开关电源整流滤波电路的识读
- 格式:doc
- 大小:192.50 KB
- 文档页数:3
开关电源工作原理详解析开关电源是一种常见的电源供应器件,具有高效率、稳定性和可靠性等优点。
本文将详细解析开关电源的工作原理,包括其基本构成、工作过程以及相关应用。
一、基本构成开关电源主要由输入端、输出端、开关管、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。
输入端:负责接收交流电源输入,并通过变压器进行电压变换。
输入滤波电路:用于滤除交流电源输入时的干扰信号,保证后续电路正常工作。
整流电路:将输入的交流电转换为直流电,一般采用整流桥或者整流二极管进行整流。
滤波电路:通过滤波电容和滤波电感对整流电路输出的脉动电流进行滤波,使其变为更为纯净的直流电。
开关管:起到开关的作用,通过开关管的导通和关断,将高频信号传送到变压器。
变压器:将输入的电压进行变换,可以降压或升压,以满足输出端的要求。
稳压电路:控制输出电压的稳定性,通过反馈电路控制开关管的导通和关断,保持输出电压恒定。
二、工作过程1. 导通状态:开关管导通,电流从输入端经过变压器进入输出端。
在导通状态下,开关管内部电阻很小,电流能够顺利通过。
通过变压器的转换作用,电压可以降低或升高,然后通过整流电路和滤波电路处理,输出为直流电。
2. 关断状态:开关管关断,电流中断。
在关断状态下,开关管内部电阻很大,电流无法通过。
由于开关管的关断,变压器产生磁场的能量无处释放,因此会产生反向电压,反向电压的存在使得电流继续流动,这一能量会被储存在电感中。
通过不断交替地在导通状态和关断状态之间进行切换,开关电源可以实现高效率的电能转换,进而向输出端提供稳定的直流电。
三、应用领域开关电源由于其高效性和可靠性,广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用:1. 电子产品领域:如电脑、手机、电视等消费电子产品,它们都需要稳定的直流电供应。
2. 工业自动化:在工业生产中,很多设备需要稳定可靠的电源,开关电源可以满足这些需求。
3. 通信设备:无论是固定电话、移动通信基站还是网络交换设备,都需要开关电源来提供稳定的电能。
开关电源工作详细原理讲解
开关电源是一种将输入电源转换为需要的输出电源的电子装置。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路、功率开关器件、控制电路等组成。
以下是开关电源的工作原理的详细讲解。
1. 变压器:开关电源采用高频工作,输入的交流电压经过变压器降压,得到适合的工作电压。
2. 整流电路:变压器输出的交流电压经过整流电路,将其变为直流电压。
常用的整流电路包括单相半波整流电路、单相全波整流电路和三相全波整流电路。
3. 滤波电路:直流电压经过整流后还带有较大的纹波,需要通过滤波电路进行滤波,减小纹波。
常见的滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路。
4. 功率开关器件:开关电源使用功率开关器件(如MOSFET
或IGBT)来控制电流的开关状态。
通过控制开关的导通和关
断时间,可以调整输出电压和电流。
5. 控制电路:控制电路是开关电源的核心部分,它根据输出电压的反馈信号,实时调整功率开关器件的开关状态,确保输出电压稳定。
6. 反馈回路:开关电源会通过反馈回路感知输出电压情况,并将这一信息传递给控制电路。
当输出电压偏离设定值时,控制电路将校正功率开关器件的开关状态,维持输出电压的稳定性。
综上所述,开关电源通过变压器对输入电源进行降压,然后经过整流、滤波、功率开关器件和控制电路的协同作用,将输入的交流电源转换为稳定的直流输出电源。
控制电路通过反馈回路不断调整功率开关器件的开关状态,以维持输出电压的稳定性。
开关电源具有高效率、小体积、重量轻等优点,广泛应用于各种电子设备中。
开关电源电路图原理讲解图解一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理:①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理:①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。
