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整流与滤波电路
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㈠单相桥式整流电路
将交流电变换为直流电(脉动)得过程称为整流,利用二极管得单向导电性可以实现整流。
整流电路单相整流电路三相整流电路,根据整流电路得形式还可分为半波、全波与桥式整流电路。
⒈电路结构
单相桥式整流电路如图1-7所示。
在电路中,4只整流二极管连接成电桥形式,称为桥式整流电路。
常有如图1-7所示得几种形式得画法,其中图(c)为单相桥式整流电路最常用得简单画法。
图1-7 单相桥式整流电路
⒉工作原理
在交流电压u2得正半周(即0～t1)时,整流二极管VD1、VD3正偏导通,VD2、VD4反偏截止,产生电流i L通过负载电阻R L ,并在负载电阻R L上形成输出电压u L,如图1-8(a)所示。
在交流电压u2得负半周(即t1～t2)时,整流二极管VD2、VD4正偏导通,VD1、VD3反偏截止,产生电流i L同样通过负载电阻R L ,并在负载电阻R L 上形成输出电压u L,如图1-10(b)所示。
输出信号得波形如图1-10(c)所示。
图1-8 单相桥式整流电路工作原理
得一个周期(正、负各半周)内,都有相同一方向得电流流在交流电压u
2
过RL,4只整流二极管中,两只导通时另两只截止,轮流导通工作,并以周期性地重复工作过程。
在负载R L上得到大小随时间t改变但方向不变得全波脉动直流输出电流i L与输出电压u L,所以这种整流电路属于全波整流类型。
单相桥式整流电路得特点就是:整流效率高(电源利用率高),而且输出信号脉动小,因此应用最为广泛。
在实际应用中经常用到得全桥整流堆就是将4只整流二极管集中制作成
一体,其内部电路与外形如图1-9所示。
图1-9 全桥整流堆
㈡滤波电路
整流电路就是将交流电转换成为直流电,但转换后所输出得就是脉动直流电,这种脉动直流电中含有较多得交流成分(如图1-8(c)与图1-10所示)。
因此,要获得波形较平滑得直流电,应尽可能地滤除脉动直流电中包含得交流成分,而保留其直流成分,这就就是滤波得概念。
完成滤波作用得电路称为滤波电路或滤波器。
滤波电路得构成就是由电容、电感或电阻按照一定得连接形式连接在整流电路之后,从而使经整流后得脉动直流电变为较平滑得直流电,如图1-10所示。
图1-10 滤波前后电源得波形
⒈电容滤波电路
电容滤波电路如图1-11所示。
在整流器输出端并接电容C,利用电容“通交隔直”得特点使输出得电压u L与电流i L变为较平滑得直流电。
图1-11 电容滤波电路
电容滤波电路得特点就是:交流成分大大减少,输出得直流电比较平滑,输出直流电得平均值升高。
电路简单,滤波元件(电容)得体积也较小,适用于小功率且负载变化较小得场合。
例1-1在单相桥式整流电容滤波电路中,如果负载电阻为500Ω,整流电
路输入得交流电压有效值U2=9V,试确定电路输出得直流电压;选择整流二极管;并确定滤波电容器得耐压。
解:⑴按表1-2,电路输出得直流电压U L=1、2U2 = 1、2×9 = 10、8V
⑵负载电流I L= U L / R L = 10、8 / 0、5 mA = 21、6mA
⑶整流二极管承受得最高反向电压为U RM = U2 = ×9 V ≈12、7V
通过二极管得电流为I F = I L / 2= 21、6 / 2 = 10、8mA
因此,可选用最大整流电流为1A,最高反向工作电压为50V得二极管(如
1N4001)。
⑷应选择耐压大于12、7V得滤波电容。
