路(两个或两个以上滤波元件组成)。
二、线性串联型稳压电路整流滤波后的电压是不稳压的,在电网电压或负载变化时,该电压都会产生变化,而且纹波电压又大。
所以,整流滤波后,还须经过稳压电路,才能使输出电压在一定的范围内稳定不变。
1.稳压电路(电源)的主要性能指标输出的稳定电压值Vo,最大输出电流Imax,输出纹波电压V~,稳压系数(电压调整率),该值越小,稳定性越好。
输出电阻(内阻),,内阻越小越好。
2.串联型稳压电路的基本结构基本思路:串联型:当输入电压(VI)改变时,能自动调节(VCE)电压的大小,使输出电压(Vo)保持恒定。
例如:VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓串联型稳压电路基本结构:VI是整流滤波后的电压,T为调整管,A为比较放大电路,VREF为基准电压,它由稳压管Dz与限流电阻R构成。
串联型直流稳压电源工作原理串联型直流稳压电源是一种常见的电源类型,用于为电子设备提供稳定的直流电源。
其工作原理主要分为三个方面:整流、滤波和稳压。
首先,整流是通过将交流电转换为直流电的过程。
通常采用整流桥电路来完成,整流桥电路由四个二极管组成,可以将交流电的正、负半波分别变换为直流电的正、负半波。
交流电经过整流后变为含有较大的纹波的直流电。
接下来是滤波,主要是对经过整流后的直流电进行滤波处理,去除或减小其中的纹波。
一般采用电容滤波器来实现。
电容滤波器利用电容的充放电特性,对纹波进行平滑滤波。
在电容滤波器中,电容充电时可以吸收纹波电压,而充电电流间歇供应到输入负载上;而电容放电则通过输出负载的从电容电阻式滤波电路中获得电流。
最后是稳压,稳压主要是通过反馈控制的方式,对滤波后的直流电进行稳定输出。
其中最常见的稳压控制方式是采用反馈电路,以及一些稳压元件,如稳压二极管、稳压器等。
当负载发生变化时,反馈电路可以感知到输出电压的变化,并通过电子元件将变化传递到稳压器中,使稳压器对输出电压进行调整,以保持输出电压稳定不变。
整流、滤波和稳压是串联型直流稳压电源工作的三个关键环节,它们相互配合,共同实现了对交流电的转换、纹波的滤波和输出电压的稳定。
在整个过程中,稳压器起到了至关重要的作用,它通过不断调整输出电压的方式,实现了对电子设备需要的稳定输出。
然而,串联型直流稳压电源并非没有缺点。
首先,由于采用了整流和滤波技术,稳压电源的成本相对较高。
其次,滤波器的电容具有容量限制,当输出电流较大时,可能无法满足对纹波的完全滤波。
此外,稳压电源对输入电源的稳定程度要求较高,对功率因数的要求也较高。
总的来说,串联型直流稳压电源是一种常用的电源类型,可以为电子设备提供稳定的直流电源。
其工作原理主要包括整流、滤波和稳压三个步骤。
尽管存在一些缺点,但串联型直流稳压电源在广泛的电子设备中得到了广泛应用。
整流滤波与稳压电路实验报告实验目的:1. 了解整流滤波电路的基本原理和实现方法;2. 掌握稳压电路的基本工作原理和调试方法。
实验原理:整流滤波电路是由整流电路和滤波电路组成。
整流电路能将交流信号转换为单向脉动的直流信号,滤波电路能将脉动的直流信号滤掉其中的杂波,使输出端的电压更加稳定。
整流滤波电路常用于直流电源的设计和制作。
稳压电路是通过反馈控制方式来保持输出端电压不变的电路。
当负载电流变化时,稳压电路能够及时调整输出电压,使电路始终处于稳定的工作状态。
实验内容:本次实验需要设计和制作一个整流滤波电路和一个稳压电路。
整流滤波电路需要使用二极管作为整流器,并且需要使用电容等元件来实现滤波功能。
稳压电路需要使用稳压二极管和电阻来实现电压调节功能。
同时,需要对电路进行合理的焊接和布线,并对电路进行正确的调试和测试。
实验步骤:1. 根据实验要求选购所需元件和工具。
2. 按照电路原理图进行电路的布局和焊接。
3. 接通电源,使用万用表进行电路的基本测试。
4. 进行整流滤波电路的调试和测试,并记录测试数据。
5. 进行稳压电路的调试和测试,并记录测试数据。
6. 对实验结果进行分析和总结。
