第10章 直流电源 74页
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第10章 直流电源
2. 电感滤波电路
适于大电流负载！
RL UO(AV) L 交流分量
当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极 管的导通角。
电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为ωL。
直流 U O( 分 A R R V L R L )U 量 D( A R ： R V L R L )0 .9 U 2
第10章 直流电源
1 0 1. 01 .1 20 1. 03 . 4
南航金城学院自动化系模电课程组
10.1 直流电源的组成及各部分作用
直流电源的组成：
u1
u2
整 流
u3
滤 波 u4
稳 压 uo
电
电
电
路
路
路
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。 • 整流电路: 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 • 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
平均电流的一半。
ID (A)V1 2IO(A)V0.4 RL U 52
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
URM 2U2
南航金城学院自动化系模电课程组
例10.2.2：在图示整流电路中，已知电网电压波动范围是
±10%，变压器副边电压有效值U2=30V，负载电阻 RL=100Ω，试问: 1.负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少？ 2.二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各 为多少？ 3.若整流桥中的二极管D1开路或短路，分别会产生什么 现象？
电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降，时间常数 = RL C
内阻使 uO u2
第10章 直流电源
IO
UO RL
0.45 U2 RL
(3) 流过二极管电流平均值 ID
ID Io
(4) 二极管承受的最高反向电压 URM
URM 2U2
5. 整流二极管的选择
根据二极管的电流 ID和最高反向电压URM来选择。
选管时应满足：IF ID UR URM
例1 有一单相半波整流电路，已知负载电阻RL=750， 变压器二次侧电压U2=20V，试求Uo，Io及URM，并选 择二极管。
第10章 直流电源
10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用 10.2 单相整流电路 10.3 滤波电路 10.4 稳压管稳压电路 10.5 线性稳压电路 *10.6 开关型稳压电路
10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
变压
整流
滤波
稳压
交流电源
负载
u1
u2
u3
u4
uo
整流变压器：把交流电压变成符合整流需要的电压。
1. 电路结构
T+
~ u1
u–2 +
D1 iD1
3. 工作波形
u2
2U2
O
io
t
+
u–2
D2 iD2 RL uo –
uo
2U 2
2. 工作原理
t
uD
U2负半周，D2导通，
t
D1截止，uo= -u2
2 2U2 uD2 uD1
4. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
Uo 0.9U2
Uo
2
1 2π
D1
+
D2 RL
π ο
2U2sin td(t) 2 0.45U2 0.9U2
第十章_直流电源
电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小 且负载变动不大的场合
其他形式的滤波电路
1) 电感滤波
L
u1
u2
RL uo
一、滤波原理 对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在L上 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压
忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为： Uo=0.9U2
第
十
章
_
直
流
电
源
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第十章 直流电源
10.1 10.2 10.3 10.4
概述 整流电路 滤波电路 稳压电路
第十章 直流电源
10.1 概述 直流电源——将220V的交流市电转换成平稳的直流电，
即转换成接近理想的直流电压源
u1
整
滤
稳
u2 流 u3
电
波 u4 压 uo
电
电
RL
路
路
路
u2 uo
b D
1、输出电压波形：
uo
t
2、二极管上的平均电流：
ID
1I 2
L
3、 uo平均值Uo
Uo=0.9U2
缺点：要求管子耐2 压要高；带中心抽头的变压器工艺
复杂，成本高。
整流电路
三、单相桥式整流电路的工作原理 组成：由四个二极管组成桥路
+
T
u1
D4
u2
D1
D3
D2
u2正半周时 电流通路
RL uo
2u 2 ±10%
