整流滤波稳压电路.ppt

实验原理分析实验内容介绍整流滤波稳压电路连接与测试 电电子子电电路路工工作作时时都都需需要要直直流流电电源源提提供供能能量量，电电池池因因使使用用费费用用高高，一一般般只只用用于于低低功功耗耗便便携携式式的的仪仪器器设设备备中中。本本章章讨讨论论如如何何把把交交流流电电源源变变换换为为直直流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：电源的方框图如图所示。电源的方框图如图所示。整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分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。的脉动直流电。滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分少交流成分，增加直流成分。稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术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。进一步稳定直流电压。单相桥式整流电路(1)(1)工作原理工作原理 单单相相桥桥式式整整流流电电路路是是最最基基本本的的将将交交流流转转换换为为直直流流的的电路，其电路如图所示。电路，其电路如图所示。（a）桥式整流电路）桥式整流电路 （b）波形图）波形图 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 在在分分析析整整流流电电路路工工作作原原理理时时，整整流流电电路路 中中的的二二极极管管是是作作为为开开关关运运用用，具具有有单单向向导导电电性。性。根据图根据图(a)的电路图可知：的电路图可知：当正半周时二极管当正半周时二极管D1、D3导通，在负载导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。电阻上得到正弦波的正半周。当当负负半半周周时时二二极极管管D2、D4导导通通，在在负负载载电电阻阻上上得得到到正正弦弦波波仍仍是是正正半半周周。单单相相桥桥式式整整流电路的波形图见图流电路的波形图见图(b)。根根据据图图（b）可可知知，输输出出电电压压是是单单相相脉脉动动电电压压。通通常常用它的平均值与直流电压等效。用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压输出平均电压为：为：（2 2）参数计算）参数计算 流过负载的平均电流为流过二极管的流过二极管的平均电流平均电流为为二极管所承受的二极管所承受的最大反向电压最大反向电压（3 3）单相桥式整流电路的负载特性曲线）单相桥式整流电路的负载特性曲线 单相桥式整流电路的负载特性曲线是指单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线输出电压与负载电流之间的关系曲线 该该曲曲线线如如图图所所示示。曲曲线线的的斜斜率率代代表表了了整整流流电电路的内阻。路的内阻。单相桥式整流电路单相桥式整流电路 的负载特性曲线的负载特性曲线单相半波整流电路单相半波整流电路(a)(a)电路图电路图 (b)(b)波形图波形图 图图15.04 15.04 单相半波整流电路单相半波整流电路 单单相相整整流流电电路路除除桥桥式式整整流流电电路路外外，还还有有单单相相半半波波和和全全波波两两种种形形式式。单单相相半半波波整整流流电电路路如如图图(a)(a)所所示示，波波形形图图如如图图 (b)(b)所示。所示。根根据据图图可可知知，输输出出电电压压在在一一个个工工频频周周期期内内，只只是是正正半半周周导导电电，在在负负载载上上得得到到的的是半个正弦波。负载上是半个正弦波。负载上输出平均电压输出平均电压为：为：流过负载和二极管的流过负载和二极管的平均电流平均电流为为二极管所承受的二极管所承受的最大反向电压最大反向电压 注注意意，整整流流电电路路中中的的二二极极管管是是作作为为开开关关运运用用的的。整流电路既有交流量，又有直流量，通常对整流电路既有交流量，又有直流量，通常对:输入（交流）输入（交流）-用有效值或最大值；用有效值或最大值；输出（交直流）输出（交直流）-用平均值；用平均值；整流管正向电流整流管正向电流-用平均值；用平均值；整流管反向电压整流管反向电压-用最大值。