单相整流滤波电路

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1、第二节单相整流滤波电路整流电路是利用二极管的单向导电性将交流电变换为脉动直流电的电路。根据交流电的相数，整流电路可分为单相整流电路与三相整流电路等，在小功率电路中（1kVA以下）一般采用单相整流，常见的有单相半波、全波和桥式整流。本节重点讨论单相半波和桥式整流电路。一、单相整流电路1．单相半波整流电路由整流变压器Tr、整流二极管VD以及负载电阻RL组成，如图6-2-1（a）所示。VDa）b）图6-2-1单相半波整流电路（a）电路图（b）波形图图6-2-1（a）中，设电源变压器次级电压u2为u=2Usinωt22式中，U2为次级电压的有效值。当u2的波

2、形为正半周时，A端为正，B端为负，二极管正向导通，忽略二极管的正向导通压降时，负载电压为uo=u2；当u2为负半周时，A端为负，B端为正，二极管反向截止，电路中电流为零，负载电压uo=0，u2全部加在二极管两端。各电压波形如图6-2-1（b）所示，由图可知，负载上得到的是单相脉动直流电压和电流。由于输出电压uo仅为电源电压u2的正半波，所以称为半波整流。负载上脉动直流电压的大小用平均值Uo来示，根据数学推导有U≈0.45U（6-5）O2通过负载的电流Io为UUO2I=≈0.45（6-6）ORRLL二极管与负载串联，因此流经二极管的平均电流为U2I=I

3、=0.45（6-7）DORL此外，由图6-3（b）可知，二极管反向截止时，管子两端承受的最高反向电压就是u2的最大值，即U=2U（6-8）DRM2在选择二极管时，所选管子的最大整流电流IF和最高反向工作电压URM应大于式（6-7）和式（6-8）的计算值，即U2I≥I=0.45(6-9)FDRLU≥U=2U(6-10)RMDRM2实际应用中，应根据IF和URM的计算值查阅半导体器件手册，选择合适的二极管型号。单相半波整流电路的优点是结构简单，缺点是输出电压脉动大、整流设备利用率低，一般用于电流较小（几十毫安以下）、对脉动要求不高的场合。2．单相桥式全波

4、整流电路如图6-2-2（a）所示，单相桥式全波整流电路由四个整流二极管接成电桥的形式，二极管VD1和VD2的负极接在一起作为输出端的正极，VD3和VD4的正极接在一起作为输出端的负极。它们相互之间的连接方式以及与电源变压器和负载的连接，必须按照图示方式进行，任何一个二极管的反接均可造成变压器短路烧坏。图6-2-2（b）所示为桥式整流电路的简化画法。当u2的波形为正半周时，电路中A点电位高于B点电位，二极管VD1、VD3正向导通，VD2、VD4反向截止。电流的流向为A→VD1→RL→VD3→B，如图中实线箭头所示；当u2的波形为负半周时，二极管VD2、

5、VD4导通，VD1、VD3截止,电流的流向为B→VD2→RL→VD4→A，如图中虚线箭头所示。由此可见，VD1、VD3与VD2、VD4轮流导通半个周期，在整个周期内，负载RL上均有电流流过，并且始终是一个方向，故称为全波整流。其电压电流波形如图6-2-3所示。由图6-5可见，桥式整流电路的输出电压平均值应为半波整流电路的两倍，因此有U≈0.9U（6-11）O2UUO2I=≈0.9（6-12）ORRLLIo是由VD1、VD3和VD2、VD4各轮流导通半个周期所提供的，所以流过每个整流管的平均电流是流过负载电流的一半，即IUO2I==0.45（6-13）

6、D2RL桥式整流电路中，每个二极管承受的最高反向电压与半波整流电路类似，为变压器次级电压u2的最大值，即U=2U（6-14）DRM2在选择二极管时，所选管子的最大整流电流IF和最高反向工作电压URM应大于式（6-13）和式（6-14）的计算值。图6-2-3单相桥式整流电路波形单相桥式整流电路的直流输出电压较高，输出电压脉动较小，而且电源变压器在正、负半周都有电流供给负载，使变压器得到充分利用，效率较高。因此，这种电路获得了广泛的应用。例6-1有一直流负载RL=20Ω，需要直流电压UO=40V，采用单相桥式整流。试选择整流二极管。UO40V解负载直流电

7、流为I===2AOR20ΩLIO通过二极管的平均电流为I==1AD2U40O变压器次级电压有效值为U===44.4V20.90.9二极管承受的最高反向工作电压为U≥U=2U=62.8VRMDRM2查阅半导体元器件手册可得，二极管2CZ56C的最大整流电流为3A，大于二极管电流ID；最高反向工作电压为100V，大于二极管承受的最高反向工作电压IDRM，可以满足整流电路的要求（需要安装相应的散热片）。3．硅桥堆整流器为了使用方便，半导体生产厂家将桥式整流电路的四个二极管制作成一个整体封装起来，称为桥堆（整流桥），其外形如图6-2-4所示。桥堆有四个管脚，

8、标注“~”的两只管脚外接交流电源，标注“+”和“-”的两只管脚分别为整流输出电压的正、负极。全波整流电路不但