开关电源输入电路方案及输入整流滤波电路开关电源输入电路方案及输入整流滤波电路开关电源输入电路包含沟通抗搅扰电路、整流电路、滤波电路三个根柢单元电路,如图3-1所示。
1.沟通抗搅扰电路电源输入端的两根沟通线上一起存在共模和差模两种搅扰信号,共模信号是指两根沟通线上接纳到的搅扰信号,有关于参阅点巨细持平、方向一样,如图3-2(a)输入端的信号所示,例如像电磁感应等搅扰信号薯蓣共模信号;差模信号是指两根沟通线接纳到的搅扰信号,有关于参阅点,巨细持平,方向相反,如图3-2(b)输入端的信号所示,例如电网电压瞬时不坚定等搅扰信号归于差模信号。
沟通抗搅扰电路如图3-1(a)所示,接在开关电源的市电工频电压输入端,它只容许400Hz以下的低频信号经过,关于1kHz~50MHz之间的高频信号具有40~100dB的衰减量。
它的效果有两个,一是按捺开关电源中的高频辐射不污染工频电网;二是运用电网中高频搅扰不影响开关电源开关作业。
在图3-1(a)所示的抗搅扰滤波电路中,C1、C2用以滤除差模搅扰电压信号,C4、C5用以滤除共模搅扰电压信号,电感L1、L2称为共模扼流圈,在一个闭合高磁道率铁芯上绕制两个绕向一样的线圈,当共模电流以一样的方向流过两个线圈时,发作的磁场是一样的,有彼此加强的效果,使每一线圈的共模阻抗增高,共模电流大大削弱,对共模电流信号有较强的按捺效果如图3-2(a)所示。
在差模电流效果下,搅扰电流发作方向相反的磁通,在铁芯中彼此抵消,使线圈电感挨近0,对差模信号没有按捺效果,为了削减高频电流信号旁路,电感L1、L2应具有小的散布电容,应均匀地绕制在一个无气隙的磁芯架骨上;磁芯资料应选用与开关电源频率相一起的资料。
其对共模搅扰信号的按捺效果如图3-2所示,并且是双向的。
归纳剖析,实习运用中的抗搅扰滤波器电路的滤波特性不对错常抱负,频率进一步上升时,特性就会逐步下降,滤波效果就会变差,选用单级的抗搅扰滤波器,得不到较好的滤波效果,在某些分外场合,可运用2~3级串联组合的抗搅扰滤波电路,得到比照抱负的滤波效果,但本钱和造价会添加,出于经济要素思考,通常开关稳压电源只运用一级抗搅扰滤波电路,对共模信号和差模信号的按捺效果暗示可用图3-3所标明,并且对搅扰信号的按捺效果是双向的。
反激电路之整流桥常见电路如图所示,主要为输入整流滤波,尖峰吸收(钳位电路),反馈回路,控制电路,输出整流滤波组成。
通常要求家用,就这个造型,要是特殊环境还得加上,防雷击电路,填谷电路……一:整流通常所需一个保险线,一个整流管,一个或多个电容组成。
保险丝故名思义就是保险用的,一不小心短路之类,前后接反之类,炸了、保护后面电路,当然对人的安全考虑也必不可少的,和家里面那个保险丝作用没得什么区别。
主要选型还得从输入电压和电流来决定,工作环境和成本来选择种类。
不过也不要太相信这种蛋疼的玩意儿,调试时一炸机运气好,就炸了一个电阻,运气不好炸一片,整流管啊(测的时候不导通不一定没有坏),IC啊,什么什么的,所以调试的时候要安全操作,小电压输入加打保护,输出正常了,才慢慢调试。
整流桥就是一个把正弦波的Y负半轴波关于X轴对称成Y正半轴波,变成咪咪一样的波形!(不知如何说,看下图)选形主要要考虑反向电压(大于等于输入的“最大电压”的1.25倍),和正向电流(有效电流的2倍)。
至于要问这个是怎么来的,我想说前辈的泪水给出来的。
整流前波形整流后波形电容起到整流滤波的作用,整流就是把咪咪波变成一个钢管波(注意下图波形,非常像群P 后被打弯的钢管),就是电容特性存在一个充电,放电的过程而导致了这种钢管波形,至于这个电容的取值是怎么计算出来的,我只想说,他大爷的,没得!有的话说,就只有这一个一个蛋疼的公式:这个蛋疼的公式中有一个蛋疼的in U Im ,我只想说你设计的时候鬼才知道。
所以C 的大小我们能常又只有用前辈的泪水来给定了:话说滤波电容C 就个蛋疼的问题!C 可以降低整流滤波器的输出纹波,和钢管波形的由来一个道理,充,放电保持一种动态平衡。
