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电子电路基础 (8)——电源整流与滤波电路


一、电源整流(很重要)

1.1 电源电路原理简单

在这里插入图片描述 上图是直流电(DC)交流电(AC)电流时间波形的变化。

1.2 构成简单的电源电路

  1. 在电源变压器上添加交流电源。
  2. 变压器将不安全的电压转换为安全所需的交流电压,然后加入整流电路。
  3. 通过交流获得单向脉动直流过交流获得单向脉动直流。
  4. 滤波电路是对整流脉动直流电进行滤波和平滑,使其接近完美的直流电。
  5. 稳压电路输入端电压发生变化时,稳压电路保持输出电压恒定。
  6. 电源在稳压后输出到负载。 ?

1.2 半波整流滤波电路

1.2.1 电路中二极管的开关功能

补充说明:在电子电路中,将二极管的正极连接到正电,负极连接到负电,二极管将被导通这种连接方式称为正向偏置。 ?

1.2.2 二极管开关的作用使交流变直流

  • 将二极管接入如上图所示电路中,在VD①处为正电,②处为负电)半周期,二极管上加上正向偏置为ON输出端出现VDID不为0负载通过电流
  • 而在VD①处为负电,②处为正电)半周期,二极管反向偏置为OFF输出端VD变为0(图中用虚线表示负半周期,表示负半周期输出为0),ID0负载没有电流通过

已知综合原理,因为只能使用交流输出的半个周期,所以被称为 半波整流的特点

?

1.3 桥式全波整流滤波电路

前半波整流已获得直流电,但脉动系数仍然很大,利用率仍然很低。基于这两点,我们使用它二极管可以半波整流,用上两个二极管可以全波整流,但最常用的还是桥式全波整流四个二极管。 两个二极管的全波整流如下: 利用以上所学,本图可以分析为全波,信号如下: 根据以上情况,我在这里不解释。以下是桥式整流。桥式整流电路如下: 我们很容易知道负载RL波形状况。整流过程如下: 所以整个周期负载上的信号与两个二极管的全波整流相同。

以下直流电将从负载中获得: ?

二、电源滤波(非常重要)

仅用整流元件进行整流而得到的波形桥式整流全波整流),它仍然含有大量的波动成分不能作为直流电源使用。要把脉动直流电变成波形光滑的直流电,还需要做一些填平补齐工作滤波,换句话说滤波的任务尽量减少整流输出电压中的波动成分,并将其转化为接近恒定的直流电

2.1 用电容和电感组成简单滤波电路

  • 电容器是一个储存电能的仓库。所以刚买到的电容是没电的,除非你充电了,电容很大,放电就慢)。电容器的容量越大,负载的电阻值越大,充电和放电需要的时间越长,这种电容器两端电压不能突变的特性,正好用来承担滤波的任务
  • (串联可不就断路了吗)。  

2.1.1 利用电容充放电分析半波整流

如上图,是一个。当二极管导通的时候,有2路电流,一路通过RL构成回路;一路对电容器进行充电(这里为什么可以进行充电,又为什么电容隔直流通交流)。当二极管截止或下降到一定电压的时候电容就开始放电,放电的时候电流从电容正极经过RL到达电源负极。   :电容器具有隔直流,通交流的功能。交流电的本身特性和电容器存储电荷的作用,使得交流电能顺利通过电容器,充当了一个临时电源的作用。而电容器不让直流电通过,那直流电为什么可以给电容充电?比如电池就是直流电就可以给电容充电,这是一个什么原理?。电容量和中间绝缘体的介电常数有关。电容对直流电是绝缘的,直流电不能通过电容器。但。由于。 言归正传,那么半波整流时再增加一个滤波电容,电路输出的波形如下:

当正半周期时,给电容器充电,充到峰值电压(如图蓝线① ~ ②),到达峰值电压后二极管截止了,电容开始放电(如图蓝线② ~ ③),电容还没有放完二极管又导通了,又进行充电(如图蓝线③ ~ ④),如此循环。蓝线就是负载上的波形了。这时已经平滑很多了

2.1.2 利用电感+电容分析半波整流

虽然使用电容简单滤波之后平滑很多,但是还是存在明显的凸的地方和凹的地方。因此还不是纯粹的直流电。还要再进一步过滤。这就是用电感通直流,阻交流的特性。

这样可以阻止交流成分(就是凹凸部分),只让可认为频率为0的直流成分通过。 在主板电路实际应用中,这种电感称作扼流圈,一般使用电感系数为10-30H左右的扼流圈。

2.1.3 利用电感通直流,阻交流的特性

也可以单独使用电感进行滤波,负载波形与电容是一样的。如下图:

  • 电感滤波电路利用电感器两端的电流不能突变的特点,把电感器与负载串联起来,以达到使输出电流平滑的目的。从能量的观点看,当电源提供的电流增大(由电源电压增加引起)时,电感器L把能量存储起来;而当电流减小时,又把能量释放出来,使负载电流平滑,所以电感L有平波作用。
  • 优点:整流二极管的导电角大,峰值电流小,输出特性较平坦。
  • 缺点:存在铁心,笨重、体积大,易引起电磁干扰,一般只适应于低电压、大电流的场合。  

• 由 青梅煮久 写于 2021 年 04 月 28 日

标签: 滤波连接器特点

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