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推荐语:
作者:黎兆林著
出版社:电子工业出版社
出版时间:2013-04-01
书籍编号:30467267
ISBN:9787121197574
正文语种:中文
字数:123375
版次:1
所属分类:教材教辅-中职/高职
版权信息
书名:电子技术基础仿真与实训
作者:黎兆林
ISBN:9787121197574
版权所有 · 侵权必究
前 言
本书以培养学生的“技术应用能力”为主线,将电子技术的基础知识、仿真教学及技能训练有机结合,可以满足不同层次的“电子技术基础”课程的教学需要。
一、本书特色
1. 在教学内容设置上,较好地处理了基础知识与技能训练的关系。根据对相关行业的调研及编者多年从事电子技术教学与应用的实践,精选了电子技术应用中必需的基础知识;强调了电子技能的训练,将技能训练贯穿于课程教学的全过程。通过学习,学生能得到必要的技能训练,初步掌握电子技术的基础知识和基本技能。
2. 在教学要求上,充分考虑了高等职业技术教育的特点,突显电子技术的应用性。本书简化理论推导,通过实例使学生掌握基本概念,具备典型单元电路分析、计算的能力;淡化分立元件,突出集成电路的应用,通过对典型单元应用电路的分析,培养学生理解电子电路、使用器件的初步能力。每小节开始给出简明的学习要求,末尾安排了适当的思考题,有利于激发、引导学生的学习兴趣。
3. 在教学方法上,本书将仿真软件NI Multisim应用于课程教学的全过程。利用仿真软件进行教学是一种灵活开放的教学手段,在课堂上通过仿真软件的演示可将抽象的理论知识简单化、形象化,从而加深对基础知识的理解;仿真软件提供丰富的虚拟电气元件、仪器仪表,弥补了实验教学中实验场所、经费和设备不足等带来的缺陷,学生可以轻松、快捷地完成应用电路构建、性能测试等仿真任务,既调动了学生的积极性、利于培养他们的创新意识,又减轻了教师的负担,可以充分利用教学资源,有效提高教学效率。
4. 本书尝试将电子技术的教学与国家职业资格考试的要求相结合,书中提供的习题及设置的技能实训,均与相关中(高)级职业资格考试中的有关内容、形式和要求紧密联系。
5. 本书配套有丰富的教学资源包,包括PPT课件、习题参考答案以及书中全部仿真实例的素材,还有仿真软件NI Multisim基本操作演示的屏幕录像视频,为读者快速掌握仿真软件的安装、仿真电路的构建、仿真及调试等基本操作提供了参考。使用本书的教师,可登录电子工业出版社网站(www.phei.com.cn)下载相关教学资源。
二、教学建议
1. 本书的参考学时为60~100学时,其中理论教学建议以40~50学时为限,各校各专业可根据需要及课程设置的学时对书中的内容适当取舍。
2. 本书的第8章用于辅助教学。由于NI Multisim界面的菜单、各种工具栏的操作与读者熟悉的其他Windows应用软件的操作相同,容易掌握,应以自学为主。教师可在课程教学前,通过教学资源包中的屏幕录像视频中的第1、2、3节介绍教材的8.1节、8.3.1小节的内容,使学生对仿真软件的操作有基本的了解,进而根据课程教学的进程(结合演示视频)介绍其余相关内容。
3. 本书中的全部仿真实例都在NI Multisim 11.0版本中成功运行,使用仿真实例素材时请参照电路设置的参数进行仿真,以免出错(参见屏幕录像视频第6节)。
4. 书中验证性的实训建议利用仿真软件进行,将更多的实训学时用于如电子元器件测试、电路组装(焊接)及调试、电子仪器的使用等实操训练,从而加强电子技能实训。
三、编写团队
本书由黎兆林主编,林培雁、朱强、陆智生担任副主编。其中,陆智生编写第1章;林培雁编写第2章;朱强编写第3章;梁江、罗颖合编第4章;郭伟浩、梁丽艳合编第5章;黎兆林编写第6章;谭静倪、唐宇合编第7章;叶文编写第8章;刘凯制作视频资料。全书由黎兆林统稿和修改。
本书的编写过程直接或间接引用了许多学者的研究成果,在此,特向他们表示深切的敬意和衷心的感谢。鉴于有些引用的出处无法取证,未能在参考文献中逐一列出,特此致歉。书中的错误和欠妥之处,恳请各位同行、读者不吝赐教。
作者联系邮箱:gxjmlzl@126.com。