实验结果:在本次实验中,我们成功设计和制作了一个整流滤波电路和一个稳压电路。
经过调试和测试,整流滤波电路的输出电压为12V,稳定度较高;稳压电路的输出电压为5V,也拥有较好的稳定性。
实验结果表明,整流滤波电路和稳压电路具有良好的性能表现和实用价值。
实验结论:整流滤波电路和稳压电路是电子电路中常用的两种电路。
本次实验通过设计和制作这两种电路,使我们更加深入地了解了这两种电路的基本原理和实现方式,并掌握了相应的调试方法。
同时,实验结果还表明,整流滤波电路和稳压电路在实际工程应用中具有重要的作用。
一、整流电路的工作原理整流电路是将交流电信号转换成直流电信号的电路。
其工作原理主要通过二极管的导通和截止来实现。
在正半周的电压周期内,二极管处于导通状态,电流可以顺利通过;而在负半周的电压周期内,二极管处于截止状态,电流无法通过。
这样,交流电信号经过整流电路后,就可以转化为直流电信号输出。
二、滤波电路的工作原理滤波电路是用来去除整流后直流电信号中的脉动成分,使得输出的电压更加平稳。
其主要原理是通过电容器的充放电来吸收和释放交流电信号中的高频脉动成分。
在充电时,电容器可以吸收一部分脉动成分;在放电时,电容器则会释放出积累的电荷,从而使输出的电压更加稳定。
三、稳流电路的工作原理稳流电路是为了在负载变化时,仍然能够保持输出电流恒定的电路。
其原理是通过负反馈控制电路的工作点,使得在负载变化时,电路可以自动调整输出电流,从而避免因负载变化而导致的输出电流波动。
四、稳压电路的工作原理稳压电路是为了在输入电压波动时,能够保持输出电压恒定的电路。
其工作原理主要包括串联稳压和并联稳压两种方式。
串联稳压是通过调整输出电压与输入电压之间的电压差,以维持输出电压稳定;而并联稳压则是通过电容器和电感器等元件来减小输入电压的波动,从而实现输出电压的稳定。
五、结论整流、滤波、稳流、稳压电路是电子电路中常见的几种基本电路,它们通过不同的原理和组合方式,可以实现对交流电信号的转换和处理,从而得到稳定的直流电信号输出。
在实际应用中,这些电路通常会被应用于各种电子设备和电源系统中,起到了至关重要的作用。
对这些电路的工作原理有深入的了解,对于电子工程领域的从业者来说,是非常重要的。
六、整流、滤波、稳流、稳压电路在电子设备中的应用上文我们已经介绍了整流、滤波、稳流、稳压电路的工作原理,接下来我们将重点谈谈这些电路在电子设备中的应用。
1. 整流电路的应用整流电路是将交流电信号转换成直流电信号的关键电路之一,广泛应用于各种电源设备和电子设备中。
实验九 整流、滤波及稳压电路一、实验目的1.学会半导体二极管和稳压管极性的简单测试,了解其工作性能和作用;2.掌握单相桥式整流、滤波、稳压电路的工作原理和对应电压波形及测试方法;3.掌握输入交流电压与输出直流电压之间的关系;4.了解倍压整流的原理与方法。
二、实验原理整流电路是将交流电变为直流电以供 负载使用。
直流稳压电源先通过整流电路 把交流电变为脉动的直流电,再经各种滤 波电路、稳压电路,使输出直流电压维持 稳定。
由整流、滤波、稳压环节构成的简单稳压电路如图9-1所示。
三、实验内容与要求根据实验室提供的实验设备完成以下实验内容的设计:1.用数字万用表测量二极管,学会用数字万用表检查二极管极性和性能的好坏。
2.设计并连接单相桥式整流电路,调节负载电阻,使负载电流分别为2mA 和8mA ,测量并记录变压器二次绕组的电压、整流电路的输出电压和负载两端的电压的大小,用示波器观察并画出上述电压和二极管两端电压的波形。
表9-13.设计并连接具有滤波的单相桥式整流电路,调节负载电阻,使负载电流分别为2mA 和8mA 时,测量并设计表格记录变压器二次绕组的电压,整流电路的输出电压和负载两端的电压的 大小,用示波器观察并画出上述电压的波形。
4.设计并连接具有滤波、稳压的单相桥式整流电路,在下列两种情况下,测量并记录变压器二次绕组的电压、整流电路的输出电压和负载两端的电压的大小,用示波器观察并画出上述电压的波形:当电源电压保持10V 不变时,调节负载电阻,使负载电流分别为2mA 和8mA ;表9-2 图9-1 整流、滤波、稳压电路 ~O I O I R - +-+5.拿掉一只二极管(模拟该桥臂二极管烧断),重作2,3项。