用最大值。单单相相桥桥式式整整流流电电路路的的变变压压器器中中只只有有交交流流电电流流流流过过，而而半半波波和和全全波波整整流流电电路路中中均均有有直直流流分分量量流流过过。所所以以单单相相桥桥式式整整流流电电路路的的变变压压器器效效率率较较高高，在在同同样样的的功功率率容容量量条条件件下下，体体积积可可以以小小一一些些。单单相相桥桥式式整整流流电电路路的的总总体体性性能能优优于于单单相相半半波波和和全全波波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。整流电路，故广泛应用于直流电源之中。电容滤波电路电容滤波电路 (1)(1)滤波的基本概念滤波的基本概念 滤滤波波电电路路利利用用电电抗抗性性元元件件对对交交、直直流流阻阻抗抗的的不不同同，实实现现滤滤波波。电电容容器器C对对直直流流开开路路，对对交交流流阻阻抗抗小小，所所以以C应应该该并并联联在在负负载载两两端端。电电感感器器L对对直直流流阻阻抗抗小小，对对交交流流阻阻抗抗大大，因因此此L 应应与与负负载载串串联联。经经过过滤滤波波电电路路后后，既既可可保保留留直直流流分分量量、又又可可滤滤掉掉一一部部分分交交流流分分量量，改改变变了了交交直直流流成成分分的的比比例例，减减小小了了电电路路的的脉脉动动系系数数，改改善了直流电压的质量。善了直流电压的质量。（2 2）电容滤波电路）电容滤波电路 现现以以单单相相桥桥式式电电容容滤滤波波整整流流电电路路为为例例来来说说明明。电电容容滤滤波波电电路路如如图图所所示示，在在负负载载电电阻阻上上并并联联了一个滤波电容了一个滤波电容C。电容滤波电路电容滤波电路 当当v2到达到达90时时，v2开始下开始下降。先假设二极管关断，电容降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载就要以指数规律向负载L放电。放电。指数放电起始点的放电速率很大。指数放电起始点的放电速率很大。(3)(3)滤波原理滤波原理 若若电电路路处处于于正正半半周周，二二极极管管D D1 1、D D3 3导导通通，变变压压器器次次端端电电压压v v2 2给给电电容容器器C C 充电。此时充电。此时C C 相当于并联在相当于并联在v v2 2上，所以输出波形同上，所以输出波形同v v2 2 ，是正弦形。，是正弦形。电容滤波波形图 所所以以，在在t1到到t2时时刻刻，二二极极管管导导电电，充充电电，vC=vL 按按正正弦弦规规律律变变化化；t2到到t3时时刻刻二二极极管管关关断断，vC=vL按按指指数数曲曲线线下下降降，放放电电时时间间常常数数为为RLC。电电容滤波过程见图。容滤波过程见图。在刚过在刚过90时时，正弦曲线下降的，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过速率很慢。所以刚过90时二极管仍然时二极管仍然导通。导通。在超过在超过90后的某个点后的某个点，正弦曲线，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。起始放电速率时，二极管关断。需需要要指指出出的的是是，当当放放电电时时间间常常数数RLC增增加加时时，t1点点要要右右移移，t2点点 要左移，二极管关断时间加要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线长，导通角减小，见曲线3；反；反之，之，RLC减少时，导通角增加。减少时，导通角增加。显然，当显然，当L很小，即很小，即IL很大时，很大时，电容滤波的效果不好，电容滤波的效果不好，见图见图滤波曲线滤波曲线中的中的2。反。反之，当之，当L很大，即很大，即IL很小时，很小时，尽管尽管C较小较小,RLC仍很大仍很大,电容滤电容滤波的效果也很好，见滤波曲线波的效果也很好，见滤波曲线中的中的3。所以电容滤波适合输出。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。电流较小的场合。电容滤波的效果实验目的：1、掌握Multisim中相关元件的使用，如降压变压器等；2、能按照实验书用Multisim进行电路连接3、会用虚拟示波器观察整流滤波电路的波形4、用虚拟探针测定输出电压、输入电压间的关系实验内容：1、用Multisim进行电路连接、测试、仿真2、完成书后相应数据、习题实验内容介绍半波整流电路桥式整流电路桥式整流滤波电路桥式整流滤波稳压电路