第十章 直流电源
10.3 滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
其他形式的滤波电路
1) 电感滤波
L
u1
u2
RL uo
一、滤波原理 对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在L上 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压
忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为： Uo=0.9U2
第
十
章
_
直
流
电
源
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第十章 直流电源
10.1 10.2 10.3 10.4
概述 整流电路 滤波电路 稳压电路
第十章 直流电源
10.1 概述 直流电源——将220V的交流市电转换成平稳的直流电，
即转换成接近理想的直流电压源
u1
整
滤
稳
u2 流 u3
电
波 u4 压 uo
电
电
RL
路
路
路
u2 uo
b D
1、输出电压波形：
uo
t
2、二极管上的平均电流：
ID
1I 2
L
3、 uo平均值Uo
Uo=0.9U2
缺点：要求管子耐2 压要高；带中心抽头的变压器工艺
复杂，成本高。
整流电路
三、单相桥式整流电路的工作原理 组成：由四个二极管组成桥路
+
T
u1
D4
u2
D1
D3
D2
u2正半周时 电流通路
RL uo
2u 2 ±10%
第十章 直流电源
10.3 滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
模拟电子技术)第10章直流电源
智能化与数字化控制
智能监控与管理
随着物联网和云计算技术的发展，直流电源的智能化监控与 管理已成为趋势。通过集成传感器和通信模块，实现电源状 态的实时监测和远程控制，提高电源管理的便捷性和效率。
数字化控制
数字化控制技术为直流电源提供了更加灵活和精确的控制方式。 通过采用数字信号处理器（DSP）或可编程逻辑控制器（PLC）， 实现对电源的参数调整、故障诊断和自动校准等功能。
类型
根据滤波效果的不同，可 分为电容滤波、电感滤波 和复合滤波。
稳压电路
作用
类型
保持输出电压的稳定，不受输入电压 和负载变化的影响。
根据稳压方式的不同，可分为串联型 稳压电路和并联型稳压电路。
工作原理
通过负反馈和比较电路，实时监测输 出电压的变化，并调整整流和滤波电 路的参数，以保持输出电压的稳定。
分布式直流电源系统的应用场景
分布式直流电源系统适用于对供电可靠性要求极高，负载电流变化大且需要扩展的场合， 如数据中心、通信基站等。Βιβλιοθήκη 03直流电源的基本组成
电源变压器
作用
将交流电转换为适合整流电路的 电压。
工作原理
利用电磁感应原理，通过改变输入 交流电的匝数比，实现电压的变换。
类型
根据使用需求，可选择不同的变压 器类型，如单相、三相变压器等。
高效率与高功率密度
高效能转换
随着电力电子技术的不断进步，直流电源的高效率转换已成为可能。通过采用 先进的拓扑结构和控制算法，提高电源的转换效率，减少能源浪费。
高功率密度
为了满足便携式设备和分布式电源系统的需求，直流电源需要具备更高的功率 密度。通过优化电路设计和材料选择，减小电源体积，提高单位体积的功率输 出。
模拟电子技术基础10章直流稳压电源
开关稳压电源的优缺点
优点
效率高、功率密度大、动态响应速度 快、输出电压稳定性高。
缺点
电路复杂、对元件要求高、会产生较 大的电磁干扰。
04
集成稳压器
集成稳压器的分类与特点
线性集成稳压器
输出电压连续可调，调整速度快，纹波小，但效率较低。
开关集成稳压器
效率高，体积小，但输出电压不连续，纹波较大。
集成稳压器的工作原理与电路分析
线性集成稳压器
通过调整管和基准电压源的配合，实 现输出电压的连续调节。
开关集成稳压器
通过开关电源技术，实现高效能量转 换。
集成稳压器的应用实例
线性集成稳压器应用
用于需要连续可调的直流稳压电源，如音频放大器电源。
开关集成稳压器应用
用于需要高效率、小体积的直流稳压电源，如手机充电器。
05
直流稳压电源的设计与制作
压的稳定。
线性稳压电源通常具有较低的纹 波和噪声，输出电压精度较高。
线性稳压电源的组成与元件
输入滤波电路
用于滤除输入电压中的 谐波和噪声，保证电源
的稳定性。
调整管
用于调整输出电压，保 持输出电压的稳定。
输出滤波电路
反馈电路
用于滤除输出电压中的 纹波和噪声，提高输出
电压的稳定性。
用于将输出电压反馈到 调整管，实现自动调节。
在斩波过程中，开关稳压电源采用PWM（脉宽调制）或PFM（脉频调制）等控制 方式，实现对输出电压的精确调节。
开关稳压电源的输出电压稳定性高，动态响应速度快，适用于各种需要高效率、高 功率密度的电源应用场景。
开关稳压电源的组成与元件
开关稳压电源主要由输入滤波器、开 关管、开关变压器、输出整流滤波器
第10章直流稳压电源
3
+
u1
u2 C1 300µF U1=220V U2=8V
_
RL Uo
CI 1µF
_
UC1=1.2 U2 =9.6V Uo=5V
二、集成稳压电路的应用 4. 可调式应用举例
二、集成稳压电路的应用 4. 可调式应用举例
一、电容滤波电路
u1
u2 D 充电C
放电
i0 RL uo
uo t
3、结论 （2）输出电流的平均值大 UL由放电时间常数决定 τ=RLC ∵
− 1 RL C
U C = 2U 2 e
∴ RLC↑→UL↑ （半波整流）
