整流与滤波电路原理

核心提示一、整流电路整流电路的关键问题是利用二极管的单向导电性,将交流电压变换成单相脉动电压。单相整流电路可分半波、全波、桥式、倍压整流等。由于半波整流电路只在电源的半个周期工作,电源利用率低,输出波形脉动较大,且电路简单。1、全波整流电路如下图所

一、整流电路

整流电路的关键问题是利用二极管的单向导电性,将交流电压变换成单相脉动电压。单相整流电路可分半波、全波、桥式、倍压整流等。由于半波整流电路只在电源的半个周期工作,电源利用率低,输出波形脉动较大,且电路简单。

1、全波整流电路

如下图所示,全波整流是由两个单相半波整流电路组成的,变压器的二次线圈的中心抽头把U2分成两个大小相等,方向相反的U21和U22

图1 全波与桥式整流电路

工作原理:在正弦交流电源的正半周,VD1正向导通,VD2反向截至,电流经VD1,负载电阻RL回到变压器中心抽头0点,构成回路,负载得到半波整流电压和电流。

同理,在电源的负半周,VD2导通,VD1截止。电流经VD2,RL流回到变压器中心抽头0点,负载RL又得到半波电压和电流。在负载上得到的电压和电流波形图见图2a。

电路一直重复上述过程,由此可见,全波整流电路的两只二极管VD1,VD2是轮流工作的。

2、桥式整流电路

如上图b)所示,单相桥式整流电路由电源变压器T,整流二极管VD1.VD2.VD3,VD4和负载电阻RL组成。与全波整流电路一样,变压器将电网交流电压变换成整流电路所需的交流电压,设

当电源电压处于U2的正半周时,变压器二次绕组的a端电位高于b端电位,VD1,VD3在正向电压作用下导通,VD2和VD4在反向电压作用下截止,电流从变压器二次绕组的a端出发,经VD1,RL,VD3,由b端返回构成通路。由电流通过负载电阻RL,输出电压Uo=U2..。

相同原理可以分析电源电压处于负半周的情况。

在交流电压的整个周期内,整流器件在正负半周内各导通一次,负载电阻始终有电流通过,并且保持为同一方向,得到两个半波电压和电流,如图2b所示。所以桥式整流也是一种全波整流电路

图2 全波与桥式整流电压电流波形图

二、滤波电路

整流电路可以使交流电转换为脉动直流电,这种脉动直流电不仅包含直流分量,还有交流分量。但是需要的是直流分量,因此必须把脉动直流中的交流分量去掉。从阻抗观点看,电感线圈的直流电阻很小,而交流阻抗很大;电容器的直流电阻很大,交流电阻很小。如果组合起来就能很好地滤除交流分量。这种组合就是滤波器。常用的滤波电路有以下几种形式。

1、电容滤波电路

如下图就是电容滤波电路,即在负载两端并联一只电容。

工作原理:利用电容两端电压不能突变的特性,当二级管导通时,一方面给负载供电,另一方面对电容充电。充电到一定程度,电容开始经过负载电阻放电。放电速度较慢,会持续到交流电的负半周,然后再重复上述过程。

输出电压的大小和脉动程度与放电时间常数有关。

桥式整流电容滤波后,输出电压Uo=(1.1~1.4)U2.。滤波电容选用几十微法以上的电解电容,要注意其耐压值应高于1.4倍U2.。

2、电感滤波电路

如果要求负载电流较大时,输出电压仍较平稳,则采用电感滤波电路。如下图所示。

电感线圈上的直流阻抗很小,所以脉动直流电压中的直流分量很容易通过电感线圈,几乎全部到达负载电阻RL,而电感对交流的阻抗很大,所以脉动电压中的交流分量很难通过电感线圈。由于电感和负载电阻串联,对交流分量可看成一个分压器,如果电感的感抗比负载电阻大很多,那么交流分量将大部分降在电感上,这样就可以将脉动较大的直流输出变为较平稳的直流输出

整流二极管(rectifier diode)一种用于将交流电转变为直流电的半导体器件。二极管最重要的特性就是单方向导电性。在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。通常它包含一个PN结,有正极和负极两个端子。

P区的载流子是空穴,N区的载流子是电子,在P区和N区间形成一定的位垒。外加电压使P区相对N区为正的电压时,位垒降低,位垒两侧附近产生储存载流子,能通过大电流,具有低的电压降(典型值为0.7V),称为正向导通状态。

若加相反的电压,使位垒增加,可承受高的反向电压,流过很小的反向电流(称反向漏电流),称为反向阻断状态。

扩展资料;

二极管的使用注意事项

1、用于整流电路的二极管

用于整流电路的二极管,最重要的参数是最高反向工作电压和最大工作电流容量。例如,在电压为50V的电路中,使用最高反向工作电压为30V的二极管,或在电流为500mA左右的电路中使用最大工作电流为100mA的二极管,通电后二极管会立即烧毁。

一般根据电路要求,选电压电流容量为二倍以上容量的二极管即可。对于小功率整流二极管,通常宜选用面接触型二极管,如2CP1~2CP6,2CP10~2CP20,2CP1A~2CP1H等型号。

2、用于检波电路的二极管

虽然检波和整流的原理基本是一样的,但检波二极管的作用是从被调制波中取出信号成分(包络线),工作在高频状态下。因此,选用管子时主要考虑工作频率要高,反向电流要小,这样的管子检波效率高。

参考资料来源;百度百科-整流二极管

 
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