整流器与直流稳压电源
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u i′ u i″ uo t1 u i′ u i″ u o
0
t2
t
iV
iV 1
iV 2
iV 1
0 (b )
t
图9—13全波整流电路及电压电流波形
(a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形
第 9章
功率电路及系统
1 N4 44 9 p q4 -1 0 1 N4 44 9
2
2 20 V/50 Hz /0 Deg
V1、V2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降。
第 9章
功率电路及系统
N 1 ∶N2 u i 2 20 V 5 0Hz u i′ u i″ V1 V2
iV 1 ＋ iV 2 C
uo RL
(a )
图9—13全波整流电路及电压电流波形 (a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形
第 9章
功率电路及系统
＋ V2 RL －
第 9章
功率电路及系统
V1 2 20 V 5 0Hz U2 V4 V3 ＋ V2 RL － (c)
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
Biblioteka Baidu
功率电路及系统
＋ 2 20 V 5 0Hz 2 U2 U2
－
2 2 U2 ＋ － V2
2μ
1 0k
(c) 图9—13全波整流电路及电压电流波形
(c)计算机仿真波形(为看清输出波纹，故意将滤波电容值取得很小， 实际上要加几百~几千μF)
第 9章
功率电路及系统
2. 主要性能
1)输出直流电压Uo 不接滤波电容(C=0)时:
Uo
2
当接入滤波电容(C≠0)，且负载RL=∞时，输出电压 可充电至输入电压峰值：
电子系统设计
整流器和直流稳压电源
第 9章
功率电路及系统
9—2 整流器和直流稳压电源
流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它 的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需 要的稳定的直流电源电压。直流电源的一般组成如图 9—10所示。其中变压器是将电网电压(220V、50Hz)变 换为所需的交流电压；整流是将变压器次级交流转换 为单向脉动直流；滤波是将整流后的波纹滤除。
第 9章
功率电路及系统
V ＋ 2 20 V 5 0Hz (a )
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
RL －
第 9章
功率电路及系统
V1 2 20 V 5 0Hz (b )
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
功率电路及系统
2 20 V 5 0Hz ui
电 源 变压器 ua t
a
整流 电路 ub t
b
滤波 电路
c uc
稳压器 uo t
uo
t
t
图9—10 直流稳压电源的基本框图
第 9章
功率电路及系统
9—2—1整流滤波电路
一、整流滤波电路 利用二极管的单向导电性能可实现整流。常用的 整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整 流，如图9—11所示。
2
第 9章
功率电路及系统
＋ ＋ 2 20 V 5 0Hz ＋
正电压输出
Uo 1 Uo 2 负电压输出 －
图9—14 用“硅桥”实现正、负两路直流输出的全波整流电路
第 9章
功率电路及系统
9—2—2串联反馈型线性稳压电源的工作原理
一、电路 常用稳压电路有串联反馈型稳压电路和开关型稳压 电路。首先，我们介绍最常用的串联型稳压电源。 串联型稳压电源的框图如图 9 — 15 所示。图中“调
第 9章
功率电路及系统
二、整流滤波电路的工作原理及主要性能
1. 工作原理 如图9—13所示，全波整流的变压器有中心抽头， 且要求次级两绕组十分对称，整流管 V 1 、 V 2 接于变压 器次级两端和负载之间，采用简单电容滤波。
设滤波电容电压初始值uC(0)=0,当u″i为正半周时，
V 1 导通， V ２ 截止， u ′ i 给 C 充电。由于二极管内阻较小， 充电时常数较小，uC上升快。当uC上升到等于u′i(t1)时，
0.9U im ' U im
(9—27)
U o 1.414 U i
一般情况下(RL ≠∞,C≠0)，Uo的估算值为
(9—28)
U o 1.2U i
(9—29)
第 9章
功率电路及系统
式中 U ′ i 为变压器次级单边交流电压有效值， U ′ im
为交流振幅。根据式(9— 28) ，可以由Uo 算出 U′ i ，从而 算出变压比
N2 U2 n N1 220 V
2)滤波电容估算值 滤波电容的选择要满足下式，即
T RLCL (3 ~ 5) 2
此时，波纹电压峰峰值Urpp约为
(9—30)
U rpp
I LT 2CL
(9—31)
式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。
第 9章
功率电路及系统
3)整流管的选择
(1)整流管最大允许电流 I M I L (2)整流管反向击穿电压UBR＞2U′im。 半波整流只有一个整流管，所以IM＞IL，且波纹大， 所以一般用得不多。
U o Ro I L
一般稳压器的Ro为mΩ数量级。 3)温度系数ST
U i 不变
(9—33)
ST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为
U o ST T
整环节”就是一个射极输出器。取样环节是将输出电
压的变化样品取来，加到一个误差比较放大器的反相 输入端，与同相输入端的基准电压相比较。
第 9章
功率电路及系统
调整环节
取样环节 R1 RW UREF R2 Uo RL 输出直流电压 (稳定)
UB Ui 输入直流电压 (不稳定) A ＋ 比较放大环节 －
US
2 2 U2 ＋ － V4
V1 2 2 U2 (d )
V3 2 2 U2
V5
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
功率电路及系统
R ＋ L C ＋ C ＋ C1 ＋ C2
(a )
(b )
(c)
图9—12 常用滤波电路 (a)电容滤波；(b)电感电容Γ型滤波；(c)电阻电容Π型滤波
基准环节
图9—15 串联型稳压电源框图
第 9章
功率电路及系统
二、主要参数
1.主要指标 1)稳压系数S S表示输出电压相对变化量与输入电压相对变化量 之比，即
U o Uo S U i Ui
负载不变
(9—32)
第 9章
功率电路及系统