一般取 RLC≥（3~5）T
T ) = (1.18 ~ 1.27)U 2 此时，输出电压的平均值为 u0 = 2U 2 (1 − 4 RL C
ωt
uo
ωt
uo
I0
三、电感滤波电路
特点： （2）导通 角θ=π，因而避 免了过大的冲击电流。 （3）输出电压没有电容滤 波高。 电感滤波电路适用于负载所 需的直流电压不高，输出电 流较大及负载变化较大的场 合。 （4）缺点：电感体积大， 成本高，输出电压稍低。 （5）为了提高滤波效果， 通常采用倒L型滤波电路。
T2
T3
T9
R11 2 R12 VO
DZ1
DZ2 R1
VREF
R13
D1
取 样 电 路
3
基准电压电路
过热保护
比较放大
一、集成稳压电路 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM LM317 LM337 2. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ）
VI + I VREF VB 调整管 Vo 基准电压 Iadj I1 I2
直流电源
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
第十章 直流电源
第十章
直流电源
第十章 直流电源
10.1 10.2 10.3
第 三 版 童 诗 白
直流电源的组成及各部分作用 整流电路 滤波电路 稳压二极管稳压电路 串联型稳压电路 开关型稳压电路
U O(AV)
1 π 2 = ∫0 2U 2sinωtd (ωt ) = U 2 = 0.45U 2 2π π
3.脉动系数 脉动系数
2.负载电流的平均值 负载电流的平均值
UO（AV） 0.45U2 ＝ IO（AV） ≈ RL RL
U O1m S= U O(AV)
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
∫
π
0
2 2 2U 2 sinωtd(ωt ) = U 2 = 0.9U 2 π
UO（AV） 0.9U2 IO（AV） ＝ ≈ RL RL
脉动系数： 脉动系数：
2 4 4 Q uO = 2U 2 ( cos 2ωt cos 4ωt L) 15π π 3π
U O1m ∴S = U O(AV) 4 2 U2 = 3π = 0.67 2 2 U2 π
2U2 ＝ IF > 1.1IO（AV） 1.1 πRL
U R > 1.1 2U 2
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
第十章 直流电源
10.2.2 单相桥式整流电路
在实用电路中， 在实用电路中，多采用全 波整流电路， 波整流电路，最常用的是 单向桥式整流电路
第十章 直流电源
第十章
直流电源
第十章 直流电源
10.1 10.2 10.3
第 三 版 童 诗 白
直流电源的组成及各部分作用 整流电路 滤波电路 稳压二极管稳压电路 串联型稳压电路 开关型稳压电路
U O(AV)
1 π 2 = ∫0 2U 2sinωtd (ωt ) = U 2 = 0.45U 2 2π π
3.脉动系数 脉动系数
2.负载电流的平均值 负载电流的平均值
UO（AV） 0.45U2 ＝ IO（AV） ≈ RL RL
U O1m S= U O(AV)
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∫
π
0
2 2 2U 2 sinωtd(ωt ) = U 2 = 0.9U 2 π
UO（AV） 0.9U2 IO（AV） ＝ ≈ RL RL
脉动系数： 脉动系数：
2 4 4 Q uO = 2U 2 ( cos 2ωt cos 4ωt L) 15π π 3π
U O1m ∴S = U O(AV) 4 2 U2 = 3π = 0.67 2 2 U2 π
2U2 ＝ IF > 1.1IO（AV） 1.1 πRL
U R > 1.1 2U 2
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
第十章 直流电源
10.2.2 单相桥式整流电路
在实用电路中， 在实用电路中，多采用全 波整流电路， 波整流电路，最常用的是 单向桥式整流电路
2013-10-第十章-直流电源电路解析
电路调试的方法及步骤，调整电路性能指标应 改变哪些元件参数、如何改变，电路故障的判断和消 除，等等。
4. 优缺点
(1)简单易行，输出平均直流电压高，C足够大时交流分量较小； (2)不适于大电流负载。
14/36
负载电流和滤波电容C的经验匹配选择
负载电流 1A左右
0.5～1A 0.1～0.5A
200～ 50mA
50mA以 下
滤波电容 /μF
2000
1000
500 200～500 200
15/36
二、电感滤波电路
-IZb
rZb
-IZM
稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压。 稳压电流 IZ 、 IZ M：使稳压管工作在稳压状态的最小、最大电流。 最大耗散功率 PZM：允许的最大功率， PZM= IZM UZ。
动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rz＝△U /△I。
18/二36 、稳压管稳压电路
UI UR UO IR IDZ IL
10.1 直流电源的组成
概念：直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）
50Hz的交流电转换为直流电。