6.设计一个三倍压电路,电源电压为16V,用数字万用表测量各电容器两端电压大小。
四、实验仪器设备实验室可提供的设备见表9-4。
表9-4五、实验报告要求1.实验题目、目的、内容(包括设计的实验电路和实验数据表格);2.整理实验数据填入表格,画好对应的各电压波形,并通过实验数据比较加稳压环节和不加稳压环节两种情况下,对输出电压的影响;3.回答思考题3;4.分析整流后只加电容滤波,输出电压、二极管的导通角、负载中的电流会有什么变化?5.分析倍压整流的原理。
什么是电路中的电源滤波和稳压电源滤波和稳压在电路设计中扮演着重要的角色。
它们的作用是确保电子设备能够获得稳定的电源供应,同时减少噪音干扰和电压波动对电路的影响。
本文将详细介绍电源滤波和稳压的定义、原理、常见的实现方法以及其在电路中的重要性。
1. 电源滤波电源滤波是指通过电路设计和元器件选择,将电源输出中的高频噪声和电磁干扰滤除,以提供稳定和干净的电源供应给电子设备。
它的主要功能包括:1.1 抑制高频噪声:在电源系统中,由于交流电网的干扰以及电子设备本身产生的高频噪声,会对电路产生干扰。
通过电源滤波,可以降低这些高频噪声的干扰程度,提高电路的可靠性和稳定性。
1.2 滤除电磁干扰:在电路布线和电源传输过程中,存在着电磁干扰的问题。
电源滤波可以通过使用滤波器等元器件,有效滤除电磁干扰,保证电路的正常工作。
2. 电源稳压电源稳压是指通过使用稳压器件和稳压电路,保持电源输出电压恒定不变,以满足电子设备对稳定电源的需求。
其主要作用包括:2.1 稳定输出电压:电子设备对电源供应有一定的电压要求,为了确保设备正常运行,需要提供相对恒定的电压。
电源稳压器件可以控制输出电压的稳定性,抵消输入电源波动带来的影响,保证电源输出的稳定性和可靠性。
2.2 抑制电压波动:电源中的电压波动会对电子设备的稳定性和性能产生负面影响。
电源稳压的设计可以通过负反馈控制等手段,减小电压波动的幅度,提高电源的响应速度和稳定性。
3. 电源滤波和稳压的实现方法在电路中,电源滤波和稳压可以通过多种实现方法来达到目的。
常见的实现方法包括:3.1 滤波电容:通过在电源输入和负载之间串联电容器,可以滤除高频噪声和电磁干扰。
电容器的容值和特性需要合理选择,以满足滤波的需求。
3.2 滤波电感:通过在电源输入和负载之间串联电感器,可以抑制电流的变化,实现对电磁干扰的滤波效果。
3.3 稳压器件:包括线性稳压器和开关稳压器。
线性稳压器通过电阻分压方式将输入电压稳定到固定值,适用于较小功率的应用。
电源电路中变压、整流、滤波电路详解基础电路一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源,经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压,最终成为稳定的直流电源。
这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路,没有这些电路对市电的前期处理,稳压电路将无法正常工作。
1、变压电路通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。
电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。
初级绕组用来输入电源交流电压,次级绕组输出所需要的交流电压。
通俗的说,电源变压器是一种电→磁→电转换器件。
即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场,磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。
次级接上负载时,电路闭合,次级电路有交变电流通过。
变压器的电路图符号见图1。
