ID =
~
+ u –
1 1 U 1 30 IO = × O = × = 0.075 A 2 2 RL 2 200
+ C RL
+ uo –
变压器副边电压的有效值
U=
UO 30 = = 25V 1.2 1.2
二极管承受的最高反向电压 U DRM = 2U = 2 × 25 = 35 V 可选用二极管2CP11 可选用二极管 2. 选择滤波电容器 已知R 已知 L = 50Ω Ω
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18.1 整流电路
一 单相半波整流电路 1 电路结构 D io a
Tr 2 工作原理
u 正半周，Va>Vb，二极管D导通； 正半周， 二极管D导通； u 负半周，Va< Vb，二极管 截止 。 负半周， 二极管D
+ u –
RL
+ uo –
3 工作波形
一般取τ = RL C ≥ (3 − 5)
T 2
(T — 电源电压的周期) 电源电压的周期)
近似估算取： 桥式、全波） 近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波） 半波） 当负载R 开路时， 当负载RL 开路时，UO ≈
2U
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C=
IOM =100mA UDRM =50V 取 RLC = 5 × T/2
可选用C=250µF，耐压为 µ ，耐压为50V的极性电容器 可选用 的极性电容器
0.05 0.05 = = 250 × 10− 6 F = 250µF RL 200
u
2U
O
b 由变压器Tr，整流元件D和负载 L组成。 由变压器 ，整流元件 和负载R 组成。 和负载 D为理想元件 为理想元件 Tr的初级输入电压有效值为 的初级输入电压有效值为220V，频率 的初级输入电压有效值为 ， 的电网交流电。 为50Hz的电网交流电。 的电网交流电 Tr的次级输出电压设为： 的次级输出电压设为： 的次级输出电压设为
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18.1 整流电路
整流电路的作用: 整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 整流原理： 利用二极管的单向导电性 常见的整流电路： 常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等 整流等。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零 反向电阻为无穷大。 正向导通电阻为零， 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
ωt
4π
~
ωt
o π 2π 3π 4π 解：(1)当D2或D4断开后 (1)当 电路为单相半波整流电路。正半周时， 电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过， 导通，负载中有电流过 负载电压u ；负半周时， 截止，负载中无电流通过 负载电压 o=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端 无电压， =0。 无电压， uo =0。
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o
–
U RM = 2U = 2 × 20 = 28.2V
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18.1 整流电路
二 单相桥式整流电路 1 电路结构 io Tr a + u –4 1u2U3 工作波形3
2
+ uo –
ωt
RL
uo
2U
b 由变压器Tr，四只D和负载 组成， 和负载R 由变压器 ，四只 和负载 L组成，由于 D和负载接成电桥形式故称桥式全波整流。 和负载接成电桥形式故称桥式全波整流 和负载接成电桥形式故称桥式全波整流。
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18.2 滤波器
uo
(2)
流过二极管的瞬时电流很大
2U
O iD O
RLC 越大→ＵO 越高，IO 越大→整流二极 越大→ 越高， 越大→ 管导通时间越短→ 的峰值电流越大。 管导通时间越短→ iD 的峰值电流越大。 选管时一般取： 选管时一般取： IOM = 1.5～ 2 ID
ωt
ωt
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18.1 整流电路
4 主要参数
(1) 整流电压平均值 Uo
u
2U
UO =
π∫
1
π
0
2U sin ωtd(ωt ) =
2 2U
π
≈ 0.9U
ωt
比半波整流增加了一倍 (2) 整流电流平均值 Io
I o= Uo U = 0.9 RL RL
uo
2U
uD
− 2U
ωt ωt
vC
v2 t
vL
vc=vL
t
vL = vC = 2V2
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18.2 滤波器
较大） （2）接入RL（且RLC较大）时 v2＞ vC时： 二极管导通， 二极管导通，C充电 充电时间常数 τ c 充电迅速 v2＜ vC时：
≈ R intC v2
t
二极管截止， 放电。 二极管截止，C放电。 放电时间常数 τd = RLC v L
例：有一单相半波整流电路，已知负载电阻RL＝750 ，变压器二次侧电压 有一单相半波整流电路，已知负载电阻 U＝20V，试求 O，IO及URM，并选用二极管。 并选用二极管。 ＝ ，试求U
D Tr a io
解：UO＝0.45U=0.45×20=9V ×
+ u –
b
RL
+ u
IO＝UO/RL=9/750=12mA 可选用二极管2AP4 可选用二极管2AP4，其最大整流电 2AP4， 流为16mA 反向工作峰值电压为50V 16mA， 50V。 流为16mA，反向工作峰值电压为50V。
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18.1 整流电路
~ + u _ D2 D3 D1 RL D4 + uo _
(2)如果 如果D (2)如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、 则正半周时，二极管 导通，电流经 D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及 1、D4或D2、D3将 而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D 被烧坏。 被烧坏。 (3)如果 如果D (3)如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D 接反类似，电源及D 则正半周时，情况与 2或D4接反类似，电源及 1或D3也将因电 流过大而烧坏。 流过大而烧坏。
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18.2 滤波器
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流， 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又 有交流成份。 有交流成份。 滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的 滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压 或通过电感中的 电流)不能突变的特性 滤掉整流电路输出电压中的交流成份， 电流 不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直 不能突变的特性 流成份，达到平滑输出电压波形的目的。 流成份，达到平滑输出电压波形的目的。 滤波电路：电容滤波、 滤波电路：电容滤波、电感滤波
4 主要参数
(1) 整流电压平均值 Uo
u
2U
1 UO = 2π
∫
π
0
2U sin ωtd(ωt ) =
2U
π
≈ 0.45U
O
ωt
(2) 整流电流平均值 Io U o U I o= = 0 . 45 RL RL (3) 每管承受的最高反向电压 URM
uo
2U
O
uD
O
ωt
U RM = U m = 2U
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18.1 整流电路
几种常见的硅整流桥 ~ + ~ ~ + ~ + A C -
∼ u – ∼
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+
uL
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18.1 整流电路
试分析图示桥式整流电路中的二极管D 断开时负载电压的波形。 例： 试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。 如果D 接反，后果如何？如果D 因击穿或烧坏而短路， 如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又 如何？ 如何？ u + u _ D2 D1 RL D3 D4 + uo _ o uo π 2π 3π
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18.2 滤波器
例： 有一单相桥式整流滤波电路， 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻 ， RL = 200Ω，要求直流输出电压 o=30V，选择整流二极管及滤波电容器。 Ω 要求直流输出电压U ，选择整流二极管及滤波电容器。 解：1. 选择整流二极管 流过二极管的电流
ωt
uo
2U
uD
O
u = 2U sinwt
ωt
ωt
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O
U为输出电压的有效值 为输出电压的有效值
− 2U
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18.1 整流电路
因为R 上只有半个周期内有电压和电流，所以叫半波整流电路 半波整流电路。 因为 L上只有半个周期内有电压和电流，所以叫半波整流电路。 负载上得到的电压极性虽然单向，但幅值是大小变化的，称为单向脉动电压。 负载上得到的电压极性虽然单向，但幅值是大小变化的，称为单向脉动电压。 单向脉动电压