~220V 50Hz
电源 变压器
整流 电路
滤波 电路
稳压 电路
uO
t
t
直流电源中各单元作用：
（1）电源变压器：将电网交流电压值降为所需要的值。 （2）整流电路：将交流电变为脉动的直流电。 （3）滤波电路：利用储能元件减小脉动。 （4）稳压电路：负载变换、电网电压变化时，输出不变。
8V≤UI≤18V
29/36
二、基准电压源三端稳压器 W107
基准电压源电路 输出电压：Uo=1.25V
30/36
三、三端集成稳压电路的应用
4. 优缺点
(1)简单易行，输出平均直流电压高，C足够大时交流分量较小； (2)不适于大电流负载。
14/36
负载电流和滤波电容C的经验匹配选择
负载电流 1A左右
0.5～1A 0.1～0.5A
200～ 50mA
50mA以 下
滤波电容 /μF
2000
1000
500 200～500 200
15/36
二、电感滤波电路
-IZb
rZb
-IZM
稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压。 稳压电流 IZ 、 IZ M：使稳压管工作在稳压状态的最小、最大电流。 最大耗散功率 PZM：允许的最大功率， PZM= IZM UZ。
动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rz＝△U /△I。
18/二36 、稳压管稳压电路
UI UR UO IR IDZ IL
10.1 直流电源的组成
概念：直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）
50Hz的交流电转换为直流电。
~220V 50Hz
电源 变压器
整流 电路
滤波 电路
稳压 电路
uO
t
t
直流电源中各单元作用：
（1）电源变压器：将电网交流电压值降为所需要的值。 （2）整流电路：将交流电变为脉动的直流电。 （3）滤波电路：利用储能元件减小脉动。 （4）稳压电路：负载变换、电网电压变化时，输出不变。
8V≤UI≤18V
29/36
二、基准电压源三端稳压器 W107
基准电压源电路 输出电压：Uo=1.25V
30/36
三、三端集成稳压电路的应用
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用傅氏级数对全波整流的输出 uO 分解后可得:
u O 基 波频2 率U 为2 22 ， 基3 4 波c 幅度o 2 为 tU sO1 1m4 5 c 432o 4 Ut2 s
SU O 1 m423U 220 .67 U O (A)V 22 U 2 3
Ta
D
1
原理：
变压器副边中心抽头，感
u1
u2 iL RL 应出两个相等的电压 u2
u2 uo
当 u2 正半周时，D1导通， D2 截止。
b D
当 u2 负半周时，D2 导通，
2
D1截止。
(1) 输出电压波形：
Ta
D
1
+
u1
u2– iL RL+
u2+ uo
–
b D
忽略二极管正向2 压降
u2
0
uo
uD1
u2
RLD3B RLD4A
uD4,uD2
uD3,uD1
t
输出是脉动的直流电压！
t
uo
t
(1) 二极管上承受的最高反向电压：
UDRM 2U2
(2) 二极管上的平均电流：
ID 0.5Io
(3) 输出电1 压 平均值（Uo） 1
U o 0u o d (t) 0 2 U 2sitn ( dt)
UO(AV)=0.9U2
u1
u2
L
RL
uO
2. 电感滤波的特点
整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性
比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场合。 缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。
二、 RC– 型滤波电路
u1
u2
R
uO’
C1
C2
RL uO
设 uo’ 的直流分量为 UO (AV) ，交流分量的基波 的幅值为 U O 1m，则：
将RC – 型滤波器中的电阻换成电感，就变为
LC – 型滤波器。
R
u1
u2
uO’
C1
C2
RL uO
u1
u2
L
uO’
C1
C2 RL uO
u1
u2
L
uO1
C1
C2
RL
uO
显然， LC – 型滤波电路输出电压的脉动系数比 只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入 端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输 出电压。
模拟电子技术基础
第十章
直流电源
第十章 直流稳压电源
§10.1 直流电源的组成 §10.2 单相整流电路 §10.3 滤波电路 §10.4 倍压整流电路 §10.5 硅稳压管稳压电路 §10.6 串联型直流稳压电路 §10.7 集成稳压器 §10.8 开关型稳压电路 *§10.9 可控整流电路
§10.1 直流电源的组成
2U2
(4)
2
2U2
0.9U2
输出电流平均值( Io )
Io
Uo RL
0.9U2 RL
几种常见的硅整流桥外形：
+ ~~ -
~+~-
+AC-
§10.2.4 整流电路的主要参数
一、整流输出电压的平均值与脉动系数
整流输出电压的平均值UO(AV) 和输出电压的脉动系 数S是衡量整流电路性能的两个主要指标。
D2
S
C+ –
uo
RL
b
1. RL未接入时（忽略u2整流电路内阻）
设 t1 时刻
接通电源
整流电路为 电容充电
t1