黎兆林
2012年12月20日
第1章 直流稳压电源
电源是电子电气设备运行的基础,也是电子电气设备维护、检修中首要考虑的主要参数。在各种电子电气设备所使用的电源中,除了常见的直流稳压电源以外,还有可控整流电源、交流调压电源等类型,它们一般都是电力系统供给的交流电转换而成的。我们通常所说的电源就是实现这种转换的电子电路。本章将介绍几种相关的半导体器件及常用的几种电源电路。
1.1 半导体二极管
知识点:
① 二极管的基本特性、主要参数以及基本应用。
② 稳压二极管、发光二极管和光电二极管的特性。
技能点:
① 会测试及选用二极管、稳压管。
② 会测试及判断发光二极管、光电二极管。
1.1.1 半导体二极管简介
1.半导体二极管的结构、符号、外形和类型
半导体二极管简称二极管,其核心是一个PN结,由P区引出的电极称为阳极或正极,由N区引出的电极称为阴极或负极。二极管的结构、符号如图1-1所示。普通二极管按所用管芯材料可分为硅二极管和锗二极管;按内部结构可分为点接触型二极管和面接触型二极管,点接触型频率特性好,适用于高频工作,面接触型能通过较大的电流,适用于整流电路;按封装形式有玻璃封装、塑料封装及金属封装等类型。
图1-1 二极管的结构及符号
常见的二极管外形如图1-2所示。除了在外壳上用二极管的符号来标识正、负电极外,有的二极管用色环(或色点)来标识二极管的负极,通常大功率螺栓式二极管带螺纹的一端是负极。
图1-2 二极管常见的外形
2.二极管导电特性的仿真电路
按图1-3所示的仿真电路连接直流电源、二极管、指示灯和负载(灯泡),接上测试仪表观测二极管两端的电压及回路电流。在图1-3(a)中,电源V1的正极连接到二极管VD1的正极,使二极管的正极电位高于负极电位(称为正向偏置),指示灯L1亮,此时电路中通过较大的正向电流IF=0.776A(如图中的仪表所显示,下同),二极管VD1两端有一个很小的正向压降UVD1(on)≈ 0.83V,二极管这种状态称为导通(相当于一个闭合的开关);在图1-3(b)中,将二极管的极性对调,电源的正极连接到二极管VD2的负极,使二极管的负极电位高于正极电位(称为反向偏置),此时指示灯L2灭,电路中流过极小的反向电流IR=1.2μA(一般可忽略),二极管VD2承受的反偏电压UVD2(off)等于电源电压,二极管这种状态称为截止(相当于一个断开的开关)。
图1-3 二极管特性的仿真电路
注意:由于仿真软件的原因,本书列举软件默认的元件标识及据此创建的仿真电路图,有些与国标的电路图无法一致,比如下标、正斜体等。
可见,二极管的基本特性是单向导电:正向偏置导通,反向偏置截止。二极管符号的箭头代表了正向电流的方向,外加电压的方向与箭头方向一致时二极管导通,反之则截止。
1.1.2 二极管的特性和主要参数
1.二极管的伏安特性
二极管的伏安特性是指二极管两端电压和流过二极管电流之间的关系。典型的二极管伏安特性曲线如图1-4所示。
(1)正向特性
二极管的正偏电压较小时,其正向电流极小(近似为0),这一区域称为死区,相应的A(A′)点的电压被称为死区电压(或称为阈值电压)。死区电压与环境温度有关,常温下硅管的死区电压约为0.5V,锗管的约为0.1V。
当正向电压超过死区电压后,二极管进入导通状态,正向电流迅速增大,在电流增长很大的范围内,二极管两端的电压的变化很小,正向导通电压近似为一个稳定值,如图中AB(A′B′)段。在工程估算中,通常取硅管的正向导通电压为0.7V,锗管的为0.3V。
图1-4 二极管伏安特性曲线
(2)反向特性
二极管反偏时,在一个很宽的电压范围内,存在一个微弱的反向电流,其基本不随反向电压的增大而变化,这个电流称为反向饱和电流IR,如图1-4中OC(OC′)段。反向电流(又称漏电流)越小表明二极管的单向导电性越好。二极管的反向特性与材料有关,如图1-4所示,硅管的反向特性明显优于锗管。
反向电压增大到某一值时,反向电流突然增大,这种现象称为反向击穿,此时对应的电压称为反向击穿电压,用UBR表示,如图1-4中CD(C′D′)段。此时,二极管失去了单向导电性,如果没有适当的限流措施,二极管将会过流损坏。普通二极管不允许工作在反向击穿状态。
