详解整流、滤波、稳压电路
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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。
实验六整流、滤波、稳压电路一、实验目的1.掌握桥式整流的特点。
2.了解稳压电路的组成和稳压作用。
3.熟悉集成三端可调稳压器的使用。
二、实验属性验证性实验三、实验仪器设备及器材1.试验台2.示波器3.数字万用表四、预习要求1.二极管全波整流的工作原理及整流输出波形。
2.整流电路分别接电容、稳压管时的工作原理及输出波形。
3.熟悉集成三端可调稳压器的工作原理。
五、实验内容与步骤首先校准示波器1.桥式整流:按图 8-1 接线,在输入端接入交流 14V 电压,调节 W2 使 I0= 50mA时,测出 Vo,同时用示波器的 DC 档观察输出波形并记入表 8-1 中。
表8-1图8-1 仿真参考电路2.加电容滤波:上述实验电路不动,在桥式整流后面加电容滤波,如图8-2 接线,测量接电容的情况下输入电压V0 及输出电流I0 ,同时用示波器的DC 档观察输出波形并记入表8-2 中。
表8-2图8-2 仿真参考电路3.加稳压二极管上述电路不动,在电容后面加稳压二极管电路,如图8-3 接线,在接通交流14V 电源后,调整W2 使I0 分别为10mA、15mA、20 mA 时,测出V AO 和V0,并用示波器的DC 档观测波形,记入表8-3 中。
、表8-3图8-3仿真参考电路当I0=10mA时当I0=15mA时当I0=20mA时六、实验报告1.总结桥式整流的特点。
答:脉动较小,使用的整流器件较全波整流时多一倍,整流电压脉动与全波整流相同,每个器件所承受的反向电压为电源电压峰复值。
2.说明滤波电容 C 的作用。
C有关答:滤波。
输出电压的脉动程度与平均值与放电时间常数RL3.总结稳压二极管的稳压作用和可调三端稳压器的稳压作用。
答:稳压二极管:稳定电压,稳压值是固定的,并联在电路上,功率较小,主要用在电路中稳定某一点的工作电压,多应用在控制电路,在击穿情况下才起控制作用的。
可调三端稳压器:稳定电压,稳压值是可调,串联在电路上,功率较大,主要用在为整个或部分电路提供稳定或可调的供电电源,多用在供电电路,不能击穿。
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。
R1与R2组成反馈网络,是用来反映输出电压变化
电路也可以改画成以下形式,以便看图方便。
如把串联稳压电路看作反馈放大器(输入为VI,输出为Vo),则这种电路属于电压串联负反馈。
在深度负反馈条件下,,。
这种稳压电路的主回路由调整管T与负载相串联构成,且T工作在线性状态,故称为线性串联式稳压电路。
输出电压Vo=VI-VCE,其变化量由反馈网络取样,并经放大电路(A)放大后去控制调整管T的基极电压,从而改变调整管T的VCE大小。
当输入电压VI增加(或负载电流Io减小)时,导致输出电压Vo增加,随之反馈电压VF=R2Vo/(R1+R2)=FvVo也增加(Fv为反馈系数)。
VF与基准电压VREF相比较,其差值电压经比较放大电路放大后使调整管的VB和IC减小,于是调整管T的c-e 间电压VCE增大,使Vo下降,从而维持Vo基本恒定。
显然,这是电压负反馈电路基本性能。
三、集成线性稳压电路
1.三端固定式集成稳压器
如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上,加以封装后引出三端引脚,就成了三端集成稳压电源了。
正电压输出的78××系列,负电压输出的79××系列。
其中××表示固定电压输出的数值。
如:7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等,指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。
79××系列也与之对应,只不过是负电压输出。
这类稳压器的最大输出电流为1.5A,塑料封装(TO-220)最大功耗为
10W(加散热器);金属壳封装(TO-3)外形,最大功耗为20W(加散热器)。
2. 78系列三端集成稳压器内部电路框图
3. 三端集成稳压器的典型应用
⑴固定输出连接
在使用时必须注意:(VI)和(Vo)之间的关系,以W7805为例,该三端稳压器的固定输出电压是5V,而输入电压至少大于8V,这样输入/输出之间有3V的压差。
使调整管保证工作在放大区。
但压差取得大时,又会增加集成块的功耗,所以,两者应兼顾,即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和,又不致于功耗偏大。
⑵固定双组输出连接
⑶扩大输出电流连接
二极管D以低消T管VBE压降而设置,扩大的输出电流为:,原输出电流是Io,现可以近似扩大β倍。
⑷扩大输出电压范围
,所以:
⑸连接成恒流源电路
⑹三端可调式集成稳压电路
其型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。
如LM317型是正电压输出型,LM337是负电压输出可调式。
其输出电压可在1.25~40V之间调节。
其中,VREF=1.25V,而Iadj很小,通常略去,所以,由公式可得,只要调节R2
就能在一定范围调节输出电压的大小。
具有正负输出的实际应用电路如下图所示。
注释:开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、
输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是:
1.输入电.;/lpl;l;,网滤波器:消除来自电网,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
2.输入整流滤波器:将电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供直流电压。
3.变换器:是开关电源的关键部分。
它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
4.输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。
5.控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较,进行放大。
调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。
6.保护电路:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
有的读者会产生这样的疑问,先把220V的交流变成了直流,然后通过变换器把直流变成交流,最后又把交流变成直流输出,兜了这
实用标准
么大的一个圈子,干吗不把220V的交流电直接变成所需要的直流呢?其实,交流市电先由电源变压器变压,整流滤波后得到未稳定的直流电压,再经过调整后得到所需要的直流电压,这种电源技术很成熟,可以达到很高的稳定度,波纹也很小,而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
但是它的缺点是需要庞大而笨重的功频变换器,所需的滤波电容的体积和重量也相当大,而且调整管是工作在线性状态,调整管上有一定的电压降,在输出较大工作电流时,致使调整管的功耗太大,转换效率低,还要安装很大的散热片。
总之这种电源不适合计算机用。
开关电源主要有以下特点:
1.体积小、重量轻:由于没有工频变压器,所以体积和重量只有线性电源的20~30%。
2.功耗小、效率高:功率晶体管工作在开关状态,所以晶体管上的功耗小,转化效率高,一般为60~70%,而线性电源只有30~40%。
文案大全。