充电结束
uO
没有电t 容
时的输出 波形
t
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
b
2. RL接入（且RLC 较大）时（忽略整流电路内阻） 电容通过RL放电， u2 在整流电路电压小
RL
U O 1mjX LjX jCX CU O 1m112LC U O 1m
uO 的脉动系数 S 与uO’的脉动系数S’ 的关系：
SU O 1 m 1 U O 1 m 1 S
U O (A)V 1 2LC U O (A)V 1 2LC
四、LC – 型滤波电路
3
t 4
UDRM
(4) 输出电压平均值（Uo）：
Uo
1
2
02uod(t)
u1
Ta
u2
D
iL
RL uo
21 0 2U2si nt)(d(t) b
2U2
0.45U2
(5) 输出电流平均值（Io )：
Io
Uo RL
0.45U2 RL
§10.2.2 单相全波整流电路的工作原理
§10.3.2 其他形式的滤波电路
改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：
RC– 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤 波电路。
L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。
LC – 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型 滤波电路。
性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。
一、电感滤波
U O 1mRR L R L (R//R 1 L)2C 21C 22U O 1m
前通已常U 求选O 得择1m ：滤 U 波R O元(R A件L VR ) 的L 参RR 数C LR 2 使(LR 得1 U/：O (/R A1 L V))U C O 2 1m (R /R /L )
(3) 输出特性(外特性) 1.4U2 uO 电容滤波
0.9U2
纯电阻负载
IO 0 输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, UO(AV) 和S 也随之改变。 如: RL 愈小( IO 越大), UO(AV)下降多, S 增大。
结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流
较小且负载变动不大的场合。
一般取 d RLC(3~5)T2(T:电源电压的周期)
近似估算： UO(AV) =1.2U2。
(2) 流过二极管瞬时电流很大。 RLC 越大 UO(AV) 越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大。 故一般选管时，取
IDF (2~3)IO(2AV ) (2~3)U 2 O R (A LV )
请自行分析LC – 型滤波电路的输出电压和脉动系 数等基本参数。
§10.4 倍压整流电路
一、二倍压整流电路
D1
+
u1
u2 C1 –
RL
u2的正半周时：D1 导通，D2截止，理 想情况下，电容C1
uO 的电压充到： 2U 2
C2 + –
u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理
D2
负载上的电压：uO 2
感中的电流）不能突变的特性，滤掉整流电路输
出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平
滑输出电压波形的目的。
§10.3.1 电容滤波电路
一、滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
a
u1 u1
u2
D4
D1
D3 D2
S
C+
uo
– RL
b
桥式整流电容滤波电路
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
（选购时：二极管额定电流 2ID(AV)） 二极管截止时两端承受的最大反向峰值电压：
UDRM 2U2（选购时：最大反向电压 2UDRM）
§10.3 滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点：电容与负载 RL 并联，或 电感与负载 RL 串联。 原理：利用储能元件电容两端的电压（或通过电
0 ~ ：
uD2
uD2 = 2u2
2
3
t 4
(2) 二极管上承受的最高反向电压：
UDRM2 2U2
(3) 二极管上的平均电流： u1
Ta u2
D
1
iL RL
ID0.5IL
u2 uo
(4) 输出电压平均值（Uo）
1
1
b
D
U o 0u o d (t) 0 2 U 2sitn ( dt2)
于电容电压时，二
极管截止，整流电 uO 路不为电容充电，
加入滤波电 t
容时的波形
uo会逐渐下降。
无滤波电容 t
时的波形
a
u1 u1
u2
D4
b
只有整流电路输出
电压大于uo时，才 u2
有充电电流iD 。因 此整流电路的输出
电流是脉冲波。
uO
可见，采用电容滤Biblioteka 波时，整流管的导通角较小。
iD
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
t
整流电路的
输出电流iD
t
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
b
3.
