《电子技术》(吕国泰版) 第5章 直流电源

1、1第四节集成稳压电源第三节稳压电路第二节滤波电路第一节整流电路3在电子线路和自动控制装置中需要电压非常稳定的直流电源。第一节整流电路1.将市电220V转变为直流电。2.当电网电压变化或负载变化时，保证输出直流电压稳定。功能：4第一节整流电路半导体直流电源原理方框图变压整流滤波稳压交流220V50Hz交流电压脉动直流电压有波纹的脉动直流电压直流电压5电源变压器：将电网220V或380V的工频交流电压变换为符合整流需要的电压值。第一节整流电路整流电路：利用二极管的单向导电性将交流电压变成脉动的直流电压。滤波电路：利用电容、电感等电路元件的储能特性，将脉动直流电压变成较恒定的直流电压。稳压电路：当电网电压波动或负载变化时，稳压电路自动维持直流输出电压稳定。各环节作用：一、单相桥式整流电路二、三相桥式整流电路7第一节整流电路整流电路单相三相单相半波整流电路单相桥式整流电路单相全波整流电路三相半波整流电路三相全波整流电路三相桥式整流电路8一、单相桥式整流电路第一节整流电路（一）电路组成D1D2D4D3RLu2+-uO+-习惯画法RLD1~D2+-220V50Hz9第一节整流电路10(二)工作原。

2、理1.u2正半周时：D1、D3导通,D2、D4截止，RL上得到一个半波电压；D2、D4承受反向电压。2.在u2的负半周：D2、D4导通，D1、D3截止，RL上也得到一个半波电压；D1、D3承受反向电压。结论：通过RL的电流、电压方向不变，在负载上得到了大小变化而方向不变的脉动直流电流和电压。第一节整流电路u2+-uO+-+-220V50HzD1D2D4D3RL11第一节整流电路iD1iD3iD2iD4uD1uD3uD2uD4uo,iooωtiDoωtuDoωt22Uu2,i2oωtπ2π3πD1D2通D3D4通变压器次级电压u2、i2二极管承受的电压uD二极管电流iD输出uo、io12（三）定量分析1.脉动直流电压的平均值2.负载电流的平均值L2LOO9.0RURUI≈0.9U2222U)(sin2120OttdUU第一节整流电路I2＝（1.1～1.3）IO3.变压器副边电流有效值13（四）二极管的选择1.流过二极管平均电流L2OD45.021RUII是负载RL上电流Io的一半2.二极管截止时承受的最高反压就是变压器副边交流电压u2的最大值U2m。22DRM2。

3、UUUm第一节整流电路设二极管为理想化，D1、D3导通时，视为短路则截止管D3、D4与RL、U2并联关系。D3和D4分别承受反压为U2的振幅值。u1+-uO+-u2+-RLD1D2D4D314[例7-1-1]有一额定电压为110V、阻值为80Ω的直流负载。如采用单相桥式整流电源供电，交流电压为220V。（1）如何选用整流二极管？（2）求整流变压器的变压比及容量。第一节整流电路解：（1）变压器副边电压的有效值为UO＝0.9U2122VV11011.111.19.0OO2UUU流过每个二极管的平均电流为：0.686AA8012245.045.0L2DRUI每个二极管承受的最大反向电压：173VV122222DRMUU查表可知，选用4个整流二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。15第一节整流电路（2）考虑变压器副绕组及管子上的压降，变压器的副边电压大约应高于上面计算值的10%，即：变压器的变压比:每变压器电流的有效值为:V134V111222.U64113412021.UUK1.53AA80122L22RUI。

