模拟电子电路第九章功率电路及系统演示文稿.ppt

模拟电子电路第九章功率电路及系统演示模拟电子电路第九章功率电路及系统演示文稿文稿11页，共79页，星期四2（优选）模拟电子电路第九章功率电路及（优选）模拟电子电路第九章功率电路及系统系统2页，共79页，星期四1. 整流工作原理整流工作原理利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性电路图整流分类：半波、全波、桥式、倍压整流电路整流分类：半波、全波、桥式、倍压整流电路 921整流滤波电路整流滤波电路一、整流滤波电路一、整流滤波电路3页，共79页，星期四 图911常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流4页，共79页，星期四 图911常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流5页，共79页，星期四 图911常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流6页，共79页，星期四滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点: 电容与负载电容与负载 RL 并联，或电感与负载并联，或电感与负载RL串联交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压RLLRLC滤波电路滤波原理：滤波原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或通过或通过电感电感中的电流中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的7页，共79页，星期四几种滤波电路几种滤波电路10.1.2 滤波电路（a）电容滤波电路）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒）电感电容滤波电路（倒L型）型）（c） 型滤波电路型滤波电路8页，共79页，星期四二二 整流与滤波电路工作原理整流与滤波电路工作原理1.半波整流电路二极管导通，二极管导通，uL=u2二极管截止二极管截止, uL=0+io+u2 0 时时:u20时时:u2uLuD t 2 3 4 09页，共79页，星期四1、工作原理iDu2tuot设变压器输出电压：u2= U2sint u1 u2uoRL+则输出电压：uo=2、电路特点 优点：结构简单，元件少 缺点：输出波形脉动大，利用率低+10页，共79页，星期四uo=3、电路分析（1）输出直流电压：（2）负载平均电流（3）二极管所承受的最大反向电压（4）整流管平均整流电流=负载平均电流4、整流输出电压的脉动系数 u1 u2uoRL11页，共79页，星期四2.全波整流电路+原理：原理：+变压器副边中变压器副边中心抽头，感应心抽头，感应出两个相等的出两个相等的电压电压u2当当u2正半周时，正半周时， D1导通，导通，D2截止。

截止当当u2负半周时，负半周时， D2导通，导通，D1截止12页，共79页，星期四全波整流电压波形全波整流电压波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD213页，共79页，星期四全波整流电路全波整流电路u1u2u2D1RLD2u2tuot电路分析：u0=14页，共79页，星期四3. 桥式整流电路（1）组成：由四个二极管组成桥路）组成：由四个二极管组成桥路u2正半周时正半周时: :D1 、D3导通导通， D2、D4截止截止+（2）工作原理：）工作原理：u2uL15页，共79页，星期四u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通， D1 、D3截止截止u2uL16页，共79页，星期四桥式整流电路桥式整流电路u2tuot正确利用二极管的引导作用 u1u2RLu0=17页，共79页，星期四如何实现正、负电源？如何实现正、负电源？将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电阻相连接，且连接点接地将二个负载电阻相连接，且连接点接地图利用桥式整流电路实现正、负电源图利用桥式整流电路实现正、负电源uO1 1 为正；为正； uO2 2为负为负18页，共79页，星期四。

思考思考1：一个二极管：一个二极管接反时的情况接反时的情况整流桥中一个二极管接反，可能烧毁变压器整流桥中一个二极管接反，可能烧毁变压器线圈或整流管线圈或整流管19页，共79页，星期四思考思考2：一个二极管：一个二极管短路时的情况短路时的情况整流桥中一个二极管短路，可能烧毁变压器整流桥中一个二极管短路，可能烧毁变压器线圈或整流管线圈或整流管20页，共79页，星期四思考思考3：一个二极管虚：一个二极管虚焊（断路）时的情况焊（断路）时的情况整流桥中一个二极管断路，变成半波整流整流桥中一个二极管断路，变成半波整流21页，共79页，星期四 实际应用实际应用1 1：利用桥式整流电路实现正、负电源：利用桥式整流电路实现正、负电源22页，共79页，星期四 实际应用实际应用1 1：利用桥式整流电路实现正、负电源：利用桥式整流电路实现正、负电源（）（）变压器副边抽头不在中间时，输出的正、负电源变压器副边抽头不在中间时，输出的正、负电源是否还对称？是否还对称？23页，共79页，星期四图914 用“硅桥”实现正、负两路直流输出的全波整流电路24页，共79页，星期四集成硅整流桥：集成硅整流桥：u2uL+ +- +25页，共79页，星期四。

全波整流全波整流电路电路桥式整流桥式整流电路电路半波整流半波整流电路电路主要参数主要参数电路形式电路形式表表 1整流电路的主要参数整流电路的主要参数26页，共79页，星期四多倍压整流电路多倍压整流电路+- -+- - -+ +u2+ - -+ - -+ - -+ - -+ - -适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合图图 多倍压整流电路多倍压整流电路27页，共79页，星期四u2的第一个正半周：的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，构成回路，C1充电到：充电到：u2的第一个负半周：的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，构成回路，C2充电到：充电到：C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6倍压整流电路的工作原理28页，共79页，星期四C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：的第二个正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成回构成回路，路， C1补充电荷，补充电荷，C3充电到：充电到：u2的第二个负半周：的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1构构成回路，成回路， C2补充电荷，补充电荷， C4充电到：充电到：把电容接在相应电容组的两端，即可获得所把电容接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。