可见,二极管正偏导通,具有非线性特征;反偏截止,通过的反向电流极小,可以忽略。
2.二极管的主要参数
最大整流电流IFM:是指二极管长时间使用时,允许通过的最大正向平均电流。正常使用时正向电流必须小于此值。
最高反向工作电压URM:是指允许加在二极管两端的最高反向电压(峰值)。一般元器件手册上给出的URM为击穿电压UBR的一半。
反向饱和电流IR:是指二极管未被击穿时的反向电流。IR会随温度升高而增大,使用二极管时要注意温度的影响。
1.1.3 二极管的测试及应用
1.二极管的测试
(1)用指针型万用表测试二极管
将万用表置于R×100或R×1k挡,注意指针型万用表的红表笔要连接到万用表内置电池的负极,黑表笔连接到电池的正极。用红、黑表笔分别对调测试二极管两次,合格的管子两次测量的阻值应当相差极大。所测得的大阻值称为反向电阻(二极管截止),反之则称为正向电阻(二极管导通)。如果反向电阻越大以及正向电阻越小,管子的质量就越好。测量正向电阻时,与黑表笔相连的电极为二极管的正极,另一电极则为二极管的负极,如图1-5所示。一般来说,在相同的电阻挡下测试不同二极管的正向电阻时,阻值较大的为硅管、较小(通常指针指示在3大格以下)且不为0的为锗管。
若两次测得的阻值均很小或为0,表明管子内部已经短路;若两次测得的阻值都极大,则表明管子内部已经断路或烧坏;若测得的反向电阻与正向电阻相差不大,则说明管子的反向漏电过大,失去了单向导电性。这三种管子都不能再使用了。
锗二极管的反向电流(相对硅管)较大,通常将万用表置于R×10挡进行测试,判别方法如上所述。
图1-5 指针型万用表测试二极管
(2)用数字型万用表测试二极管
数字型万用表的测试笔中,红表笔连接万用表内置电池的正极,黑表笔连接内置电池的负极,与指针型万用表的表笔所连接的内置电池极性正好相反。
测试中,显示屏上显示的是二极管导通或截止时的电压值,以伏(V)或毫伏(mV)为单位。二极管导通时,所测出的是较小的正向导通电压:若显示的为0.500~0.700V(或600mV左右),则被测管为硅管;若显示的为0.150~0.300V(或200mV左右),则被测管为锗管。此时红表笔所连接的为二极管的正极,另一电极则为负极。二极管截止时,反偏截止压降为“无穷大”,显示屏显示为“1.”或“OL”。
若测试中显示为“0000”,说明管子内部短路;若两次测试均显示为“1.”或“OL”,表明管子内部已经断路或烧坏。
2.二极管的应用
利用二极管的单向导电性,可以在电子电路中组成整流、检波、限幅、倍压等多种应用电路。
(1)半波整流电路
将低频的交流电变换为直流电的电路称为整流电路。最简单的二极管半波整流电路的仿真电路如图1-6(a)所示。设VS=u2=U2 sinωt,在VS的正半周,二极管VD正偏导通,忽略二极管的正向压降,在R1上得到的正向电压uo≈u2;在VS的负半周,二极管VD反偏截止,电路中无电流通过,输出电压uo=0。二极管承受的反偏电压等于u2,其最大值为输入交流电压u2的峰值
U2。电路的输入、输出波形如示波器屏幕所示(见图1-6(b))。在输入交流电压的每个周期内,只有半个周期有输出,该电路称为半波整流电路,所输出的电压称为脉动直流电压。整流电路是直流稳压电源的重要部分。
图1-6 二极管半波整流电路的仿真电路
整流电路输出的直流电压是指一个周期内脉动电压的平均值。忽略二极管导通时的正向压降,半波整流电路输出的直流电压可以估算为
Uo1=0.45U2
(1-1)
式中的U2为输入的交流电压u2的有效值。即输出电压是输入的交流电压有效值的0.45倍。
图1-6中的仿真电路中,输出的电压值是实际的测试结果,其包含了二极管的正向压降。显然,在输入的交流电压较低时,按式(1-1)估算产生的误差不可忽略。
整流二极管一般选用面接触型的硅二极管,它具有工作电流大、反向击穿电压高、允许的工作温度较高等特点。常用的整流二极管的型号有2CZ、2DZ、1N4001、1N5401等型号。
(2)检波电路
将调制在高频信号中的低频信号提取出来的电路称为检波电路。典型的二极管检波电路如图1-7(a)所示。所输入的调幅波VS是将100Hz的低频正弦信号调制在1kHz的高频波上。由于检波二极管VD的单向导电性,所输出的信号波形uo只有正半周的调幅波,如示波器屏幕所示(见图1-7(b))。只要利用高频滤波器将输出信号uo中的高频信号滤除,所“检出”的低频信号即可耦合到下一级低频放大电路进行再放大。