这不得不说和谐社会真得很美好,就是小日本太不能力了,还“国有法”钓鱼岛,广大中华儿女一定要不买日货,炮轰日本岛,记住“钓鱼岛是中国的,苍井空才是世界的”,好吧,又吹远了!关于那一个蛋疼公式的推导:其实就是一个能量守恒,假设要设计的电源的效率为η,电容其放电的能量乘以效率再除以放电的时间,等于输出的功率。
电源电路中变压、整流、滤波电路详解基础电路一般直流稳压电源都使用220伏市电作为电源,经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压,最终成为稳定的直流电源。
这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路,没有这些电路对市电的前期处理,稳压电路将无法正常工作。
1、变压电路通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。
电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。
初级绕组用来输入电源交流电压,次级绕组输出所需要的交流电压。
通俗的说,电源变压器是一种电→磁→电转换器件。
即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场,磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。
次级接上负载时,电路闭合,次级电路有交变电流通过。
变压器的电路图符号见图1。
图1变压器电路图符号2、整流电路经过变压器变压后的仍然是交流电,需要转换为直流电才能提供给后级电路,这个转换电路就是整流电路。
在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性,将方向变化的交流电整流为直流电。
(1)半波整流电路半波整流电路见下图。
其中B1是电源变压器,D1是整流二极管,R1是负载。
B1次级是一个方向和大小随时间变化的正弦波电压,波形如图2所示。
0~π期间是这个电压的正半周,这时B1次级上端为正下端为负,二极管D1正向导通,电源电压加到负载R1上,负载R1中有电流通过;π~2π期间是这个电压的负半周,这时B1次级上端为负下端为正,二极管D1反向截止,没有电压加到负载R1上,负载R1中没有电流通过。
在 2π~3π、3π~4π等后续周期中重复上述过程,这样电源负半周的波形被“削”掉,得到一个单一方向的电压,波形如图3所示。
由于这样得到的电压波形大小还是随时间变化,我们称其为脉动直流。
图2半波整流电路图图3半波整流波形图设B1次级电压为E,理想状态下负载R1两端的电压可用下面的公式求出:整流二极管D1承受的反向峰值电压为:由于半波整流电路只利用电源的正半周,电源的利用效率非常低,所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用,一般电源电路中很少使用。
开关电源输入整流滤波1、开关电源的输入电路开关电源的输入电路通常有输入滤波电路、整流电路、输入浪涌抑制电路、平滑滤波电路组成,如图1所示图1图中RT1为负温度系数热敏电阻,通常用来抑制输入浪涌电流,阻值1~10几欧姆不等,C5为平滑滤波电容。
当电源输入端接入市电时,市电电压会经过输入滤波器、RT1热敏电阻、整流桥BRG1对电容C5~C6进行充电。
2、整流桥的导通时间与选通特性50Hz交流电压经过全波整流后变成脉动直流电压u1,再通过输入滤波电容得到直流高压U1。
在理想情况下,整流桥的导通角本应为180°(导通范围是从0°~180°),但由于滤波电容器C的作用,仅在接近交流峰值电压处的很短时间内,才有输入电流流经过整流桥对C充电。
50Hz交流电的半周期为10ms,整流桥的导通时间tC≈3ms,其导通角仅为54°(导通范围是36°~90°)。
因此,整流桥实际通过的是窄脉冲电流。
桥式整流滤波电路的原理如图2所示,整流滤波电压及整流电流的波形分别如图3和4所示。
图2图3图4设输入有效值电流为IRMS,整流桥额定的有效值电流为IBR,应当使IBR≥2IRMS。