2)输出电阻Ro
Ro表示负载变化(IL变化)对输出电压的影响，即
0
t2
t
iV
iV 1
iV 2
iV 1
0 (b )
t
图9—13全波整流电路及电压电流波形
(a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形
第 9章
功率电路及系统
1 N4 44 9 p q4 -1 0 1 N4 44 9
2
2 20 V/50 Hz /0 Deg
V1、V2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降。
第 9章
功率电路及系统
N 1 ∶N2 u i 2 20 V 5 0Hz u i′ u i″ V1 V2
iV 1 ＋ iV 2 C
uo RL
(a )
图9—13全波整流电路及电压电流波形 (a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形
第 9章
功率电路及系统
＋ V2 RL －
第 9章
功率电路及系统
V1 2 20 V 5 0Hz U2 V4 V3 ＋ V2 RL － (c)
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
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功率电路及系统
＋ 2 20 V 5 0Hz 2 U2 U2
－
2 2 U2 ＋ － V2
2μ
1 0k
(c) 图9—13全波整流电路及电压电流波形
(c)计算机仿真波形(为看清输出波纹，故意将滤波电容值取得很小， 实际上要加几百~几千μF)
第 9章
功率电路及系统
2. 主要性能
1)输出直流电压Uo 不接滤波电容(C=0)时:
Uo
2
当接入滤波电容(C≠0)，且负载RL=∞时，输出电压 可充电至输入电压峰值：
电子系统设计
整流器和直流稳压电源
第 9章
功率电路及系统
9—2 整流器和直流稳压电源
流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它 的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需 要的稳定的直流电源电压。直流电源的一般组成如图 9—10所示。其中变压器是将电网电压(220V、50Hz)变 换为所需的交流电压；整流是将变压器次级交流转换 为单向脉动直流；滤波是将整流后的波纹滤除。
第 9章
功率电路及系统
V ＋ 2 20 V 5 0Hz (a )
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
RL －
第 9章
功率电路及系统
V1 2 20 V 5 0Hz (b )
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
功率电路及系统
2 20 V 5 0Hz ui
电 源 变压器 ua t
a
整流 电路 ub t
b
滤波 电路
c uc
稳压器 uo t
uo
t
t
图9—10 直流稳压电源的基本框图
第 9章
功率电路及系统
9—2—1整流滤波电路
一、整流滤波电路 利用二极管的单向导电性能可实现整流。常用的 整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整 流，如图9—11所示。
2
第 9章
功率电路及系统
＋ ＋ 2 20 V 5 0Hz ＋
正电压输出
Uo 1 Uo 2 负电压输出 －
图9—14 用“硅桥”实现正、负两路直流输出的全波整流电路
第 9章
功率电路及系统
9—2—2串联反馈型线性稳压电源的工作原理
一、电路 常用稳压电路有串联反馈型稳压电路和开关型稳压 电路。首先，我们介绍最常用的串联型稳压电源。 串联型稳压电源的框图如图 9 — 15 所示。图中“调
第 9章
功率电路及系统
二、整流滤波电路的工作原理及主要性能
1. 工作原理 如图9—13所示，全波整流的变压器有中心抽头， 且要求次级两绕组十分对称，整流管 V 1 、 V 2 接于变压 器次级两端和负载之间，采用简单电容滤波。
设滤波电容电压初始值uC(0)=0,当u″i为正半周时，
V 1 导通， V ２ 截止， u ′ i 给 C 充电。由于二极管内阻较小， 充电时常数较小，uC上升快。当uC上升到等于u′i(t1)时，
0.9U im ' U im
(9—27)
U o 1.414 U i
一般情况下(RL ≠∞,C≠0)，Uo的估算值为
(9—28)
U o 1.2U i
(9—29)
第 9章
功率电路及系统
式中 U ′ i 为变压器次级单边交流电压有效值， U ′ im
为交流振幅。根据式(9— 28) ，可以由Uo 算出 U′ i ，从而 算出变压比
N2 U2 n N1 220 V
2)滤波电容估算值 滤波电容的选择要满足下式，即
T RLCL (3 ~ 5) 2
此时，波纹电压峰峰值Urpp约为
(9—30)
U rpp
I LT 2CL
(9—31)
式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。
第 9章
功率电路及系统
3)整流管的选择
(1)整流管最大允许电流 I M I L (2)整流管反向击穿电压UBR＞2U′im。 半波整流只有一个整流管，所以IM＞IL，且波纹大， 所以一般用得不多。
U o Ro I L
一般稳压器的Ro为mΩ数量级。 3)温度系数ST
U i 不变
(9—33)
ST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为
U o ST T
整环节”就是一个射极输出器。取样环节是将输出电
压的变化样品取来，加到一个误差比较放大器的反相 输入端，与同相输入端的基准电压相比较。
第 9章
功率电路及系统
调整环节
取样环节 R1 RW UREF R2 Uo RL 输出直流电压 (稳定)
UB Ui 输入直流电压 (不稳定) A ＋ 比较放大环节 －
US
2 2 U2 ＋ － V4
V1 2 2 U2 (d )
V3 2 2 U2
V5
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
功率电路及系统
R ＋ L C ＋ C ＋ C1 ＋ C2
(a )
(b )
(c)
图9—12 常用滤波电路 (a)电容滤波；(b)电感电容Γ型滤波；(c)电阻电容Π型滤波
基准环节
图9—15 串联型稳压电源框图
第 9章
功率电路及系统
二、主要参数
1.主要指标 1)稳压系数S S表示输出电压相对变化量与输入电压相对变化量 之比，即
U o Uo S U i Ui
负载不变
(9—32)
第 9章
功率电路及系统
2)输出电阻Ro
Ro表示负载变化(IL变化)对输出电压的影响，即