第28讲 直流电源的组成 单相整流滤波电路

U O(AV)
1 π = ∫ 2U 2 sin ω td (ω t ) π 0
2 2U 2 U O(AV) = ≈ 0.9U 2 π U O(AV) 0.9U 2 I L(AV) = ≈ RL RL
（4）二极管的选择
U R max = 2U 2 I D(AV) =
I L(AV) 2
0.45U 2 ≈ RL
u1
u2 – u2 b
+ –
io uo D2
RL +
0
uo
uD1
忽略二极管正向压降
0 ~ π： uD2 = 2u2
uD2
（3）UO（AV）和 IL（AV）的估算 ） （ ） （ ） 已知变压器副边电压有效值为U 已知变压器副边电压有效值为 2 输出电流平均值（ 设：输出电压平均值（Uo(AV)）,输出电流平均值（Io(AV) )： 输出电压平均值（
三、滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波的目的： 过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分， 滤波的目的：经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分， 但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分， 但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分，使其更 接近于直流。 接近于直流。 滤波得方法：滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利 滤波得方法：滤波的方法一般采用无源元件电容或电感， 用其对电压、电流的储能特性达到滤波的目的。 用其对电压、电流的储能特性达到滤波的目的。
考虑到电网电压波动范围为 ％，二极管的极限参数应满 ±10％，二极管的极限参数应满 ％， 足： 0.45U
I F > 1 .1 × R L U > 1.1 2U 2 R
2
uo
脉动系数Ｓ （5） 脉动系数Ｓ 0 π 2π π ωt
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越 定义： 平均值之比。 定义 小越好。 小越好。 分解后可得: 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
u2 =
2U 2 sin ω t D1 T a
+ – + +
正半周时， 导通， 当u2正半周时， D1导通，D2 截止。 截止。 负半周时， 导通， 当u2负半周时， D2导通，D1 截止。 截止。
u1
u2 –
+
u2
–
b D2
– –
io uo
RL
单相全波整流电压波形 D1 T a
+
u2
π 2π π 3π π ωt 4π π
点为“ 导通， 截止； 当A点为“+”B点 “-”时，D1、D3导通，D2、D4截止；当B点 点为 点 时 点 导通， 截止。可见， 为“+”A点 “-”时， D2、D4 导通， D1、D3截止。可见，利 点 时 用桥式整流可以轻而易举地获得正、负电源， 用桥式整流可以轻而易举地获得正、负电源，这是其它类型 整流电路难以做到的。 整流电路难以做到的。
4 4 4 uo = 2U2 ( − cos 2ω t − cos 4ω t − cos 6ω t ⋯ ) π 3π 15ω 35π
基波 基波峰值
2
Uo1M S= Uo
4 2U2 2 3 π = = ≈ 0.67 2 2U2 3 π 输出电压平均值
自行分析输出双极性电压单相桥式整流电路工作原理。 自行分析输出双极性电压单相桥式整流电路工作原理。
若：考虑变压器和整流电路的内阻 电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻， 电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻，即变压器内阻和 整流电路导通电阻（二极管导通电阻）之和， 整流电路导通电阻（二极管导通电阻）之和，因而充电时间 常数很小；电容放电时回路电阻为RL， 常数很小；电容放电时回路电阻为 ，所以放电时间常数 远远大于充电时间常数。 远远大于充电时间常数。
3.对整流电路要研究的问题： 3.对整流电路要研究的问题： 对整流电路要研究的问题
对整流电路要研究清楚以下问题： 对整流电路要研究清楚以下问题： 1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 电路的工作原理：二极管工作状态、 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 输出电压和输出电流的平均值： 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最 整流二极管的选择： 高反向工作电压 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管， 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器 内阻为0。 内阻为 。