4、变压器的容量为:A205VAV53134122..IUS16二、三相桥式整流电路第一节整流电路（一）电路组成D1RLuoD6D3D5D4D2ioCbau++––o共阳极组共阴极组三相变压器三相变压器：原绕组接成三角形，副绕组接成星形。17第一节整流电路–++–+BACABUCAUBCU–BCU三相电源的三角形联结三相负载的星形联结NRARCRBABNC复习18第一节整流电路复习相量图波形图相量表示EBEA..120°120°120°EC.三相电动势瞬时表示式tEesinmA)120sin(mBtEe)120sin(mCtEeEEE0A120BEE120CEEe0eAeBeC2120°240°360°t三相电路19（二）工作原理第一节整流电路在t1~t2期间共阴极组中：a点电位最高，D1导通。共阳极组中：b点电位最低，D4导通。负载两端的电压为线电压uabD1RLuoD6D3D5D4D2ioCbau++––o负载电压变压器副边电压uouaubuC2tuoott1t2t3t4t5t6t7t8t920t1t2t3t。

5、4t5t6t7t8t9uoto结论：在一个周期中，每个二极管只有三分之一的时间导通（导通角为120°）。D1RLuoD6D3D5D4D2iocbau++––o变压器副边电压负载电压uouaubuC2t第一节整流电路21因D1、D3、D5三个二极管的阴极接在一起，其阴极电位相同，所以阳极电位最高者导通；D2、D4、D6三个二极管的阳极接在一起，其阳极电位相同，所以阴极电位最低者导通。第一节整流电路t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto负载电压uouaubuC2t22第一节整流电路在t1~t2期间，a点电位最高，D1导通，D3、D5承受反向电压而截止；b点电位最低，D4导通，并使D2、D6承受反向电压而截止。在t2~t3期间，a点电位最高，c点电位最低，D1、D6导通，其余四个二极管都截止。结论：每组二极管每隔5/6周期轮流导通，而每个二极管导通1/3周期，任何时刻负载上的电压均为变压器副边的线电压，其大小等于变压器副边三相相电压的上下包络线间的垂直距离所对应的电压值。23第一节整流电路负载上的电压（脉动电压）平均值：（三）定量关系2O34.2UU负载中的电流平均值：L。

6、2LOO34.2RURUI每个二极管流过的平均电流：L2OD78.031RUII每个二极管承受的最高反向电压（变压器副边电压的幅值）：222mDRM452233U.UUU25整流滤波1.滤波电路的功能：减小整流电压的脉动程度。交流电压脉动直流电压有波纹的直流电压第二节滤波电路2.常用滤波元件：电容、电感。3.分类：电容滤波、电感滤波、复式滤波（有Γ型滤波、π型滤波、RC滤波）。26RL滤波电路的分类Ui+_Uo+_电容滤波RL电感滤波CUi+_Uo+_复式滤波CΓ型滤波π型滤波RC滤波CCRCCC第二节滤波电路27第二节滤波电路+C（一）电路组成一、单相桥式整流电容滤波电路与负载并联一个电容量较大的电容器C。利用C的充放电作用。二极管导通时C充电，二极管截止时C对负载RL放电，使负载电压和电流趋于平滑。u1+-uO+-u2+-RLD1D2D4D3（二）滤波原理28关键看D两端电位大小时间域分析法D1左端为u2,右端为uC=uO当u2uC时:D1导通,u2给C充电,uC↑→uO↑当u2uC时:D1截止,C向RL放电,uC↓→uO↓交流u2一个周期内充放电2次分析要点+Cu。

7、1+-uO+-u2+-RLD1D2D4D3第二节滤波电路29第二节滤波电路T2TD1、D3导通D2、D4导通时间域分析法tOu2uO=uCu2uC=uO+CuO+-u1+-u2+-RLD1D2D4D3关键看D两端电位大小u'O+-UO≈1.2U230第二节滤波电路未整流的正弦波形未加滤波电容前的波形加滤波电容后的波形短时间内为C充电，流过二极管的瞬时电流很大。u2ωt0uOωt0u'Oωt0iDωt031（三）电容滤波整流电路的特点1.二极管导电角＜π。只有︱u2︱＞uC时，才有一对二极管导通。所以通过二极管的电流iD是周期性的脉冲电流。通常C愈大，冲击电流也愈大。选择二极管时，其整流电流值应选得大一些，以保证安全。2.负载上直流电压平均值及其平滑程度与放电时间常数τ有关，τ愈大放电愈慢，输出电压平均值愈大波形愈平滑。第二节滤波电路适用于要求输出电压较高、负载电流较小且负载基本不变的场合。2)105(LTCR32二、复合式滤波电路第二节滤波电路Ru2RLuo++––~+C2+C1为减小输出电压的脉动程度，用电容和电阻组成复合式滤波电路。工作原理：C1、C2对高频分量有分流作用，。