计算IRMS的公式如下:式中,PO为开关电源的输出功率,η为电源效率,umin为交流输入电压的最小值,cosφ为开关电源的功率因数,通常允许cosφ=0.5~0.9电路确定后电源输出功率越低输入电压越高功率因数会相应更低。
由于整流桥实际通过的不是正弦波电流,而是窄脉冲电流(参见图1),因此整流桥的平均整流电流Id<IRMS,一般可按Id=(0.5~0.7)IRMS来计算IAVG值。
例如,我们的电源输出功率75W,交流输入电压范围是85~265V,效率η=80%。
将Po=75W、η=80%、umin=85V、cosψ=0.5一并代入上式得到,IRMS=2.2A,电源输入峰值电流为充电电流为输入峰值电压/(输入电路的等效电阻+RT1),通常输入电路的等效电阻值远小于RT1阻值可近似为输入峰值电压/RT1,假如RT1=10欧姆,则在额定输入条件下输入峰值电流=220V*1.414/10=31.1A,在电源温度较高的情况下电流会更高。
关于整流滤波电路的总结和理解(配图)
220V交流电进过整流前后的对比图:,
图1
加滤波电容之后的波形图(输出短路、负载电阻无穷大、电容为100uF):
图中绿色线为滤波之后的电压输出,基本为直流,波纹很小!(输入电压为220V,输出的直流电压为311V左右,为输入电压的1.414倍)
当负载电阻为400、滤波电容为100uF时的输出波形图:
明显可以看的到波纹很明显(输入电压为220V,此时的输出电压为277V左右,为输入电
压的1.2倍左右)
当负载电阻为100,电容仍为100uF时:
可以看出波纹更加明显(输出的电压为200左右)注:具体的电压和波纹计算公式见笔记和参考模电书
所选的测试电路:。
开关电源入门必读开关电源工作原理超详细解析开关电源是电源技术中常见的一种类型,它的工作原理相对较复杂。
本文将详细解析开关电源的工作原理,帮助读者快速入门。
开关电源的基本工作原理是将交流电源转换为高频脉冲电源,再经过变压、整流和滤波等步骤,最终获得所需的直流电压输出。
下面将分为几个方面详细解析开关电源的工作原理。
一、开关电源的基本组成部分开关电源包括输入端、控制电路、开关元件、变压器、整流滤波电路和输出端等组成部分。
1.输入端:接收外部交流电源输入,并经过保险丝和滤波电路等进行初步处理。
2.控制电路:负责控制开关元件的开关行为,控制电路由集成电路、电感和电容等组成。
3.开关元件:由开关管和二极管组成,承担着将交流信号转换为脉冲信号的关键任务。
4.变压器:通过变换输入电压和电流的比值,实现电压和电流的变换。
5.整流滤波电路:包括整流电路和滤波电路。
整流电路将脉冲电流转化为直流电流,滤波电路将直流电流进行进一步平滑处理。
6.输出端:将经过整流滤波处理后的直流电压输出给负载。
二、开关电源的工作原理开关电源的工作原理主要分为以下几个步骤:1.输入端处理:输入端首先通过保险丝保护电路,然后通过滤波电路对输入信号进行初步处理,去除杂质和干扰。
2.控制电路:控制电路根据输入端的信号控制开关元件的开关行为。
当开关元件关闭时,电源工作在储能状态,当开关元件开启时,电源进入释放能量状态。
3.开关元件:开关元件由开关管和二极管组成。
当开关管导通时,电源中的输入电流和能量通过变压器传递给负载,当开关管关断时,电源中的储能电流和能量通过二极管回流到输入端。
4.变压器:变压器将输入电压和电流进行变换,通过磁性耦合实现输出端所需的电压和电流。
5.整流滤波电路:整流电路将经过变压器变换后的输出信号转化为直流电压,滤波电路将直流电压进行平滑处理,去除残余脉冲和噪声。
6.输出端:经过整流滤波电路处理后的直流电压输出给负载,从而实现电源对负载的供电支持。
整流、滤波、稳压等电路讲解全集,各种读图要点和举例,太有料电⼯⾏业的师傅都知道,电路图对于电⼯⽽⾔,就像电笔⼀样⾮常重要,可以不夸张的说:电路图是⼀切⾃动化和智能化控制的基础,如果没有电路图,那么电⼯技术⼏乎⼨步难⾏。
因此熟练的读懂和掌握基本的电路图是每⼀个电⼯作业⼈员的基本技术要求,也是电⼯必须要掌握的基础技能,可是对于刚⼊门学习电⼯的⼈⽽⾔,会觉得电路图⾮常难懂,不容易接受。
看电⽓控制电路图⼀般⽅法是先看主电路,再看辅助电路,并⽤辅助电路的回路去研究主电路的控制程序。
电⽓控制原理图⼀般是分为主电路和辅助电路两部分。
