第17章_直流电源

第17章 直流电源
输出电压的平均值U 输出电压的平均值 0： 当忽略电感线圈的直流 电阻时， 电阻时，输出平均电压约 为： Uo=0.9U2 电感滤波的特点: 电感滤波的特点 整流管导电角较大，峰值电流很小， 整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性 较小 的场合。 比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场合。 比较平坦，适用于低电压大电流 的场合 缺点是电感铁芯笨重,体积大 易引起电磁干扰 缺点是电感铁芯笨重 体积大,易引起电磁干扰。 体积大 易引起电磁干扰。
L
u1
u2
RL
u0
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第17章 直流电源
3、 复式滤波 、 为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法 为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法, 如 在电感滤波后面再接一电容， 在电感滤波后面再接一电容，或在电容滤波后再接 一级RC滤波电路 从而构成L 型滤波或 滤波电路。 型滤波或RC-Π型 一级 滤波电路。从而构成 -C型滤波或 Π 电路，其输出电压更平滑。 电路，其输出电压更平滑。 L C滤波适用于负载电流 滤波适用于负载电流 大输出电压脉动很少的场合； 大输出电压脉动很少的场合； RC-Π型滤波则较多用 Π 在小功率的电子设备中。 在小功率的电子设备中。 R u1 u2 C1 RC-Π滤波 Π u0´ C2 RL u0
π
U2
变压器副边交流 电压的有效值
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T
D i0 u0
a u2 RL
二极管上的平 均电流： 均电流： ID=I0
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u1
b 输出电流平均值（ 输出电流平均值（I0）： Io= Uo/RL= 0.45U2/RL
UDRM
二极管上电压 波形： 波形： uD
ωt
变压器副边电流有效值（ 变压器副边电流有效值（I2）：
输出电流的平均值I 输出电流的平均值 0：
U0 U2 IO = = 0.9 RL RL
二极管承受的最高反向工作电压U 二极管承受的最高反向工作电压 DRM ：
U DRM = 2U 2
每个二极管流过电流的平均值I 每个二极管流过电流的平均值 D：
1 ID = IO 2
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第17章 直流电源
第17章 直流电源 滤波电容 选取原则
电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 0与时间常数 LC有关 输出电压U 与时间常数R 有关
RLC愈大→电容器放电愈慢→U0(平均值 愈大， 愈大→ 平均值)愈大 愈大 电容器放电愈慢→ 平均值 愈大，
T L 一般取 τd = R C ≥ ( 3− 5) (T:电源电压的周期 电源电压的周期) 电源电压的周期 2
D4 u2 D3 D2 D1 + -
u2负半周时 电流通路
RL 基础
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（3 ）
A
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 D4
+ u2
－ B u2
D1 D3 D2
RL u0
u2>0 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 电流通路: 由A经D1 → R L →D 3 →B
2.单相桥式整流电路 2.单相桥式整流电路
电路特点： （1） 电路特点： （共阴极接正，共阳极接负） 同极性端接负载 共阴极接正，共阳极接负） 异极性端接交流电源 二极管的导通规律： （2）二极管的导通规律： 接法时， 极瞬时电位最高 共阴接法时，阳极瞬时电位最高者 接法时， 极瞬时电位最低 共阳接法时，阴极瞬时电位最低者
I0 1 U0 IDF = (2 ~ 3) = (2 ~ 3) 2 2R L
电容放电 二极管导通， 二极管导通， 电容充电
结论 电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电 电容滤波电路适用于输出电压较高, 流较小且负载变动不大的场合。 流较小且负载变动不大的场合。
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2.电感滤波 电感滤波 在桥式整流电路与负载间串入电感L， 在桥式整流电路与负载间串入电感 ，就构 成了电感滤波电路。 成了电感滤波电路。 L
输出特性(外特性 1.4U2 uo 输出特性 外特性): 外特性 0.9U2 0 电容滤波 电容滤波 无电容滤波 无电容滤波 Io
输出波形随负载电阻R 的变化而改变,U 输出波形随负载电阻 L或C的变化而改变 0也随之改变。 的变化而改变 也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降愈多。 愈小 越大 下降愈多。
ωt
ωt
u2<0 时 D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: 电流通路: 由B经D2 → R L →D 4 →A
uo
uD4,uD2 uD3,uD1
输出是脉动的直流电压！ 输出是脉动的直流电压！
ωt
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主要数值