检波一般是对高频小信号而言的,其特点是工作频率高,所处理的信号幅度小,要求检波二极管的频率特性好、正向压降小、效率高,通常采用点接触型的锗二极管。常用的有2AP系列、1N60等型号。检波电路广泛应用于音频、视频、图像处理电路以及各种通信设备中。
图1-7 二极管检波电路的仿真电路
(3)限幅电路
在电子电路中,利用限幅电路对各种信号进行处理,将输出信号的幅度限制在一定范围内,可以有选择地传输一部分,或对电路中的某些器件实现过压保护。一个双向限幅电路的仿真电路如图1-8(a)所示,其中的输入信号VS为正弦交流电压。
图1-8 二极管双向限幅电路的仿真电路
从图1-8(b)的示波器显示的输出信号(通道B)的数据可看出:在VS的正半周,当VS的瞬时值大于(V1+UVD1(on))时,VD1导通(VD2截止),输出电压被限定在uo=V1+UVD1(on)≈8.55V;在VS的负半周,当VS的瞬时值小于(V2+UVD2(on))时,VD2导通(VD1截止),输出电压被限定在uo=-(V2+UVD2(on))≈-4.56V;其余电压范围内,VD1、VD2均截止,输出电压uo随输入电压VS变化。如示波器屏幕所示,电路输出双向限幅的电压波形。
1.1.4 特殊半导体二极管
半导体二极管的种类繁多,从功能来看,除上述的普通二极管外,还有专供特殊用途的二极管,下面介绍其中的稳压二极管、发光二极管、光电二极管。
1.稳压二极管
稳压二极管又称齐纳二极管,简称稳压管或齐纳管,是一种用于稳压(限压)、工作在反向击穿状态的硅二极管,其用特殊工艺制作,外形与普通二极管相似。稳压管的符号、典型应用电路和伏安特性曲线如图1-9所示。
从特性曲线可看出,稳压管的正向特性相当于一个正偏的硅二极管,而反向特性曲线在击穿区域比普通二极管更陡直,当反向电流在很大范围内变化时,稳压管两端的电压几乎稳定不变,稳压管工作在反向击穿状态,因而能在电路中起到稳压作用。稳压管的反向击穿是可逆的,只要反向电流不超过其允许的最大稳定电流,就可以长期工作而不致损坏。在应用电路中,除了保证稳压管要处于反向击穿状态,还必须串联适当的限流电阻,如图1-9(a)中的R。
图1-9 稳压二极管
稳压二极管的主要参数有稳定电压UZ、稳定电流IZ和最大稳定电流IZmax等。稳压管工作时通过的电流不允许超过其最大稳定电流IZmax。
稳压管的检测和普通二极管相同,不同的是稳压管的正向电阻一般都明显大于功率相当的普通二极管。
2.发光二极管
发光二极管(LED)简称发光管,是一种直接把电能转换成光能的发光器件,正向导通时能发出一定波长(颜色)的光,广泛应用于各种显示、指示电路。其核心是一个由半导体化合物(如磷化镓、砷化镓等)制成的PN结,正向导通电压在1.5~3.0V之间,工作电流约为5~20mA。发光二极管使用时必须正向偏置,同时要串接适当的限流电阻,防止工作电流过大损坏管子。普通发光二极管的外形及符号如图1-10所示。
检测发光二极管时,要求万用表的内置电池为3V以上,一般选择R×10k挡,合格管子的正向电阻在20kΩ左右,反向电阻无穷大。灵敏度高的管子,在测正向电阻时可看到管芯发光。
3.光电二极管
光电二极管也称光敏二极管,是一种常用的光电转换器件,广泛应用在遥控、测光及光电池等方面。光电二极管也由PN结构成,工作在反向偏置状态,它的管壳上有一个透镜封闭的窗的,入射光通过透镜照射在PN结上,反向电流随光照强度的增加而增大,实现将光信号转换为电信号的功能。光电二极管的结构及符号如图1-11所示。
图1-10 发光二极管的外形及符号
图1-11 光电二极管的结构及符号
检测光电二极管时,首先封闭光电二极管的窗的(遮光),用测试普通二极管的方法判断管子的正、负极,其正向电阻略大于普通二极管,反向电阻(暗电阻)无穷大;当受到光照时,反向电阻随光强增大而显著变小,而正向电阻与光照基本无关。若正、反向电阻都很小或都很大,则表明管子已经击穿或内部断路。
思考题
(1)硅二极管与锗二极管有何区别?