图1变压器电路图符号2、整流电路经过变压器变压后的仍然是交流电,需要转换为直流电才能提供给后级电路,这个转换电路就是整流电路。
在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性,将方向变化的交流电整流为直流电。
(1)半波整流电路半波整流电路见下图。
其中B1是电源变压器,D1是整流二极管,R1是负载。
B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压,波形如图2所示。
0~π期间是这个电压的正半周,这时B1次级上端为正下端为负,二极管D1正向导通,电源电压加到负载R1上,负载R1中有电流通过;π~2π期间是这个电压的负半周,这时B1次级上端为负下端为正,二极管D1反向截止,没有电压加到负载R1上,负载R1中没有电流通过。
在 2π~3π、3π~4π等后续周期中重复上述过程,这样电源负半周的波形被“削”掉,得到一个单一方向的电压,波形如图3所示。
由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化,我们称其为脉动直流。
图2半波整流电路图图3半波整流波形图设B1次级电压为E,理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出:整流二极管D1承受的反向峰值电压为:由于半波整流电路只利用电源的正半周,电源的利用效率非常低,所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用,一般电源电路中很少使用。
138.怎样利用整流方式得到平稳的直流电?答:整流是利用二极管的单向导电性,把正负交变的交流电变为单向的脉动直流电,再经过滤波电路使波形变得平滑,然后再经过稳压电路的作用,最后得到波形平直、电压稳定的直流电。
由交流电得到平稳的直流电需经以下四个环节(见图1-55):(1)电源(整流)变压器将电网的交流电压的大小变换成符合整流电路的工作电压。
(2)整流二极管将交流电变换成单向脉动直流电。
(3)滤波装置将脉动的直流电变换成平直的直流电。
(4)稳压电路将波动的直流电压变为稳定的直流电压,使直流输出电压保持稳定。
139.单相半波整流电路是怎样工作的?答:单相半波整流电路如图l-56所示。
图中,TR是整流变压器,υ2是变压器的二次电压,在时间0~π时,υ2的A端为正,B端为负,这时VD承受正向电压而导通,电流从TR的二次侧上端流出,经二极管VD流过负载R1回到TR二次侧的下端,负载RL上有电压。
当时间为X~2π时,υ2的A端为负,B端为正,VD上加反向电压,这时VD不导通,所以在RL上没有电压。
当时间为2π~3π时,VD又导通,RL上又有电压……,从上述现象我们可以看出,电源电压虽然是忽正忽负,但是由于二极管的单向导电性,使RL上得到了单方向的脉动电压,这就将交流电变为直流电了。
这种电路只是在电源电压υ2的正半周时才有电流流过,故称为单相半波整流电路。
140.单相全波整流电路是怎样工作的?答:单相全波整流电路如图1-57所示。
它是由两个半波整流电路组合而成的。
在变压器TR的二次侧具有中心抽头,引出大小相等的两个电压υ2A、υ2B,在时间0~π内,υ2A上端为正,下端为负,υ2A经过VD1、RL、变压器TR的中心抽头构成回路,VD2因加反向电压作用而截止。
在时间π~2π内,υ2B下端为正,上端为负,υ2B经VD2、RL、变压器中心抽头构成回路,VD1因加反向电压而截止。
所以在交变电压的整个周期内,由两个整流器件构成的两个单相半波整流电路轮流导通,从而使负载RI,上得到了单一方向的全波脉动电压。
141.单相桥式整流电路是怎样工作的?答:单相桥式整流电路如图1-58所示,四个二极管作为整流器件接成电桥形式,当变压器TR的极性上端为正下端为负时,VS1、VD3因正向偏置而导通,VD2、VD4因反向偏置而截止,在负载RL上有电流通过,电流由变压器二次绕组上端经VD1、RL、VD3回到变压器下端,在RL上得到一个半波整流电压,当电源极性相反时,整流器件VD2、VD4导通,VDl、VD3截止,电流经VD2、R1、VD4回到TR的上端,这样在RL上也得到一个半波整流电压。
