整流滤波电路及相关知识

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1、整流滤波电路及相关知识-汪（整理）无线电小组的同学们完成了整流滤波电路（图1）的制作，经过测试，给半导体收音机供电，效果很不错。接着，老师对大家提出的问题进行了答疑，并与同学们一起展开了讨论。(有负载情况下讨论的)   学生：“整流”是利用二极管的单方向导电特性，把方向来回变化的交流电变换成单一方向的直流电，如果就用一只二极管，能不能构成整流电路呢？   老师：用一只二极管可以组成最简单的整流电路，见图2。大家知道，我们日常所用的交流电，是由电力网供给的220V、50Hz的正弦波交流电，用U1表示，为了适应负载需要的低电压，就要利用电源变压器T把U1变换成U2。在U2的正半

2、周，变压器副边A端为正、B端为负，二极管VD承受正向电压而导通，负载RL两端得到了U2的正半周；当U2变为负半周时，变压器副边A端为负、B端为正，二极管VD承受反向电压而截止，负载RL上没有电流，电压也等于零。这种整流电路只利用了交流电波形的一半，另一半白白地“浪费”了，所以称它为“半波整流”。   学生：这么说负载两端的电压UL等于交流电压U2的一半了？   老师：半波整流电路中UL和U2的关系需要给大家讲清楚。大家已经注意到，负载两端的电压UL不是平滑的直流电压，它的大小时时刻刻在变化着，我们管它叫“脉动直流电压”。用万用表的直流电压挡可以测出UL的大小，叫做脉动直流电

3、压的平均值。根据理论分析，半波整流电路负载上脉动直流电压的平均值UL，在数值上等于变压器副边交流电压U2的45％，也就是UL=0.45U2。半波整流电路整流效率很低，输出电压脉动度很大，在电源电路中很少应用。   学生：今天制作的用4只二极管组成的整流电路，我们还是看不明白，您能讲讲它的工作原理吗？   老师：好。大家看示教板（图1）。当交流电压U2出现正半周时，A端为正、B端为负，也就是A端为高电位，B端为低电位，电流总是从高电位点流向低电位点的，所以我们以A端出发，到1点时，有VD1、VD4两条支路，由于VD4的阴极连着高电位的A端，所以VD4截止，VD1导通，电流通过

4、VD1到了2点，电流不可能由VD2的阴极流向阳极，所以VD2不通，若不考虑电容C的存在，则电流只能流向负载RL，经RL流到4点，并通过VD3流向B端。   学生：老师，在4点连接着VD3、VD4两个二极管的阳极，这两个二极管不是都能导通吗？   老师：问题提得好。同学们一定要记住，分析电路要抓住电路中最高电位点和最低电位点，这样才能找出正确的电流流通路径。这里，A端电位最高，B端电位最低，所以电流不可能由4点经过VD4流向高电位的A端，VD4是处于截止状态的，正如同河水不可能从下游向上游流动一样。大家明白了吗？同学：明白啦！   老师：现在你给大家分析一下U2负半周时电流的

5、流通情况。   同学：交流电压U2为负半周时，应该是B端为最高电位点，A端为最低电位点。电流从B端出发，在3点处VD2导通、VD3截止，电流通过VD2到了2点，因为VD1截止，电流只能流向负载RL，经过RL流到4点，在4点VD3截止、VD4导通，电流经过VD4流回最低电位点A端。   老师：你分析得很正确。为了使大家看得更清楚，我们把处于导通状态的二极管近似看成接通的开关，把处于截止状态的二极管近似看成断开的开关，画出图来（图3），电流在U2正半周和负半周的流通路径也就一目了然了。从电路图上大家可以看到，U2的正半周和负半周期间都有电流流过负载，而且它们的方向都是从C端流向

6、D端，这不就把方向交替变化的交流电更换成单一方向的直流电了吗！由于这种整流电路把交流电的正、负两个半周全部利用了起来，所以管它叫“全波整流电路”。1．整流电路（利用二极管的单向导电性）全波整流电路的输出，与桥式整流电路的输出相同。输出平均电压为：（带负载没有滤波电容）半波整流：UL=0.45U2全波整流：UL=0.9U2桥式整流：UL=0.9U22．滤波电路（输出平均电压）电容滤波（桥式整流）：UL=1.2U2电感滤波：UL=0.9U2同学：全波整流电路的输出电压U2是不是等于半波整流输出电压的一倍呢？   老师：对。全波整流电路负载上脉动直流电压的平均值UL，在数值上等于

7、交流电压U2的90％，就是UL=0.9U2，比半波整流提高了一倍，电压的脉动度也大大减小了。   同学：为什么整流电路的输出端需要并联一个电容器呢？   老师：大家知道，整流电路输出的是脉动直流电压，假如直接用它给半导体收音机供电，扬声器里放出的是“嗡、嗡”的交流声，把有用的电信号全给淹没了。在整流电路输出端并联一个电容器C（图1），可以对脉动直流电压起到一种平滑作用，所以称它为“平滑滤波器”。   同学：您能给我们详细讲讲电容滤波电路的工作原理吗？   老师：好的。我先问问你们，电容器在电路中的主要作用是什么呢？