第十章 直流电源

2U 2
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10.3 滤波电路 filter
10.3.1 电容滤波电路
滤波电路输出电压波形
滤波电容容量较大，一般采用 电解电容器。 电容滤波电路利用电容的充放电 作用，使输出电压趋于平滑。
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(b)理想情况下的波形 (c)考虑整流电路内阻时的波形
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一、滤波原理
1. 空载
U R 1.1 2U 2
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如何实现正、负电源？
将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电 阻相连接，且连接点接地。
图10.2.7 利用桥式整流电路实现 正、负电源
uO1 为正； uO2为负
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三相整流电路 变压器副边的三个端均应接二只二极管，一只接阳极，另 一只 接阴极。
稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。
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10.2 整流电路 rectifier circuit
整流电路的任务是利用二极管的单向导电性，把正、负交变的 50Hz电网电压变成单方向脉动的电压。 整流电路分为：半波、全波、桥式、倍压整流等，单相、三相等。
整流电路的基本参数
RL＝
uO 2 2U2
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2. 带负载 RL 由于iD的峰值大于IOM， 所以二极管选择时： IF应有适当的余量！ 由于整流电路存在内阻， 所以uO的波形应为：
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二、输出电压平均值
空载 有载
UO( AV ) 2U2 1.4U2
UO( AV ) 0.9U2 ~ 1.4U2
uD3 uD4 uD1 uD2
图 10.2.6单相桥式整流电路的波形图
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三、输出电压平均值 UO(AV) 和输出电流的平均值IO(AV)
U O( A V ) 1


0
2U 2sintd(t )
2 2 U 2 0.9U 2
U O（AV） 0.9U 2 IO（AV） ＝ RL RL
IO（AV） 0.45U 2 I D（AV） ＝ 2 RL
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
U R max 2U 2
对于二极管最大整流平均电 流IF和最高反向工作电压UR 均应留10%的余地，以保证 二极管安全工作。
1.1IO（AV） 2U 2 IF ＝ 1.1 2 R L
一、工作原理
半波整流电路 Half-wave rectifier
优点：使用元件少。 缺点：输出波形脉动大；直 流成分小；变压器利用率低。
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二、主要参数
1. 输出电压平均值 UO(AV) 输出电压平均值就是负 载电阻上电压的平均值
U O(AV)
1 2 uod(t ) 0 2
1.2U 2 U O(AV) U O(AV)
S 1 S C 2 ( R // RL )
适用于负载电流较小的场合
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适用于负载电流较小的场合
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五、各种滤波电路的比较
表10 .3.1
序号
各种滤波电路的性能比较
UO（AV）/U2 1.2 1.2 1.2 0.9 0.9 适用场合 整流管的 冲击电流 和导通角 大/小 大/小 大/小 小/大 小/大
U Imin U Z I Lmax I Zmin R
或： Rmax U Imin U Z
I Zmin I Lmax
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[例10.4.1] 在10.4.1所示的电路中，已知UI ＝15V，负载电 流为10~20mA；稳压管的稳定电压UZ＝6V，最小稳定电流 IZ ＝5A，最大稳定电流IZM＝40A动态电阻rZ＝15Ω 。 （1）求解R的取值范围； （2）若R＝250Ω ，则稳压系数和输出电阻各为多少？
U O(AV)
1 2 0 2U 2sintd(t ) U 2 0.45U 2
3.脉动系数
2.负载电流的平均值
U O（AV） 0.45U 2 I O（AV） ＝ RL RL
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U O1m S U O(AV)
S

2
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三、二极管的选择
根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反 向电压来选择二极管的型号。
性能 类型
电容滤波 RC - 型滤波 LC - 型滤波 电感滤波 LC 滤波
外特性
1 2 3 4 5
小电流 小电流 小电流 大电流 适应性较强
软 更软 软 硬 硬
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10.4 稳压二极管稳压电路
稳压电路性能指标
U O 输出电阻： RO I O
UI
U I const
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10.4.3 性能指标
微变等效
Sr
U I U O U I rZ // RL U I rZ RL rZ U O U I UO R rZ // RL U O R rZ
R rZ RO R // rZ rZ
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10.4.4 电路参数的选择
在选择元件时，应首先知道负载所要求的输出电压 UO，负载电流IL的最小值ILmin和最大值ILmax，输入电压UI 的波动范围。
1.稳压电路输入电压UI的选择 UI ＝（2~3） UO
2.稳压管的选择 UZ＝ UO
IZM－IZ >ILmax－ILmin IZM >ILmax+ IZ
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电路方面：
UO( AV )
UO1M S ：电压脉动(纹波)系数。 UO ( AV )
二极管方面：
：输出电压平均值。 基波峰值
I D( AV )
U RM
：整流管平均整流电流。 ：整流管最大反向峰值电压。
设整流输入电压： u2
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2U2 sin t
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10.2.1 整流电路的分析方法及其基本参数
稳压电路
RL UO
U O / U O 稳压系数： Sr U I / U I
RL
U I U O U O U I const
RL const
工程上常采用：
U O 电流调整率： UO
U O 电压调整率： UO
I O I O max
U I 10%
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10.4.1 稳压管稳压电路的组成
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10.1 直流电源的组成
电子电路都要有直流电源供电，该电源除各种各样的干电池以外， 直流电源一般通过交流电变换而来（AC/DC）。
电源变压器: 整流电路:
将交流电网电压U1变为合适的交流电压U2。 将交流电压U2变为脉动的直流电压u3。
滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。
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本章讨论的问题：
1.如何将50Hz、220V的交流电压变为6V的直流电压？
2.220V的交流电压经整流后是否输出220V的直流电压？
3.将市场销售的6V直流电源接到收音机上，为什么有 的声音清晰，有的含有交流声？ 4.对于同样标称输出电压为6V的直流电源，在未接收 音机时，为什么测量输出端子的电压，有的为6V，而 有的为7-8V？
脉动系数
1 S 2 S LC
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适用于各种场合。
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三、LC - 型滤波电路
四、RC - 型滤波电路
图 10.3.9复式滤波电路(b)
图 10.3.9复式滤波电路(c)
1.2U 2 U O(AV) U O(AV)
U O(AV)
RL U O(AV) R RL
脉动系数：
2 4 4 uO 2U 2 ( cos 2t c os 4t ) 3 15
U O1m S U O(AV)
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4 2 U2 3 0.67 2 2 U2
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四、二极管的选择
每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以 每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。
解： UO( AV ) 1.2 14V 16.8V
RL 16.8 T 1 2380 F C 4 2 RL
C的耐压：
2U2 1.4 14 19.6V
C 2200 F 25V
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四、整流二极管的导通角
a
u1
u1
u2
b
D4 D3 D1 S
第十章 直流电源
10.1 直流电源的组成
10.2 整流电路 10.3 滤波电路 10.4 稳压管稳压电路
10.5 串联型稳压电路
10.6 开关稳压电路
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本章重点和考点：
1.重点掌握整流、滤波和稳压的流程及参数的计算 。 2.掌握串联型稳压电路原理及集成稳压器的使用。
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无电容
估算法：
T 当 RLC 3 ~ 5 时， 2
UO( AV ) 1.2U2
锯齿波近似法：
U O ( AV ) 1 (U O max U O min ) 2 T 1 T ) UO max (1 1 ) 2U 2 (1 4 RLC 2 2 RLC
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2U 2 RL
U R 1.1 2U 2
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10.2.2 单相桥式整流电路
一、电路的组成
图 10.2.4单向桥式整流电路
图 10.2.5单向桥式整流电路的习惯画法