其中的主电路是电⽓控制线路中⼤电流流过的部分,包括从电源到电机之间相连的电器元件。
⽽辅助电路是控制线路中除了主电路以外的电路,其流过的电流⽐较⼩。
同样道理,再复杂的电路,经过分析就可发现,它也是由少数⼏个单元电路组成的。
因此初学者只要先熟悉常⽤的基本单元电路,再学会分析和分解电路的本领,看懂⼀般的电路图应该是不难的。
按单元电路的功能可以把它们分成若⼲类,每⼀类⼜有好多种,全部单元电路⼤概总有⼏百种。
下⾯我们选最常⽤的基本单元电路来介绍。
让我们从电源电路开始。
⼀、电源电路的功能和组成每个电⼦设备都有⼀个供给能量的电源电路。
电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。
常见的家⽤电器中多数要⽤到直流电源。
直流电源的最简单的供电⽅法是⽤电池。
但电池有成本⾼、体积⼤、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可靠⽽⼜⽅便的是使⽤整流电源。
电⼦电路中的电源⼀般是低压直流电,所以要想从 220 伏市电变换成直流电,应该先把 220 伏交流变成低压交流电,再⽤整流电路变成脉动的直流电,最后⽤滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。
有的电⼦设备对电源的质量要求很⾼,所以有时还需要再增加⼀个稳压电路。
因此整流电源的组成⼀般有四⼤部分,见图 1 。
其中变压电路其实就是⼀个铁芯变压器,需要介绍的只是后⾯三种单元电路。
关于整流滤波电路的总结和理解(配图)
220V交流电进过整流前后的对比图:,
图1
加滤波电容之后的波形图(输出短路、负载电阻无穷大、电容为100uF):
图中绿色线为滤波之后的电压输出,基本为直流,波纹很小!(输入电压为220V,输出的直流电压为311V左右,为输入电压的1.414倍)
当负载电阻为400、滤波电容为100uF时的输出波形图:
明显可以看的到波纹很明显(输入电压为220V,此时的输出电压为277V左右,为输入电
压的1.2倍左右)
当负载电阻为100,电容仍为100uF时:
可以看出波纹更加明显(输出的电压为200左右)注:具体的电压和波纹计算公式见笔记和参考模电书
所选的测试电路:。
开关电源原理详解
开关电源是由开关管、变压器、滤波电感、电容和稳压电路等器件组成的电源,其工作原理是将交流电转换为直流电。
下面我们来详细了解开关电源的工作原理:
1.输入变压器:开关电源的输入变压器工作于高频状态下,将低电压高电流的输入变换成高电压低电流的输出,促使开关电源的高频开关能够实现小尺寸和高效率的要求。
2.整流电路:开关电源的整流电路负责将输入电压的交流部分转换成直流电。
整流电路通常包括一个桥式整流器,它可以同时整流正、负电压的交流信号。
3.滤波电路:由于开关电源的输出具有高频脉冲特性,需要通过滤波电路将其转换成平稳的直流电。
滤波电路主要由电感和电容组成,可以过滤高频杂波,从而保持输出电压的稳定性。
4.变换电路:开关电源的变换电路主要由开关管和变压器构成。
变换电路负责将滤波后的直流电转换成需要的电压和电流,并将其输出。
5.稳压电路:开关电源的稳压电路主要由电容和稳压芯片构成,负责保持输出电压的稳定性。
稳压电路可以根据输入电压和输出电流自动调整输出电压,以确保输出电压不会因外部负载的变化而波动。
综合以上几部分,开关电源的工作原理就是将输入电压通过整流、滤波、变换和稳压等过程,最终将输出电压转换成需要的电压和电流,以满足各种电器设备的需要。
如何识读滤波电路图————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:如何识读滤波电路图1.含义:是利用储能元件(与负载并联的电容C或与负载串联的电感L)滤去整流后单相脉动电压中的交流分量,使负载电压脉动减少,获得较平滑的直流电压。
2.种类①电容滤波:整流电路输出电压向负载供电的同时,也给电容充电。
利用电容器的充、放电特性,使输出电压平滑。
当充电电压达到最大值后,u2下降,电容器向负载放电,维持负载两端电压缓慢下降。