(2)如何判定二极管的极性和质量?
(3)正常工作时的稳压管、发光管、光电管应该如何偏置电压(正偏或反偏)?
1.2 直流稳压电源
知识点:
① 直流稳压电源的组成。
② 整流、滤波电路的结构、原理以及输出电压的估算。
③ 硅稳压管稳压电路的结构、原理。
④ 线性集成稳压器的类型及应用。
技能点:
① 能设计整流、滤波电路的结构,选择电路的主要参数。
② 会测试整流、滤波电路,能分析常见的电路故障。
③ 会选用三端集成稳压器,构建典型的应用电路。
直流稳压电源是电子电路中应用最广泛的电源,通常由电源变压器、整流器、滤波器和稳压器4部分组成。其组成框图及相关波形如图1-12所示。
图1-12 直流稳压电源的组成框图
其中,电源变压器的作用是提供合适的交流电压;整流器将交流电压变换为脉动的直流电压;滤波器滤除脉动直流电压中的交流成分,输出比较平滑的直流电压;稳压器则使输出电压保持稳定,以适应对电源稳定性要求高的场合。
1.2.1 整流和滤波
1. 整流电路
1)单相整流电路
除了半波整流电路,常用的单相整流电路还有全波整流、桥式整流等类型,下面介绍应用最为广泛的桥式整流电路。
桥式整流电路由4个二极管组成,其常见的几种表示方法如图1-13所示。可以看出,4个二极管是两两串联后再并联,连接成了桥式整流电路;整流桥的接线规律是同极性连接端接负载,异极性连接端接交流电源。
图1-13 单相桥式整流电路
桥式整流电路的仿真电路及相关波形、数据如图1-14所示。按照输出电压uo的参考极性,设u2=U2 sinωt。在u2的正半周,a端电位高于b端电位,则VD1、VD3导通,VD2、VD4截止,电流经a→VD1→RL→VD3→b形成回路,在负载RL得到的输出电压uo≈u2(正向电压);在u2的负半周,b端电位高于a端电位,则VD2、VD4导通,VD1、VD3截止,电流经b →VD2→RL →VD4→a形成回路,在负载RL得到的输出电压uo≈-u2(正向电压)。显然,正、负半周的输出电流相同,在整个周期内电路都输出脉动的直流电压。
图1-14 单相桥式整流电路的仿真电路及波形
(1) 输出的直流电压和直流电流
显然,桥式整流输出的直流电压是半波整流时的2倍,根据式(1-1),得
UO=0.45U2×2=0.9U2
(1-2)
输出电流平均值为
IO==0.9
(1-3)
其中,U2为输入交流电压u2的有效值。
可以看出,图1-14仿真的结果与根据式(1-2)估算的值存在误差,其原因是式(1-2)忽略了两个整流二极管同时导通的正向压降。
(2) 整流二极管的选择
根据整流电路的要求,选择二极管的最大整流平均电流IFM和最高反向工作电压URM。
由于每个二极管只导通半个周期,通过二极管的电流平均值为输出电流的一半,故二极管应满足
IFM>IV=IO/2=0.45
(1-4)
二极管截止时所承受的最高反向电压UR为u2的峰值,故使用二极管时要保证:
URM>UR=U2
(1-5)
在实际应用中,通常还要考虑电网电压的波动带来的影响,故上述两式的计算值还要乘以1.1~1.2的系数,以保证电路的可靠工作。
例1.1 已知电网电压为220V,某电子设备要求30V的直流电压,负载电阻为100Ω。若选用图1-14所示的单相桥式整流电路,试问:
① 整流变压器的副边电压有效值U2应为多少?