8、频率愈高，RL//XC2的阻抗值越小，输出电压的高频分量大部分降在R上，使负载电压中的高频分量减小，波形平滑。形RC复式滤波电路RRL//XC233第二节滤波电路Lu2RLuo++––~+C2+C1电感的直流电阻小而交流感抗大，其滤波效果好于RC—型滤波电路。但电感线圈体积大、成本高，只适用于负载电流大、对滤波要求较高的场合。R太大直流压降增大，只适用于负载电流较小的场合。可用电感线圈L代替R。形LC复式滤波电路34第二节滤波电路[例7-2-1]有一直流负载，要求UO＝24V，IO＝300mA的直流电源。拟采用桥式整流电容滤波电路。试选择各元件。解：（1）选择整流二极管桥式整流电容滤波电路UO＝1.2U2，所以变压器副边电压有效值是:20VV2.1242.1O2UU28.8VV20222DRMUU整流二极管承受的最高反向电压：通过二极管的平均电流：150mAmA3002121OIID查表，可选2CP21整流二极管。35第二节滤波电路（2）选择滤波电容根据τ＝RLC，，取RLC＝4×T/2＝2T工频交流电T＝0.02s,又因所以，RLC＝2T＝0.04sΩ80。

9、Ω3.024OOLIUR可求得：F500F105008004026.RTCL选用500μF、50V的电解电容器。36第二节滤波电路（3）选择整流变压器已算得U2＝20V，若考虑二极管正向压降及导线电阻压降，所需U2还应高一些，可利用变压器抽头进行调整。变压器副边电流有效值：变压器副边通过脉冲电流为非正弦，其有效值大于负载平均电流值IO，一般取I2＝（1.1～1.3）IO。现取：I2＝2IO＝2×300mA＝600mA37EDA实验链接EDA14实验目的：了解全波整流和电容滤波。实验步骤：1.断开开关，用双踪示波器观察输出电压波形。2.闭合开关，观察输出电压波形。实验十四、整流滤波电路建立电路：1.建立桥式整流电路。2.加电容滤波由开关控制。38整流滤波电路EDA实验39EDA实验结论:利用二极管实现了全波整流，利用电容实现了滤波功能。实验数据：桥式整流电容滤波输入波形输出波形输入波形输出波形一、稳压管稳压电路二、串联型稳压电路413.稳压电路种类:并联稳压电路（稳压二极管组成）串联型稳压电路1.直流输出电压不稳定因素:（1）交流电网电压波动。（2）负载电流变化。（3。

10、)温度变化。概述第三节稳压电路2.稳压电路的作用：当交流电源电压波动、负载或温度变化时，维持输出电压稳定。42第三节稳压电路一、稳压管稳压电路（一）组成+C+-UOUI+-IZIOIRDZ电压关系式：UI=UR+UOIR=IZ+IO限流作用调节作用RRRL整流滤波电路的直流输出电压是稳压电路的输入电压UI。43第三节稳压电路复习稳压二极管稳压作用反向击穿区域。∆i大变化,∆u基本不变。＋－阳极阴极UZiuiOIZMIZuDz44第三节稳压电路（二）工作原理+C+-UOUI+-IZIOIRDZ电压关系式：UI=UR+UOIR=IZ+IORRL当电网电压波动引起UI升高时:(RL不变)当负载变化引起IO变化时：(UI不变)电网电压UIUZIZURUOUOIRUO基本不变。UZURUOIR、UR不变UO基本不变。RLIZIO45第三节稳压电路可见：在稳压电路中，起自动调节作用的主要是稳压管DZ，当输出电压UO有较小变化时，将引起稳压管电流IZ较大的变化，通过R起到补偿作用，从而保持输出电压UO基本不变。优点：元件少，电路简单。缺点：①受稳压管最大稳定电流的限制，负载取用电流不能太大。