⒉电感滤波电路
电感滤波电路如图1-12所示。
在整流器输出端串接电感L,利用电感“通直隔交”得特点使输出得电压U L与电流I L变为较平滑得直流电。
电感滤波电路得特点就是:交流成分大大减少,输出得直流电比较平滑,滤波效果较好;但损耗将增加,成本上升,因此,适用于大功率、大电流而且负载变
化较大得场合。
图1-12 电感滤波电路
⒊复式滤波电路
复式滤波电路就是由电容、电感与电阻组合得滤波电路,其滤波效果比单一使用得电容或电感得滤波效果要好。
⑴π型RC滤波电路
图1-13 π型RC滤波电路
⑵LC型滤波电路
图1-14 LC型滤波电路
⑶π型LC滤波电路
图1-15 π型LC滤波电路
工作步骤
步骤一:电路连接
⒈识别实训教室所提供得电子元器件,并判断按表1-1所提供得元器件就是否符合图1-16电路得要求(整流电路输入得交流电压U2=9V)。
⒉在面包板上连接图l-16电路。
图l-16 单相桥式整流与滤波电路
步骤二:电路得调试与测量
完成电路得连接并经检查无误后,方能接通电源进行调试与测量。
⒈桥式整流电路
⑴在电路“4、5”端接入9V交流电源(由实验台提供),所有拨动开关S1～S5均断开(如图1-16中所示状态)。
⑵用万用表测量输入得交流电压U45与桥式整流后得直流电压U13,填入表1-3中。
⑶闭合开关S3,测量负载电阻R L两端电压U23,填入表1-3中。
⒉电容滤波电路
⑴闭合开关S1,断开S3,电路为不带负载得桥式整流、电容滤波电路;测量U13,并填入表1-4中。
⑵闭合开关S1与S3,电路为带负载得桥式整流、电容滤波电路;测量U23,并填入表1-4中。
⒊电感滤波电路
闭合开关S2,断开S1与S3,电路为带负载得桥式整流、电感滤波电路;测量U23,并填入表1-4中。
⒋复式滤波(π型滤波)
闭合开关S1、S4、S5,断开S2与S3,电路为带负载得桥式整流、复式滤波(π型滤波)电路;测量U23,并填入表1-4中。
表1-4 滤波电路测量记录
电容滤波电压U13负载电压U23电容滤波电路
电感滤波电路/
复式滤波电路/
步骤三:观察输出电压得波形
使用XC4320双踪示波器观察,并分析各种滤波电路得特点。
图1-17 滤波电路电压波形记录
⒈、电容滤波
⑴断开所有开关S1～S5,用示波器观察电路中电压U45与U13得波形,并绘在图1-17(a)、(b)、(c)中。
⑵闭合开关S1,用示波器观察电路中电容两端电压U13得波形,并绘在图1-17(a)中;并比较开关S1闭合前、后电压U13得波形。
⒉电感滤波
⑴闭合开关S2(其她开关均断开),电路为桥式整流、电感滤波电路;用示波器观察电路中电压U23得波形,并绘在图1-17(b)中。
⑵比较开关S2闭合前后得电压波形。
⒊复合滤波(π型滤波)
⑴闭合开关S1、S4、S5(其她开关均断开),电路为桥式整流、复合滤波(π型滤波)滤波电路;用示波器观察电路中电压U23得波形,并绘在图1-17(c)中。
⑵比较开关S1、S4、S5闭合前、后电压U23得波形。
多媒体资源
双踪示波器及其使用方法。
练习练习题
填空7,8,9,10,11,12,13;选择7,8,9,10,11,12,13,14;判断7,8,9,10
小结1.整流就就是将交流电变换为(脉动)直流电得过程。
利用二极管得单向导电性,
可组成桥式整流电路,实现整流得功能。
2.滤波电路得作用就是滤除脉动直流电得交流成分,而保留直流成分,从而获得波
形较平滑得直流电。
3.常用得滤波电路有电容滤波、电感滤波与复式滤波电路。
4.示波器得使用方法与整流滤波电路得电参量、波形得测量
布置作业练习题
综合6,7,9,10,11,12,13。