需的多倍压直流输出29页，共79页，星期四 由于整流输出电压存在一定的纹波由于整流输出电压存在一定的纹波, ,故需用滤波电故需用滤波电路来滤除纹波电压滤波电路利用电抗性元件的储能路来滤除纹波电压滤波电路利用电抗性元件的储能作用实现滤波作用实现滤波 一般通过将电容一般通过将电容C C与负载并联或将电感与负载并联或将电感L L跟负载跟负载串联来实现串联来实现 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，减减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量 二、整流滤波电路的工作原理及主要性能二、整流滤波电路的工作原理及主要性能30页，共79页，星期四假设电路刚好在假设电路刚好在 由由负到零的时刻接通负到零的时刻接通, ,则则 通过通过VDVD1 1和和VDVD3 3向向C C充电电容电压充电电容电压 紧紧随输入电压随输入电压 按正弦按正弦规律上升至规律上升至 的最大的最大值电容滤波电路(1)空载(RL=)时:设电容器两端初始电压为零u2tuLt31页，共79页，星期四。

电容滤波电路(1)空载(RL=)时:设电容器两端初始电压为零u2tuLtuc=uL故然后然后 继续按正弦继续按正弦规律下降规律下降, ,当当 时时, ,二极管截止二极管截止,C,C放放电电, ,由于无放电回路由于无放电回路, ,所以所以 保持32页，共79页，星期四电源电源 在向负载在向负载R RL L供电的同时又对供电的同时又对电容电容C C充电电容充电电容电压电压 紧随输入电紧随输入电压压 按正弦规律按正弦规律上升至上升至 最大值 电容滤波电路(2)接入RL(且RLC较大)时:u2t33页，共79页，星期四电容滤波电路(2)接入RL(且RLC较大)时:u2t而后 继续按正弦规律下降,当 时，时，二极管又导通，二极管又导通，电容电容C C再次充电再次充电35页，共79页，星期四电容滤波电路(2)接入RL(且RLC较大)时:u2t二极管中二极管中的电流的电流uc= uLiDt t这样循环下去，这样循环下去， 周期性变化，电周期性变化，电容容C C周而复始地周而复始地进行充电和放电进行充电和放电, ,使输出电压脉使输出电压脉动减小 只有整流电路输出只有整流电路输出电压大于电压大于uc时，才时，才有充电电流。

因此有充电电流因此二极管中的电流是二极管中的电流是脉冲波36页，共79页，星期四电容电容C C放电的快放电的快慢取决于时间常慢取决于时间常数数(=R(=RL LC C）的）的大小，时间常数大小，时间常数越大，电容越大，电容C C放放电越慢，输出电电越慢，输出电压压 就越平坦，就越平坦，平均值也越高平均值也越高电容滤波电路(2)接入RL(且RLC较大)时:u2t二极管中二极管中的电流的电流uc= uLiDt t37页，共79页，星期四电容滤波电路的特点：RLC 较较大大u2tiDtuc= uL(2)UL与RLC的关系：RLC愈大C放电愈慢UL(平均值)愈大一般取：一般取：( (T T: :电源电压的周期电源电压的周期) )近似估算近似估算: UL=1.2U2(1)整流管导电时间越短 的峰值电流越大38页，共79页，星期四电容滤波电路的特点：(3)(3)图为输出直流电压图为输出直流电压U UL L随负载随负载电流电流I IL L的变化关系曲线的变化关系曲线OC型滤波纯电阻负载负载直流电压随负载电流增加而减小 电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。

C值一定,RL=即空载时,C=0,即无电容时,39页，共79页，星期四1）滤波电容C一般选择体积小，容量大的电解电容器 （2）普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏要注意的几点：（3）加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流( )，为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量40页，共79页，星期四 *使用条件：各种电路参数比较：41页，共79页，星期四一、电容滤波电路一、电容滤波电路例1、某电子设备需要直流电压U0=30v，I0=400mA的直流电流，若采用桥式直流，电容滤波电路，试选择直流元件和滤波电容1）选择二极管考虑到电容充电电流的冲击，选用最大直流电流为500mA、耐压为50v的整流二极管2）选电容选C=500F，耐压为50v的电解电容例2、一个全波整流、电容滤波电路中，U2=10v，C=1000F，当RL=20时，试求 和S的值，整流管的压降和整流内阻可忽略42页，共79页，星期四 例例3 如图所示，要求输出电压如图所示，要求输出电压U O（AV) =15V，负载电，负载电流平均值流平均值I L（AV) = 100mA, U O（AV) =1.2U2。

试问：试问：（1） 滤波电容的大小滤波电容的大小2）考虑到电网电压的波动范围为）考虑到电网电压的波动范围为10%, 滤波电容的耐压滤波电容的耐压值解：解： （1）由）由U O（A。