② 整流二极管的正向平均电流和最大反向电压各为多少?
③ 若电网电压的波动范围为10%,应该如何选择整流二极管?
④ 若VD1因故开路,则输出电压平均值将变为多少?
⑤ 若VD2短路,会出现何种情况?
解:根据题意及已知,
① 由式(1-2)可得
U2=UO/0.9=30/0.9V≈33.3V
输出的平均电流为
IO=UO/RL=30/100A=0.3A=300mA
② 根据式(1-4)和式(1-5)可得
整流二极管的正向平均电流
IV=IO/2=300/2 mA=150 mA
最大反向电压
UR=U2=
×33.3V≈47.1V
③ 若电网电压的波动范围为10%,选择二极管应满足:
IFM>1.1IV=1.1×150 mA=165 mA
URM>1.1UR=1.1×47.1V≈51.8V
④ 若VD1因故开路,则在u2的正半周,另外的3只二极管均截止,即负载上仅得到半周电压,电路成为半波整流电路。因此,输出电压仅为正常时的一半,即 UO=15V。
⑤ 若VD2短路,在u2的正半周电流的流向为a→VD1→VD2→b,由于整流管的导通压降只有0.7V,变压器副边相当于短路,电流剧增,可能损坏变压器和二极管。
应用集成电路技术制作的整流桥堆现在已经广泛应用,其将2个或4个整流管集成在同一芯片上,组成半桥堆或全桥堆,具有体积小、特性一致、使用方便等优点。
一些常见的全桥堆的外形如图1-15所示。
图1-15 全桥堆整流器的外形
2)三相桥式整流电路
三相桥式整流电路由6个整流二极管分别两两串联后再并联而成,如图1-16(a)所示。在输入的三相电压u2u、 u2v、u2w的变化过程中,只有正极与电位最高的一相绕组连接以及负极与电位最低的一相绕组连接的两个二极管维持导通,其余的反偏截止。电路的输出电压是导通的两个二极管所接端线线电压的瞬时值,输出的波形如图1-16(b)所示,输出电压波形比较平直,通过负载RL的电流方向保持不变。
三相桥式整流电路输入的交流电压可以是如图1-16(a)所示的三相变压器的次级电压,也可以是三相交流发电机(如汽车交流发电机)输出的交流电压,构建电路时要根据需要选择合适的二极管。
图1-16 三相桥式整流电路
2.滤波电路
整流电路输出的直流电压包含极大的脉动分量,一般不能直接为电子电路供电,采用滤波电路滤除其中的交流成分,可使输出的电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等形式。
(1)电容滤波电路
在整流电路的输出端,即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C,则构成了电容滤波电路,如图1-17(a)所示电路,由于滤波电容与负载并联,也称并联滤波电路。
从图1-17可以看出,当u2为正半周时, 电源u2通过导通的二极管VD1、VD3向负载RL供电,并同时向电容C充电(将电能存储在电容里,如t1~t2),输出电压uo=uC≈u2;uo达峰值后u2减小,当uo≥u2时,VD1、VD3提前截止,电容C通过RL放电,输出电压缓慢下降(如t2~t3);当u2为负半周时,当u2(整流后的)下一个上升周期到来使得>uo时,电源u2又通过导通的VD2、VD4向负载RL供电,同时继续给电容C充电(如t3~t4),如此周而复始。电路进入稳态工作后,负载上得到如图1-17(b)中实线所示的近似锯齿的电压波形,与整流输出的脉动直流(虚线)相比,滤波后输出的电压平滑多了。
显然,放电时间常数RLC越大,输出电压越平滑。若负载开路(RL=∞),电容无放电回路,输出电压将保持为u2的峰值不变。
图1-17 桥式整流电容滤波电路
电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数=RLC有关,
应远大于u2的周期T,分析及实验表明,当
=RLC≥(3~5)
(1-6)
时,滤波电路的输出电压可按下式估算,即
UO≈1.2U2
(1-7)
显然,整流二极管导通时间缩短了,存在瞬间的浪涌电流,要求二极管允许通过更大的电流,管子参数应满足
IFM>2IV=IO
(1-8)
在已知负载电阻RL的情况下,根据式(1-6)选择滤波电容C的容量,即
C≥(3~5)
(1-9)
若容量偏小,输出电压UO将下降,一般均选择大容量的电解电容;电容的耐压应大于u2的峰值,同时要考虑电网
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