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1、 电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源，一般直流电源由如下部分组成：电源的方框图如图所示。整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。第1页/共18页单相桥式整流电路单相桥式整流电路(1)(1)工作原理工作原理 单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图所示。（a）桥式整流电路 （b）波形图 单相桥式整流电路第2页/共18页 在分析整流电路工作原理
2、时，整流电路 中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波仍是正半周。单相桥式整流电路的波形图见图(b)。第3页/共18页 根据图（b）可知，输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为：（2 2）参数计算）参数计算 流过负载的平均电流为流过二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压第4页/共18页（3 3）单相桥式整流电路的负载特性曲）单相桥式整流电路的负载特性曲线线 单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间
3、的关系曲线 该曲线如图所示。曲线的斜率代表了整流电路的内阻。单相桥式整流电路 的负载特性曲线第5页/共18页单相半波整流电路(a)(a)电路图 (b)(b)波形图 图15.04 15.04 单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流电路外，还有单相半波和全波两种形式。单相半波整流电路如图(a)(a)所示，波形图如图 (b)(b)所示。第6页/共18页 根据图可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。负载上输出平均电压为：流过负载和二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压第7页/共18页 注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有交流量，又有直流量
4、，通常对:输入（交流）-用有效值或最大值；输出（交直流）-用平均值；整流管正向电流-用平均值；整流管反向电压-用最大值。单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。第8页/共18页电容滤波电路 (1)(1)滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波
5、电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。第9页/共18页 （2 2）电容滤波电路）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如图所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。电容滤波电路 第10页/共18页当v2到达90时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载L放电。指数放电起始点的放电速率很大。(3)(3)滤波原理滤波原理 若电路处于正半周，二极管D D1 1、D D3 3导通，变压器次端电压v v2 2给电容器C C 充电。此时C C 相当于并联在v v2 2上，所以输出波
6、形同v v2 2 ，是正弦形。电容滤波波形图 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，充电，vC=vL 按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。电容滤波过程见图。在刚过90时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90时二极管仍然导通。在超过90后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。第11页/共18页需要指出的是，当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移，t2点 要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加。显然，当L很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图滤波曲线中的
7、2。反之，当L很大，即IL很小时，尽管C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好，见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。电容滤波的效果第12页/共18页实验目的：1、掌握Multisim中相关元件的使用，如降压变压器等；2、能按照实验书用Multisim进行电路连接3、会用虚拟示波器观察整流滤波电路的波形4、用虚拟探针测定输出电压、输入电压间的关系实验内容：1、用Multisim进行电路连接、测试、仿真2、完成书后相应数据、习题实验内容介绍第13页/共18页半波整流电路第14页/共18页桥式整流电路第15页/共18页桥式整流滤波电路第16页/共18页桥式整流滤波稳压电路第17页/共18页谢谢您的观看！第18页/共18页