如此重复,在负载RL,上就能得到一个和单相全波整流时一样的电压波形。
尽管单相全波整流和单相桥式整流电路在负载上得到的电压波形一样,但是,单相全波整流电路需要带中心抽头的变压器,而单相桥式整流电路需要四个整流二极管。
142.单相半波、全波、桥式整流电路各有什么特点?答:单相半波整流电路的特点如下:(1)电路简单,使用器件少。
(2)无滤波电路时,整流电压的直流分量较小,Vo=0.45V2(3)整流电压的脉动较大。
(4)变压器的利用率低。
单相全波整流电路的特点如下:(1)使用的整流器件较半波整流时多一倍。
(2)整流电压脉动较小,比半波整流小一半。
无滤波电路时的输出电压Vo=0.9V2。
(3)变压器的利用率比半波整流时高。
(4)变压器二次绕组需中心抽头。
(5)整流器件所承受的反向电压较高。
单相桥式整流电路的特点如下:(1)使用的整流器件较全波整流时多一倍。
(2)整流电压脉动与全波整流相同。
(3)每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值,即。
(4)变压器利用率较全波整流电路高。
143.怎样选择整流器件?答:上面介绍了常用的三种小功率整流电路的原理和特点。
实用中,可根据负载的要求和整流器件的参数,合理地选用电路形式。
在选择整流二极管时,一般应遵守下列两个原则:(1)二极管的最大整流电流IOM应大于或等于二极管中实际流过的平均电流IFo(2)二极管的最高反向工作电压应大于加在二极管两端的实际反向峰值电压VRM。
在选择时,可由给定的负载电压VL和电流IL按照不同的整流电路,计算出流过二极管的平均电流IF及加于管于的最大反向电压VR,按上述两个原则,查阅晶体管手册选用整流器件。
设有一负载电阻需要直流电压VL=50V,电流IL=4A,试选择整流二极管。
选择方法如下:(1)采用半波整流时,由于VL=0.45V2,变压器的二次电压为V2=VL/0.45=50V/0.45=112V二极管承受的最大反向电压为VR=1.41V2=1.4l×112V=158V流过二极管的整流电流平均值为IE=IL=4A从晶体管手册查得2CZ13C整流二极管的最大整流电流为5A,最高反向工作电压为200V,故可选用一只2CZl3C整流二极管。
(2)采用全波整流时,由于VL=0.9V2,变压器每一个二次电压为V2=VL/0.9=50V/0.9=56V二极管承受的最大反向电压为VR=2×1.41V2=158V流过二极管的整流电流平均值为IE=IL/2=2A从晶体管手册查得2czl2C整流二极管的最大整流电流为3A,最高反向工作电压为200V,故选用两只2CZ12C整流二极管。
(3)采用桥式整流时,变压器二次电压为V2=56V二极管承受的最大反向电压为VR=1.41、V2=79V流过二极管的整流电流平均值为IF=IL/2=2A从晶体管手册查得2CZ12B整流二极管的最大整流电流为3A,最高反向工作电压为l00V,故选用四只2CZ12B整流二极管。
144.为什么大功率整流器件必须采取规定的散热措施?答:在大功率整流电路中,流过整流器件的电流比较大,硅整流二极管都有1V 左右的正向压降。
正向压降和流过二极管的平均电流乘积称为耗散功率,这一部分功率以热的形式从器件内部向外散发,电流越大产生的热量越多,整流器件热容量较小,耐热能力较差。
在工作过程中若不将发出的热量通过适当途径向周围空间迅速散发,则器件的结温会很快上升,导致反向漏电流增加,耐压特性下降,严重时会烧毁二极管。
所以必须加装符合规定的散热器,有的还必须采取强制风冷或水冷措施。
145.在桥式整流电路中,若有一只二极管损坏。
将会出现什么现象?答:二极管损坏后,一般呈现开路或短路的两种状态。
在图1-59所示桥式整流电路中,假设一只二极管短路,电路如图1-59a所示。
当交流输入电压为正半周时,电流将按箭头方向流动,变压器二次绕组通过VD3短路。
