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改变电压值通常为降压交流变脉动的直流 减小脉动
1) 负载变化输出电压基本不变；
2) 电网电压变化输出电压基本不变。。
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。
半波整流 全波整流在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动 ± 10％，且负载有一定的变化范围。
二、单相整流电路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
2,输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压
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，变压器内阻为 0。
整流二极管的伏安特性：
实际特性理想化特性正向导通电压为 0，
正向电阻为 0。
1,单相半波整流电路
（ 1）工作原理
u2的正半周,D导通,A→D→ RL→B,uO= u2 。
2u
2u
u2的负半周,D截止，承受反向电压，为 u2； uO=0。
（ 2） UO（ AV） 和 IL（ AV） 的估算已知变压器副边电压有效值为 U2
) (d s i n2π2 1 2π 0 O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L ( A V )
45.0
R
U
R
UI
L
2
L ( A V )D ( A V )
45.0
R
UII
2m a xR 2UU?
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
2
2
O ( A V ) 45.0π
2 UUU
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足：
（ 3）二极管的选择
2,单相桥式整流电路
u2的正半周
A→D 1→ RL→D 3→B,uO= u2
u2的负半周
B →D 2→ RL→D 4→ A,uO= -u2
四只管子如何接？
集成的桥式整流电路称为整流堆。
（ 1）工作原理
u
O
u
2
O
O
若接反了呢？
（ 2）估算
) (d s i n2π1 π0 2O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L ( A V )
9.0
R
U
R
UI
2
2
O ( A V ) 9.0π
22 UUU
（ 3） 二极管的选择
2m a xR 2UU?
L
2L ( A V )
D ( A V )
45.0
2 R
UII
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足：
三、滤波电路
（ 1）工作原理非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当 充电? 2 Cuu?
。放电，，电容通过时，所有二极管均截止当 放电 CRRuu C LL2
1,电容滤波电路充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
（ 1）工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻
C 越大,RL越大,τ放电 将越大，曲线越平滑，脉动越小。
内阻使
2O uu?
（ 2）二极管的导通角导通角
的峰值脉动放电
D
O ( A V )
L
i
U
R
C
无滤波电容时 θ＝ π。
有滤波电容时 θ < π，
且二极管平均电流增大，
故其峰值很大！
θ小到一定程度，难于选择二极管！
。时，～当 2O ( A V )L 2.12)53( UUTCR
。的耐压值应大于 221.1 UC
简单易行,UO（ AV） 高,C 足够大时 交流分量较小；
不适于大电流负载。
（ 3）电容的选择及 UO（ AV） 的估算若负载开路
UO（ AV） ＝？
（ 4）优缺点
2,电感滤波电路当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。
电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为 ωL。
2
L
L
D ( A V )
L
L
O ( A V ) 9.0 URR
RU
RR
RU?
直流分量：
d
L
d22
L
L
O ( A C ) ) ( uL
Ru
LR
Ru
交流分量：
交流分量
O ( A V )L U
L
R
适于大电流负载！
3,复式滤波电路为获得更好的滤波效果，可采用复式滤波电路。
电感应与负载串联，电容应与负载并联。
4,倍压整流电路分析时的两个要点：设①负载开路，②电路进入稳态。
22U
222 U
u2负半周,u2加 C1上电压对 C2充电,P→D 2→ C2→A,最终
u2正半周 C1充电,A→D 1→ C1→B,最终
21 2UU C?
P
22 22 UU C?