当下一个整流波形到来时且 u2 幅值大于电容两端电压时,电容器又开始充电。
电容器不断充电、放电、再充电……负载两端得到平滑的直流电。
负载两端电压的平均值:Uo = 1.2U2电容滤波电路适用于轻载情况,当负载较重时应采用——电感滤波电路。
②电感滤波:电感对整流电路输出电压中的交流成分呈现较大的阻抗,对直流成分感抗为零,因此,交流成分基本都降落在电感线圈上,而直流成分则降压在负载电阻上,从而负载上得到平滑的直流电。
负载两端电压的平均值与桥式整流电路同,为此Uo = 1.2U2③多极滤波为得到更好的滤波效果,将电感滤波和电容滤波组合使用,Π 型滤波电路。
当负载电阻 RL 较大时,用电阻 R 代替电感 L,也可得到较好的滤波效果。
3.三种滤波电路特点及比较4.滤波电路小知识:滤波是信号处理中的一个重要概念。
滤波分经典滤波和现代滤波。
经典滤波的概念,是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。
根据高等数学理论,任何一个满足一定条件的信号,都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。
换句话说,就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的,组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。
只允许一定频率范围内的信号成分正常通过,而阻止另一部分频率成分通过的电路,叫做经典滤波器或滤波电路常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
整流滤波电路分析技巧发布时间:2011-11-10 11:51:50 访问次数:6014整流电路是将交流电转换为直流电的电路。
整流电路是利用晶体二极管等具有单向导电特性的电子器件进行工作的。
整流电路可分为半波整流、全波整流、桥式整流等电路形式。
(1)半波整流电路半波整流电路是最简单、OB2269CCPA最基本的整流电路,如图9-87所示,由电源变压器T、整流二极管VD组成,RL为负载电阻。
电源变压器T的初级线圈L1接交流电源电压U1(通常为交流220V市电),经过变压器T的降压,在其次级线圈L,两端得到所需要的交流电压U2,再经二极管VD整流成为直流电压Uo。
半波整流电路工作过程如下:在交流电压U1正半周时,U2的极性为上正、下负,如图9-88 (a)所示。
我们知道,二极管具有单向导电性,即电流只能从正极流向负极。
在U2正半周时,整流二极管VD加的是正向电压,VD导通,电流,由U2“+”经整流二极管VD、负载电阻RL回到U2“-”,形成电流回路,并在RL上产生电压阵(即为输出电压Uo),极性为上正、下负。
在交流电压U负半周时,U2的极性为上负、下正,如图9-88 (b)所示。
这时,整流二极管VD加的是反向电压,VD截止,电流I=0,负载电阻RL上无电压降,输出电压Uo=O。
半波整流电路工作波形如图9-89所示。
从波形图可见,半波整流电路只有在交流电压U2正半周时才有输出电压乩,负半周时无输出电压,输出电压Uo的直流分量较少,交流分量较多。
由于只利用了交流电压U2正弦波的一半,所以半波整流电路的效率较低。
(2)全波整流电路为了提高整流效率、减少输出电压Uo的脉动分量,往往采用全波整流电路。
全波整流电路实际上是两个半波整流电路的组合,电路如图9-90所示。
电源变压器T的次级绕组圈数为半波整流时的两倍,且中心抽头,分为L2与L3两个部分。
电路中采用两个整流二极管VD1和VD2。
当电源变压器T初级线圈L1接人交流电源U1时,在次级线圈L2与L3上则分别产生U2与U3两个大小相等、相位相反的交流电压。
电源滤波电路、整流电源滤波电路分析电源滤波电路整流电路的输出电压不是纯粹的直流,从示波器观察整流电路的输出,与直流相差很大,波形中含有较大的脉动成分,称为纹波。
为获得比较理想的直流电压,需要利用具有储能作用的电抗性元件(如电容、电感)组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类。
