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电子电路中的整流电路及其应用

【摘要】:在电子电路中,能将交流电变成直流电的电路称为整流电路。在变压器二次电压u2的正半周,VD1、VD3导通,VD2、VD4截止,电流自上而下流过负载电阻;在u2的负半周,VD1、VD3截止,VD2、VD4导通,电流也是自上而下流过负载电阻。由于电容元件有隔直流、通交流的作用。电感滤波适用于负载电流波动大、波动频率较高的情况。

在电子电路中,能将交流电变成直流电的电路称为整流电路。二极管整流电路有很多种类型,这里介绍几种常用的二极管整流电路。

1.单相半波整流电路

单相半波整流电路通常由降压电源变压器整流二极管、负载组成,如图21所示。

在变压器二次电压u2的正半周,u2瞬时极性是上端正下端负,此时二极管正向导通,电流自上而下流过负载电阻;在u2的负半周,其瞬时极性是上端负下端正,此时二极管因反偏而截止,没有电流流过负载。

2.单相桥式整流电路

图21 单相半波整流电路

图22所示的单相桥式整流电路中,电源变压器降压后的电压u2经过二极管加到负载电阻RL上。在变压器二次电压u2的正半周,VD1、VD3导通,VD2、VD4截止,电流自上而下流过负载电阻;在u2的负半周,VD1、VD3截止,VD2、VD4导通,电流也是自上而下流过负载电阻。图23是通过示波器观测到的RL两端的电压波形,可以看出正弦交流电正半周的信号直接经过二极管加到负载上,而负半周的信号同样可以经过二极管加到负载上,只是这时的信号极性与输入信号的极性相反。

图22 单相桥式整流电路结构图

图23 单相桥式整流电路波形图

(1)单相桥式整流电路主要元器件的作用。

变压器T:降压。

二极管VD1~VD4:将交流电变为单一方向的脉动直流电。

(2)主要参数。各参数计算公式见表22。

表22 各参数计算公式

3.电容滤波电路

电容滤波电路如图24所示。由于电容元件有隔直流、通交流的作用。因此,输入的脉动直流电中的交流成分大部分都直接通过电容元件,而负载RL上输出的信号则以直流成分为主,但仍然含有少量的交流成分。这个输出信号就比整流电路输出的脉动直流电要平滑得多。电容滤波适用于负载电流较小的情况。

图24 电容滤波电路

图25 电感滤波电路

4.电感滤波电路

电感滤波电路如图25所示。电感元件具有通直流、隔交流的作用。因此,交流成分大部分都不能通过电感元件L,而直流成分则直接通过L加到负载电阻RL上。这样一来,输出的信号同样是以直流成分为主,但仍含有少量交流成分。电感滤波适用于负载电流波动大、波动频率较高的情况。

5.LC滤波和RC—π型滤波电路

LC滤波电路组成的主要元件是电容和电感(图26)。该电路特点是带负载能力较强,当负载变化时输出电压较稳定。滤波电容器接在电感之后,可以使整流二极管所受的冲击电流大大减小,输出的电流较大,滤波的效果好,适用于负载电流较大的场合。

图26 LC滤波电路

图27 RC—π型滤波电路

RC—π型滤波电路组成的主要元件是电容和电阻。该电路输出电压较高,波形平滑,能起到降压、限流的作用,适用于负载电流小的场合,电路结构如图27所示。

6.常用滤波电路的性能比较

不同滤波电路的性能是不同的,见表23。

表23 常用滤波电路性能的比较