1、1電工電子技術與技能（非電類少學時）電工電子技術與技能（非電類少學時）程周主編程周主編中等職業教育課程改革國家規劃新教材配套多媒體資源212 整流、濾波及穩壓電路12.1整流電路整流電路12.2濾波電路濾波電路12.3晶晶閘閘管管單單相可控整流相可控整流電電路路* 12.4穩壓電穩壓電路路123431.作用：整流電路是利用二極管或晶閘管的單向導電性將交流電變作用：整流電路是利用二極管或晶閘管的單向導電性將交流電變換成直流電的電路。換成直流電的電路。2.單相橋式整流電路由變壓器、四只接成電橋形式的二極管和負載單相橋式整流電路由變壓器、四只接成電橋形式的二極管和負載電阻組成。電阻組成。12.1 整

2、流電路整流電路電源變壓器電源變壓器Tr起降起降壓、隔離市電電源的壓、隔離市電電源的作用。作用。二極管二極管VD1 VD4起起整流作用，所以稱為整流作用，所以稱為整流元件。整流元件。整流電路的負載電整流電路的負載電阻為阻為RL。 圖圖12.1橋式整流電路及整流波形橋式整流電路及整流波形 412.1 整流電路整流電路3.橋式整流電路的工作原理橋式整流電路的工作原理（1）輸入電壓為正半周時，）輸入電壓為正半周時，A點電位最高，點電位最高，B點電位最低。點電位最低。VD1和和VD3正向偏置導通，正向偏置導通，VD2 和和VD4反向偏置截止。電流通路為：反向偏置截止。電流通路為：AVD1RLVD3B。（

3、2）輸入電壓為負半周時，）輸入電壓為負半周時，B點電位最高，點電位最高，A點電位最低。點電位最低。VD2和和VD4正向偏置導通，正向偏置導通，VD1和和VD3反向偏置截止。電流通路為：反向偏置截止。電流通路為：BVD2RLVD4A。（3）無論輸入電壓是正半周還是負半周，通過負載）無論輸入電壓是正半周還是負半周，通過負載RL的電流方向始終的電流方向始終是從上向下的，波形如圖是從上向下的，波形如圖12.1（b）所示。）所示。54數學表達式數學表達式 （1）負載上得到的電壓）負載上得到的電壓 Uo 是輸出電壓波形在一個周期中的平均值是輸出電壓波形在一個周期中的平均值:22o0.922UUU （2）流

4、過負載的電流：）流過負載的電流：LooRUI oD21II （3）流過每個二極管的平均電流：）流過每個二極管的平均電流：2RM2UU （4）每個二極管承受的反向電壓最大值：）每個二極管承受的反向電壓最大值：12.1 整流電路整流電路（12.1）（12.2）（12.3）（12.4）6 例例 某電氣設備采用橋式整流電路整流，電源電壓為某電氣設備采用橋式整流電路整流，電源電壓為220 V 交流交流電，需要整流輸出的電壓為電，需要整流輸出的電壓為 6 V ，電流為，電流為 25 mA，試求整流二極，試求整流二極管參數。管參數。12.1 整流電路整流電路712.2 濾波電路濾波電路u觀察與思考觀察與思考

5、8整流電路輸出電壓向負載供電的同時，也給電容充電。利用電容整流電路輸出電壓向負載供電的同時，也給電容充電。利用電容器的充、放電特性，使輸出電壓平滑。器的充、放電特性，使輸出電壓平滑。u1u212.2.1 電容濾波電路電容濾波電路圖圖12.4橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路 912.2.1 電容濾波電路電容濾波電路2工作原理工作原理 整流輸出的電壓在向負載供電的同時，也給電容器充電。當充整流輸出的電壓在向負載供電的同時，也給電容器充電。當充電電壓達到最大值電電壓達到最大值 后，后，u2開始下降，電容器開始向負載電阻放開始下降，電容器開始向負載電阻放電。如果濾波電容足夠大，而負載的電阻值又