无源滤波的主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LCπ型滤波和RCπ型滤波等).有源滤波的主要形式是有源RC滤波,也被称作电子滤波器.直流电中的脉动成分的大小用脉动系数来表示,此值越大,则滤波器的滤波效果越差。
脉动系数(S)=输出电压交流分量的基波最大值/输出电压的直流分量半波整流输出电压的脉动系数为S=1.57,全波整流和桥式整流的输出电压的脉动系数S≈O.67。
对于全波和桥式整流电路采用C型滤波电路后,其脉动系数S=1/(4(RLC/T—1).(T为整流输出的直流脉动电压的周期。
)电阻滤波电路RC-π型滤波电路,实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。
如图1(B)RC滤波电路。
若用S表示C1两端电压的脉动系数,则输出电压两端的脉动系数S=(1/ωC2R)S.由分析可知,电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端,最后由C2再旁路掉.在ω值一定的情况下,R愈大,C2愈大,则脉动系数愈小,也就是滤波效果就越好。
而R值增大时,电阻上的直流压降会增大,这样就增大了直流电源的内部损耗;若增大C2的电容量,又会增大电容器的体积和重量,实现起来也不现实.这种电路一般用于负载电流比较小的场合。
电感滤波电路根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同,由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图1所示。
因为电容器C对直流开路,对交流阻抗小,所以C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。
(A)电容滤波(B) C—R—C或RC-π型电阻滤波脉动系数S=(1/ωC2R’)S’(C) L—C电感滤波(D)π型滤波或叫C—L—C滤波图1 无源滤波电路的基本形式并联的电容器C在输入电压升高时,给电容器充电,可把部分能量存储在电容器中。
开关电源整流滤波电路的识读
要看懂一张比较复杂的开关电源整流滤波电路图,首先要了解电路中元件的性能,同时要掌握一些常用的单元电路,做到熟记于心。
这样识读电子电路图时就可以做到快速、准确地理解电路图的原理,为实际操作创造理论条件。
本文将分类介绍电子电路中的常用单元电路,使初学者认识、了解这些单元电路的组成及基本功能,同时将简单介绍一些器件的性能、特点,以帮助初学者更好地理解电路的工作原理。
一、直流电源电路
任何一个电子电路都离不开电源,而电子电路中使用的一般都是直流电源。
直流电源的获得,一种是使用干电池或蓄电池供电,另一种是将交流电源经过整流、滤波、稳压后供给电路使用。
如何将交流电转换成直流电?有哪些方法?这些方法的特点又是什么?下面就来回答这些问题。
1.整流电路
整流电路又可分为单相为波整流电路、单相全波整流电路及单相桥式整流电路,下面分别进行叙述。
(1)单相半波整流电路是最简单的一种整流电路,如图a)所示。
电路由电源变压器、整流二极管D、负载R L组成。
电源变压器的作用是把220V交流电降低为几伏至几十伏的交流电压。
整流二极管的作用是把交流电变换为脉动直流电,其波形如图b)所示。
该电路之所以能把交流电变换为脉动直流电,关键是利用了整流二极管具有单相导电的特性。
当给二极管加正电压时,二极管呈导通状态(相当于开关闭合)电流可以通过;当给二极管加反向电压时,二极管呈截止状态(相当于开关断开)电流不能通过。
a) b)
图1-1单相半波整流电路
电路工作原理如下:当电源变压器的初级绕组接交流电压时,在次级绕组中就会感应出交流电压U2。
当U2为正半周时,设A端为正,B端为负(即A端电位高于B端电位)。
这时二极管承受正向电压,呈导通状态,故电流由A端经二极管D和负载R L流到B端,负载R L两端有电压U o。
当U2为负半周时,A端为负,B端为正,则二极管承受反向电压,呈截止状态。
通过负载上的电流为零,负载两端的电压也为零。
可见在交流电U2的一个周期内,负载R L上只有自上而下的单方向电流,实现了整流。