讨论一已知变压器副边电压有效值为 10V，电容足够大，
判断下列情况下输出电压平均值 UO（ AV） ≈？
1,正常工作；
2,C开路；
3,RL开路；
4,D1和 C同时开路。
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二整流电路如图所示，分别求解下列两种情况下输出电压的波形和平均值、整流二极管的最大整流电流和最高反向工作电压。
1,变压器副边电压有效值 U21＝ U22＝ 20V；
2,U21＝ 22V,U22＝ 22V。
1) 负载变化输出电压基本不变；
2) 电网电压变化输出电压基本不变。。
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。
半波整流 全波整流在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动 ± 10％，且负载有一定的变化范围。
二、单相整流电路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
2,输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压
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，变压器内阻为 0。
整流二极管的伏安特性：
实际特性理想化特性正向导通电压为 0，
正向电阻为 0。
1,单相半波整流电路
（ 1）工作原理
u2的正半周,D导通,A→D→ RL→B,uO= u2 。
2u
2u
u2的负半周,D截止，承受反向电压，为 u2； uO=0。
（ 2） UO（ AV） 和 IL（ AV） 的估算已知变压器副边电压有效值为 U2
) (d s i n2π2 1 2π 0 O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L ( A V )
45.0
R
U
R
UI
L
2
L ( A V )D ( A V )
45.0
R
UII
2m a xR 2UU?
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
2
2
O ( A V ) 45.0π
2 UUU
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足：
（ 3）二极管的选择
2,单相桥式整流电路
u2的正半周
A→D 1→ RL→D 3→B,uO= u2
u2的负半周
B →D 2→ RL→D 4→ A,uO= -u2
四只管子如何接？
集成的桥式整流电路称为整流堆。
（ 1）工作原理
u
O
u
2
O
O
若接反了呢？
（ 2）估算
) (d s i n2π1 π0 2O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L ( A V )
9.0
R
U
R
UI
2
2
O ( A V ) 9.0π
22 UUU
（ 3） 二极管的选择
2m a xR 2UU?
L
2L ( A V )
D ( A V )
45.0
2 R
UII
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足：
三、滤波电路
（ 1）工作原理非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当 充电? 2 Cuu?
。放电，，电容通过时，所有二极管均截止当 放电 CRRuu C LL2
1,电容滤波电路充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
（ 1）工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻
C 越大,RL越大,τ放电 将越大，曲线越平滑，脉动越小。
内阻使
2O uu?
（ 2）二极管的导通角导通角
的峰值脉动放电
D
O ( A V )
L
i
U
R
C
无滤波电容时 θ＝ π。
有滤波电容时 θ < π，
且二极管平均电流增大，
故其峰值很大！
θ小到一定程度，难于选择二极管！
。时，～当 2O ( A V )L 2.12)53( UUTCR
。的耐压值应大于 221.1 UC
简单易行,UO（ AV） 高,C 足够大时 交流分量较小；
不适于大电流负载。
（ 3）电容的选择及 UO（ AV） 的估算若负载开路
UO（ AV） ＝？
（ 4）优缺点
2,电感滤波电路当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。
电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为 ωL。
2
L
L
D ( A V )
L
L
O ( A V ) 9.0 URR
RU
RR
RU?
直流分量：
d
L
d22
L
L
O ( A C ) ) ( uL
Ru
LR
Ru
交流分量：
交流分量
O ( A V )L U
L
R
适于大电流负载！
3,复式滤波电路为获得更好的滤波效果，可采用复式滤波电路。
电感应与负载串联，电容应与负载并联。
4,倍压整流电路分析时的两个要点：设①负载开路，②电路进入稳态。
22U
222 U
u2负半周,u2加 C1上电压对 C2充电,P→D 2→ C2→A,最终
u2正半周 C1充电,A→D 1→ C1→B,最终
21 2UU C?
P
22 22 UU C?
讨论一已知变压器副边电压有效值为 10V，电容足够大，
判断下列情况下输出电压平均值 UO（ AV） ≈？
1,正常工作；
2,C开路；
3,RL开路；
4,D1和 C同时开路。
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二整流电路如图所示，分别求解下列两种情况下输出电压的波形和平均值、整流二极管的最大整流电流和最高反向工作电压。
1,变压器副边电压有效值 U21＝ U22＝ 20V；
2,U21＝ 22V,U22＝ 22V。