6、不太小的情況下，不電。如果濾波電容足夠大，而負載的電阻值又不太小的情況下，不但使輸出電壓的波形變得平滑，而且輸出電壓但使輸出電壓的波形變得平滑，而且輸出電壓Uo的平均值增大。的平均值增大。 只要選擇合適的電容器容量只要選擇合適的電容器容量C和負載電阻和負載電阻RL的阻值就可得到良的阻值就可得到良好的濾波效果。圖好的濾波效果。圖12.4（b）中曲線）中曲線3、2、1是對應不同容量濾波電是對應不同容量濾波電容的曲線。在曲線容的曲線。在曲線2時，負載兩端電壓的平均值估算時，負載兩端電壓的平均值估算 Uo= 1.2U23電容濾波電路負載變化不宜過大、無法向負載提供較大的電流電容濾波電路負載變化不宜過大

7、、無法向負載提供較大的電流22U10 電感對整流電路輸出電壓中的交流成電感對整流電路輸出電壓中的交流成分呈現較大的阻抗，對直流成分感抗為零，分呈現較大的阻抗，對直流成分感抗為零，因此，交流成分基本都降落在電感線圈上，因此，交流成分基本都降落在電感線圈上，而直流成分則降壓在負載電阻上，從而負而直流成分則降壓在負載電阻上，從而負載上得到平滑的直流電。載上得到平滑的直流電。 負載兩端電壓的平均值與橋式整流電路同，為負載兩端電壓的平均值與橋式整流電路同，為Uo = 0.9U2電感元件體積大，結構復雜，自身電阻也會引起直流電壓和功率損電感元件體積大，結構復雜，自身電阻也會引起直流電壓和功率損失。它適同于

8、負載電流要求較大且負載變化大的場合。失。它適同于負載電流要求較大且負載變化大的場合。12.2.2電感濾波電路電感濾波電路11為得到更好的濾波效果，將電感濾波和電容濾波混合使用，為得到更好的濾波效果，將電感濾波和電容濾波混合使用，構構成多級成多級濾波電路。濾波電路。當負載電阻當負載電阻 RL 較大時，用電阻較大時，用電阻 R 代替體積大的電感代替體積大的電感 L，也可得到，也可得到較好的濾波效果。較好的濾波效果。(a) 為電容、電感構成的為電容、電感構成的 型濾波電路，型濾波電路，(b) 為電阻、為電阻、 電容組成的電容組成的 型濾波電路。型濾波電路。12.2.3多級濾波電路多級濾波電路圖12.

9、6 型濾波電路 12用晶閘管取代橋式整流電路中兩用晶閘管取代橋式整流電路中兩個橋臂的整流二極管。個橋臂的整流二極管。通過改變晶閘管觸發脈沖通過改變晶閘管觸發脈沖 uG的控制角的控制角 ，以改變晶閘管的導通角度以改變晶閘管的導通角度 ，從而控制整從而控制整流輸出電壓的大小流輸出電壓的大小 uo。整流輸出電壓波形：整流輸出電壓波形：橋式半控整流電路：橋式半控整流電路：12.3*晶閘管單相可控整流電路晶閘管單相可控整流電路13單相橋式半控整流電路的輸出電壓單相橋式半控整流電路的輸出電壓平均值為：平均值為：2o9 . 02cos1UU 0， ，晶閘管處于全導通晶閘管處于全導通狀態，狀態，Uo 0.9

10、U2。 ， 0，晶閘管處于全關斷晶閘管處于全關斷狀態，狀態，Uo = 0。所以單相橋式半控整流輸出直流電所以單相橋式半控整流輸出直流電壓范圍為：壓范圍為：0 0.9U2 。輸出電流平均值為：輸出電流平均值為： 。LooRUI )9 . 02cos1(2oUU12.3*晶閘管單相可控整流電路晶閘管單相可控整流電路14利用調整元件利用調整元件( (穩壓二極管或晶體管穩壓二極管或晶體管) )調節整流輸出的直流調節整流輸出的直流電壓，使電網電壓波動或負載變化時輸出的直流電壓穩定。電壓，使電網電壓波動或負載變化時輸出的直流電壓穩定。穩壓電路有兩種類型：穩壓電路有兩種類型：并聯型并聯型串聯型串聯型12.4