（5）脉动系数 ：输出电压的基波峰值 O1M与平均电压 ）脉动系数S：输出电压的基波峰值U UO(AV)之比。 之比。
U O1M =
1
π
∫
π
2
−π 2
U O1M S= U O ( AV )
U2 2U 2 cosωtcos2ωtd ( ωt ) = 2 U2 2 = π ≈ 1.57 = 2 2 U2 π
1. 电容滤波电路
（1）电路组成： ）电路组成：
充电
放电速度与正弦 波下降速度相似 按指数规律下降
（2）工作原理 ）
当 u 2 > uC 时，有一对二极管导通 ，对电容充电， τ 充电非常小。
当 u 2 < uC 时，所有二极管均截止 ，电容通过RL放电，τ 放电 = RLC。
滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。 滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
u2的正半周： A→D1→RL→D3→B，uO= u2 的正半周： ， u2的负半周： B →D2→RL→D4→ A，uO= -u2 的负半周： ， 集成的桥式整流电路称为整流堆。 集成的桥式整流电路称为整流堆。
（3）UO（AV）和 IL（AV）的估算 ） （ ） （ ） 已知变压器副边电压有效值为U 已知变压器副边电压有效值为 2
2.直流电源的获得 2.直流电源的获得
直流电源是能量转换电路， 220V（ 380V）50Hz的 直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交 流电转换为直流电。 流电转换为直流电。 将交流电源通过变压、整流、滤波、 将交流电源通过变压、整流、滤波、稳压后变为幅值稳 电流稳定的直流电的设备称为直流稳压电源 直流稳压电源。 定、电流稳定的直流电的设备称为直流稳压电源。 输入电压为单相220V 输出电流在10A以下， 220V， 10A以下 输入电压为单相220V，输出电流在10A以下，调整管工作 在线性工作区的稳压电源称为小功率线性直流稳压电源。 在线性工作区的稳压电源称为小功率线性直流稳压电源。
自行分析三相桥式整流电路工作原理。 自行分析三相桥式整流电路工作原理。了解
桥式整流电路的另一种接法
桥式整流电路的符号图 ∼
D1 u2 D3
D2 D4
RL uo
u2
–
∼
+
uo
集成的桥式整流电路称为整流堆。几种常见的硅整流桥外形： 集成的桥式整流电路称为整流堆。几种常见的硅整流桥外形：
~ + ~ ~ + ~ + A C -
第二十八讲 直流电源的组成
单相整流滤波电路
第二十八讲 直流电源的组成 单相整流滤波电路
一、直流电源的组成及各部分的作用 二、单相整流电路 三、滤波电路
一、直流电源的组成及各部分的作用
1.直流电源的应用 1.直流电源的应用
在工业生产和日常生活中，许多电气设备和家用电器中， 在工业生产和日常生活中，许多电气设备和家用电器中， 通常需要电压电流稳定的直流电源供电， 通常需要电压电流稳定的直流电源供电，而电网提供的通常为 单相220伏或三相380伏的交流电源。 220伏或三相380伏的交流电源 单相220伏或三相380伏的交流电源。
导通角
脉动 ↓ C ↑ → τ 放电 ↑→ U O(AV) ↑ RL ↑ θ ↓→ iD的峰值 ↑
θ小到一定程度，难于选择二极管！ 小到一定程度，难于选择二极管！ 小到一定程度
（4）电容的选择及 O（AV）的估算 ）电容的选择及U （ ） 若负载开路 UO（AV）＝？ （ ）＝？=1.4U2
2U 2 U O(AV) = ≈ 0.45U 2 π U O(AV) 0.45U 2 I L(AV) = ≈ RL RL
（4）二极管的选择 ）
U R max = 2U 2
I D(AV) = I L(AV)
0.45U 2 ≈ RL
考虑到电网电压波动范围为 ±10％，二极管的极限参数应满 ％，二极管的极限参数应满 ％， 足： 0.45U 2 I F > 1.1× R L U > 1.1 2U 2 R
二、整流电路
1.整流电路的任务： 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。
2.整流电路分类： 整流电路分类： 整流电路分类 单相 三相 半波 全波 桥式 倍压整流 二极管 可控硅
本课主要介绍： 本课主要介绍： 单相半波整流，单相全波整流， 单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流
UO(AV)=
π
1
∫
π
0
uo d (ωt ) =
π
1
∫
π
0
2U 2 sinω t d (ω t)
2 2U2 = = 0. 9 U2
π
Io(AV)= Uo /RL =0.9 U2 / RL
（4）二极管的选择 ）
U R max = 2 2U 2
反向耐压知太大，应改进。 反向耐压知太大，应改进。
I D(AV)
1 1 0.45U 2 = I 0( AV ) = I L(AV) ≈ 2 2 RL
6. 单相桥式整流电路
（1）电路组成： ）电路组成：
− + − +
u2
若接反了呢？ 若接反了呢？