此时,不仅负载电阻RL中没有电流流过,而且二极管VD3和变压器均有烧毁的可能。
如果一只二极管开路,电路如图1-59b所示。
当交流输入电压为正半周时,电流将按箭头方向流动。
当交流输入电压为负半周时,负载电阻RL中没有电流流过,这时电路就等效为一个半波整流电路,因此它的直流输出电压要下降。
另外,考虑到桥式整流电路中每一个二极管的平均电流是负载电流的一半,而半波整流时二极管通过的电流等于负载的电流。
因此,桥式整流电路中二极管允许的最大整流电流小于负载电流时,VD1、VD2均有烧毁的可能。
146.滤波电路有何作用?答:由上述三种整流电路将交流电转变为直流电时,其输出的电流是含有直流成分和交流成分的脉动直流电。
这种脉动直流电一般可用于某些电镀、电解和蓄电池充电等设备。
而电子设备和自动控制装置,往往需要平滑的直流电,因此必须将脉动直流电中的交流成分滤去。
滤波电路能把脉动直流电中的交流成分滤走,而保留其直流成分,在负载两端得到较为平滑的直流电。
电感对恒定直流的阻抗极小,而对交流却呈现出较大的阻抗,电容对恒定直流相当于开路,而交流却很容易通过。
利用电感和电容的这种特性,把它们适当地组合起来,能有效地实现滤波。
147.常用滤波器有哪几种形式?答:主要有电容滤波、电感滤波和复式滤波等形式(1)电容滤波是用一个大容量的电容(电解电容)与负载并联组成电容滤波。
1)半波整流电容滤波图1-61所示为半波整流电容滤波电路。
未加滤波电容时,负载得到的是半波脉动电压。
当负载并接电容C后,二极管导通,一部分电流流经负载,另一部分电流流入电容器使其充电,如图1-60a所示。
二极管截止时,电容向负载放电,如图1-60b所示。
因此,在整个周期内,由于电容C的充放电作用,负载电流不会中断,负载上电压的脉动程度减少,比不加电容时平滑很多,其波形如图1-60c所示。
2)全波及桥式整流电容滤波图1-6la、b所示为全波整流和桥式整流电容滤波电路,其波形如图1-61c所示。
全波整流电容滤波电路的工作原理与半波整流电容滤波电路相同。
需要指出的是,全波整流电路在电源一个周期内两次对电容充电,并且电容两次对负载放电,使负载得到的输出电压更加平滑,输出电压更高。
电容滤波作用还可以这样粗略地理解:由于电容有隔直流、通交流的作用,整流后的脉动电压中的直流成分只能通过负载电阻,而交流成分被电容C分流而滤掉。
电容量越大,容抗越小,交流成分被滤掉越多,滤波效果越好。
在负载RL确定后,电容放电的快慢取决于电容的大小。
在实际使用中,为获得较好的滤波效果,电容C常按下式近似选择:式中,T为交流电源的周期。
电容的耐压,全波整流时为,半波整流时应为。
电容滤波后输出直流电压升高了,一般可按下面关系式近似估算:半波整流时VL≈0.9V,全波整流时VL≈1.2V2电容滤波电路简单,但只适用于负载电流较小且变化不大的场合,如各种电子设备及分析仪器等。
(2)电感滤波电路是把电感与负载电阻串联组成电感滤波电路,如图1-62所示。
根据电感的特性,脉动电压中的交流成分降在电感上,把直流送给负载电阻而实现滤波。
这种滤波器对于负载电流较大、变化也较大的场合效果较好,电子设备及分析仪器中用得很少。
(3)复式滤波是为取得更好的滤波效果,把上述两种简单滤波器组合起来,形成LC滤波器,如图1-63a所示。
它的滤波原理是上述两种滤波原理的叠加,再把电容滤波器与LC滤波器进一步组合成LC-π型滤波器,如图1-63b所示。
由于铁心线圈的重量大,线圈绕制不方便,所以在直流负载电流较小(几十毫安以下)时,可以用电阻代替电感组成RC-π型滤波器,如图1-63c所示。
电阻R的作用除了降低交流电压外,也降低一部分直流电压。
148.什么是稳压二极管?它有什么用途?答:稳压二极管又称齐纳二极管,其外形和特性与普通二极管相似,只是反向击穿特性不同。
在反向击穿的情况下,普通二极管会损坏,而稳压二极管却正好工作在一定的反向工作击穿区域。
反向击穿后,稳压二极管的特性比普通二极管更陡直,反向电流虽然急剧变化,但反向管压降基本保持不变,稳压二极管正是利用反向击穿时的这种特性进行稳压的。