11、 *穩壓電路穩壓電路圖圖12.4 穩壓電路結構示意圖穩壓電路結構示意圖15穩壓二極管是一種能穩定電壓的特殊二極管。穩壓二極管是一種能穩定電壓的特殊二極管。符號：符號：穩壓管穩壓時工作在反向擊穿區。穩壓管穩壓時工作在反向擊穿區。在反向擊穿區，特性曲線很陡峭。在反向擊穿區，特性曲線很陡峭。特性曲線：特性曲線：穩壓管的工作范圍是在穩壓管的工作范圍是在 IZmin IZmax 之間。之間。UZ 稱為穩稱為穩定電壓。定電壓。12.4.1 穩壓二極管穩壓二極管16由于由于 VZ 與與RL并聯，所以稱并聯型。并聯，所以稱并聯型。UO = UI RI = UI R( (IO + IZ) ) 當電源電壓波動或負

12、載變化引起輸出電壓變化時，并聯型穩壓電路當電源電壓波動或負載變化引起輸出電壓變化時，并聯型穩壓電路的穩壓過程為：的穩壓過程為：UOUOIZIRI同理可分析同理可分析 UO下降時下降時的穩壓過程。的穩壓過程。輸出電壓輸出電壓 UO 基本保持不變?；颈３植蛔?。R ：限流電阻；：限流電阻；RL： 負載電阻；負載電阻；UO：輸出電壓；：輸出電壓；VZ：調整元件；：調整元件；IO：負載電流；：負載電流；UI：輸入電壓；：輸入電壓；12.4.2 并聯型穩壓電路并聯型穩壓電路17R：穩壓管的限流電阻，并為：穩壓管的限流電阻，并為 VT 的基極電流提供通路。的基極電流提供通路。調整元件調整元件 VT 與負載

13、與負載 RL 串聯。串聯。VZ：為調整管提供穩定的基極電位。：為調整管提供穩定的基極電位。穩壓過程：穩壓過程：當電源電壓或負載變化引起輸出電壓下降時，當電源電壓或負載變化引起輸出電壓下降時，UOVEVB 恒定恒定UBE ( (=VB VE) )IBICRLICUO輸出電壓輸出電壓 UO 基本保持不變。基本保持不變。元件作用：元件作用：VT：調整元件，工作在放大區。：調整元件，工作在放大區。反之，若反之，若 UO 增大，經電路的調節作用，會使增大，經電路的調節作用，會使 UO自動減小，使輸出電自動減小，使輸出電壓近似不變。壓近似不變。12.4.3 串聯型穩壓電路串聯型穩壓電路18集成穩壓器是用半

14、導體集成技術將串聯型穩壓電路的元件集成在集成穩壓器是用半導體集成技術將串聯型穩壓電路的元件集成在一個芯片上。一個芯片上。優點是性能穩定可靠，使用方便、價格低廉。優點是性能穩定可靠，使用方便、價格低廉。常用的有三端式集成穩壓器，外形：常用的有三端式集成穩壓器，外形：符號：符號：CW7800 外部引線：管腳外部引線：管腳 1 為輸入端，為輸入端，2 為輸出端，為輸出端，3 為公共端。為公共端。（b）塑料殼封裝12.4.4 集成穩壓器集成穩壓器19集成穩壓器有兩個系列集成穩壓器有兩個系列CW7800 系列系列CW7900 系列系列( (1) )CW7800 系列為正電壓輸出集成穩壓器系列為正電壓輸出集成穩壓器CW7900 系列為負電壓輸出集成穩壓器。系列為負電壓輸出集成穩壓器。( (2)