输出电压的平均值U 输出电压的平均值 0：
U O = 2 × 0.45U 2 = 0.9U 2
1 U 2 ID = Io = 0.45 2 R L
二极管截止时两端承受的最大反向电压： 二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U = 2U RM 2
1 选管时要满足： 选管时要满足： IDM〉 Io 2
UDRM〉 2U2
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【例17.2】已知单相桥式整流电路，输出直流电压 17.2】已知单相桥式整流电路， 110V,输出电流为50 50mA。试选择整流桥。 为110 ,输出电流为50 。试选择整流桥。 解:
电路特点： （1） 电路特点： （共阴极接正，共阳极接负） 同极性端接负载 共阴极接正，共阳极接负） 异极性端接交流电源 二极管的导通规律： （2）二极管的导通规律： 接法时， 极瞬时电位最高 共阴接法时，阳极瞬时电位最高者 接法时， 极瞬时电位最低 共阳接法时，阴极瞬时电位最低者
最先导通
（导通的二极管看成短路，阳极阴极等电位； 导通的二极管看成短路，阳极阴极等电位； 不导通的二极管看成开路，承受反向电压。） 不导通的二极管看成开路，承受反向电压。） T u1
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1.电容滤波 1.电容滤波 单相半波整流、电容滤波电路： 单相半波整流、电容滤波电路：
u2正半周增加时，二极管 导通，忽略其导通压 正半周增加时 二极管D导通 导通， 充电， 降，uo= u2；此时电容 充电，uC= u2。 ；此时电容C充电 u2 从最大值下降时，电容 放电。当u2>uC时， 从最大值下降时 电容C放电 放电。 二极管D仍然导通， 二极管 仍然导通，uo= u2 。 仍然导通
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华南理工大学电子与信息学院 第17章 直流电源
第17章 直流电源
17.1 二极管整流电源
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17.1 二极管稳压电源
直流稳压电源的组成: 直流稳压电源的组成:
整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。 整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。 滤波电路:脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。 滤波电路:脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。 稳压电路:使输出电压稳定,不受电网波动及负载 压电路:使输出电压稳定, 变化的影响。 变化的影响。
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17.1.1 整流电路
整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。 整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。 二极管截止 二极管导通 1.单相半波整流电路 1.单相半波整流电路 u1
+ -+
u2 > 0时，二极管 导通， 导通， 时 二极管D导通 忽略二极管正向压降, 忽略二极管正向压降, u0= u2 u2 < 0时，二极管 截止，u0= 0。 截止， 时 二极管D截止 。
1 T 2 I2 = ∫0 i dt =1.57IO T
二极管上承受的 最高反向工作电 压UDRM ：
UDRM = 2U2
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【例17.1】已知单相半波整流电路的负载电阻为750Ω， 17.1】已知单相半波整流电路的负载电阻为750Ω 750 U2=20 。试求 O， IO, UDRM，并选择二极管。 =20V。试求U ，并选择二极管。 解 U = 0.45U = 0.45 × 20 = 9V O 2
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主要数值 输出电压大小--输出电压大小--输出电压的平均值U 输出电压的平均值 0： 设 u 2 = 2U 2 sin ωt 1 π UO = ∫0 2 U2sinωtd(ωt) 2π
=
2
= 0.45U 2
注意：直流电均用平均值表示。 注意：直流电均用平均值表示。
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1.电容滤波 1.电容滤波 单相半波整流、电容滤波电路： 单相半波整流、电容滤波电路：
二极管D截止 电容通过负载放电, 截止， 当u2<uC时，二极管 截止，电容通过负载放电 u o= u C 。 可见，电容滤波后使 的脉动程度降低， 可见，电容滤波后使u2的脉动程度降低，输出 电压的平均值增大。 电压的平均值增大。
UO 110 = = 122V U2 = 0.9 0.9 I O = 50mA
U DRM = 2U 2 = 2 ×122 = 172V 1 I D = I O = 25 mA 2
选择整流桥： 选择整流桥：
查手册选I 50mA，UDRM = 300V的整流桥。 查手册选 FM = 50 ， 的整流桥。
最先导通
（导通的二极管看成短路，阳极阴极等电位； 导通的二极管看成短路，阳极阴极等电位； 不导通的二极管看成开路，承受反向电压。） 不导通的二极管看成开路，承受反向电压。） T+ D4 u2 D3 D2
-
u2正半周时 电流通路