从波形图可以看出,整流后的电压(电流)方向不变,但大小是波动的。
这种大小变化、方向不变的电压(电流),称为脉动直流电。
从波形图中还可以看出,这种电路仅利用了电源电压的半个波,故称为半波整流电路。
(2)单向半波整流电路的缺点是电源的利用率低,且输出电压脉动大。
为了克服这一缺点,可以采用全波整流电路,如图1-2a)所示。
电路中的变压器次级绕组有中心抽头,是
电路的公共端,将次级绕组分成匝数相等的两个绕组。
这样次级绕组有两个电压a、b,它们大小相等、极性相反。
电路中使用了型号、参数相同的两只整流二极管。
由图可以看出,在电流的一个周期内,两只二极管轮流导通,负载上都有单向脉动直流电输出,故称为全波整流电路。
波形如图1-2d)所示。
c)d)
图1-2单相全波整流电路
(3)桥式整流电路是全波整流的另一种形式,如图1-3所示。
其特点就是变压器的次级绕组没有中心抽头,但电路中加了两只二极管,四只二极管组成桥式整流电路。
这是应用很普遍的一种整流电路。
电路工作原理如下:设U1正半周时,a点电位高于b点电位,这时二极管VD1、VD3正偏导通,VD2、VD4反偏截止,电流从a点通过VD1、R L、VD3到b点形成回路(图中箭头所示)并在负载R L两端产一上正、下负的直流电压U2。
在U1负半周时,b点电位高于a点电位,这时二极管VD1、VD3反相截止,VD2、VD4正偏相导通,电流从b点通过VD2、R L、VD4到a点形成回路,并在负载及R L两端产生上欺上正下负的直流电压U L。
整流后的电压波形与全波整流波形完全相同。
桥式整流电路在交流电和一个周期内,负载上始终有方向不变的直流电压,但每只二极管只工作半个周期,二极管承受的反向电压比全波整流电路中的二极管承受的反向电压低。
图1-3单相桥式整流电路
二、滤波电路
在上述三种电路中,输出的都是脉动直流电,虽然极性不变,但大小还是波动的,即平滑性差。
这种脉动直流电中包含有大量的交流成分。
这种脉动直流电压用于对直流电压平滑性要求不高的场合是可以的,如电解、电镀等设备的供电。
而用在有些设备中,如电子仪器、自动控制、计算机、电视机、录音机等,则会带来一定的问题,会使仪器或电器不能正常工作。
因为这些仪器或电器设备对直流电在电压的平滑性能要求比较高,即直流电压的波动性应越小越好。
为些需要在整流电路和负载之间加入能把交流成分滤掉的电路,这种功能的电路就是滤波电路,又称滤波器。
(1)常见的滤波电路有电容滤波器、电感滤波器、复式滤波器三种。
按整流电路不同,滤
波电路可分为半波整流电容滤波电路、全波整流电容滤波电路、桥式整流电容滤波电路、全波整流电感滤波电路、桥式整流电感滤波电路、LC-Ⅰ型滤波电路、LC-Ⅱ型滤波电路等多种。
各种常见的滤波电路形式如图2-1所示。
a)桥式整流电感滤波电路b)全波整流复式滤波电路
c)LC-Ⅰ型滤波电路d)LC-Ⅱ型滤波电路
图2-1单相全波整流电路
(2)电容滤波就是在整流电路之后与负载并联一个容量较大的电容。
由于电容的充放电作用以及电容两端电压的存在,使得整流电路输出电压U L的脉动程度大为减弱,波形近于平滑,起到了滤波的作用。
桥式整流电容滤波输出电压波形如图2-2所示(实际为滤波后的输出波形)。
在这种电容滤波电路中,电容的容量越大或负载电阻越大,电容放电就越慢,输出电压也就越平滑。
桥式整流电容滤波波形
(3)电感滤波就是在整流电路输出端和负载之间串入一个电感线圈,它是利用电感的直流电阻小、交流电阻大(即隔交通直)的特性进行滤波的。
工作原理如下:当整流电路输出脉动直流电压时,负载电流将随着增加或减少。
当负载电流增加时,电感线圈中将产生与电流方向相反的感应电动势,力图阻止电流的增加,而当负载电流减少时,电感线圈中将产生与电流方向相同的感应电动势,使得负载电流的脉动程度减少了,在负载上也就可以得到一个较平滑的直流输出电压,电感量越大,滤波效果越好。
(4)复式滤波器是由电感和电容或电阻和电容组合起来的滤波器,工作原理与电容滤波器和电感滤波器相同,只不过是经过两次以上的滤波,使得输出波形更加平滑,负载上得到近乎于干电池电源电压的效果。
LC-Ⅰ型滤波器、LC-Ⅱ型滤波器都是复式滤波器。