RL接入（且RLC
较大）时 u2
(考虑整流电路内阻)
电容充电时，电容
电压滞后于u2 。
t
整流电路的
RLC 越小，输出电 uO 压越低。
输出电流
t
二、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 UO(AV)与放电时间常数 RLC 有关。 RLC 愈大 电容器放电愈慢 UO(AV)(平均值)愈大
2
2U2
0.9U2
u O 基 波频2 率U 为2 22 ， 基3 4 波c 幅度o 2 为 tU sO1 1m4 5 c 432o 4 Ut2 s
SU O 1 m423U 220 .67 U O (A)V 22 U 2 3
Ta
D
1
原理：
变压器副边中心抽头，感
u1
u2 iL RL 应出两个相等的电压 u2
u2 uo
当 u2 正半周时，D1导通， D2 截止。
b D
当 u2 负半周时，D2 导通，
2
D1截止。
(1) 输出电压波形：
Ta
D
1
+
u1
u2– iL RL+
u2+ uo
–
b D
忽略二极管正向2 压降
u2
0
uo
uD1
u2
RLD3B RLD4A
uD4,uD2
uD3,uD1
t
输出是脉动的直流电压！
t
uo
t
(1) 二极管上承受的最高反向电压：
UDRM 2U2
(2) 二极管上的平均电流：
ID 0.5Io
(3) 输出电1 压 平均值（Uo） 1
U o 0u o d (t) 0 2 U 2sitn ( dt)
UO(AV)=0.9U2
u1
u2
L
RL
uO
2. 电感滤波的特点
整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性
比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场合。 缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。
二、 RC– 型滤波电路
u1
u2
R
uO’
C1
C2
RL uO
设 uo’ 的直流分量为 UO (AV) ，交流分量的基波 的幅值为 U O 1m，则：
将RC – 型滤波器中的电阻换成电感，就变为
LC – 型滤波器。
R
u1
u2
uO’
C1
C2
RL uO
u1
u2
L
uO’
C1
C2 RL uO
u1
u2
L
uO1
C1
C2
RL
uO
显然， LC – 型滤波电路输出电压的脉动系数比 只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入 端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输 出电压。
模拟电子技术基础
第十章
直流电源
第十章 直流稳压电源
§10.1 直流电源的组成 §10.2 单相整流电路 §10.3 滤波电路 §10.4 倍压整流电路 §10.5 硅稳压管稳压电路 §10.6 串联型直流稳压电路 §10.7 集成稳压器 §10.8 开关型稳压电路 *§10.9 可控整流电路
§10.1 直流电源的组成
2U2
(4)
2
2U2
0.9U2
输出电流平均值( Io )
Io
Uo RL
0.9U2 RL
几种常见的硅整流桥外形：
+ ~~ -
~+~-
+AC-
§10.2.4 整流电路的主要参数
一、整流输出电压的平均值与脉动系数
整流输出电压的平均值UO(AV) 和输出电压的脉动系 数S是衡量整流电路性能的两个主要指标。
D2
S
C+ –
uo
RL
b
1. RL未接入时（忽略u2整流电路内阻）
设 t1 时刻
接通电源
整流电路为 电容充电
t1
充电结束
uO
没有电t 容
时的输出 波形
t
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
b
2. RL接入（且RLC 较大）时（忽略整流电路内阻） 电容通过RL放电， u2 在整流电路电压小
RL
U O 1mjX LjX jCX CU O 1m112LC U O 1m
uO 的脉动系数 S 与uO’的脉动系数S’ 的关系：
SU O 1 m 1 U O 1 m 1 S
U O (A)V 1 2LC U O (A)V 1 2LC
四、LC – 型滤波电路
3
t 4
UDRM
(4) 输出电压平均值（Uo）：
Uo
1
2
02uod(t)
u1
Ta
u2
D
iL
RL uo
21 0 2U2si nt)(d(t) b
2U2
0.45U2
(5) 输出电流平均值（Io )：
Io
Uo RL
0.45U2 RL
§10.2.2 单相全波整流电路的工作原理
§10.3.2 其他形式的滤波电路
改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：
RC– 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤 波电路。
L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。
LC – 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型 滤波电路。
性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。
一、电感滤波
U O 1mRR L R L (R//R 1 L)2C 21C 22U O 1m
前通已常U 求选O 得择1m ：滤 U 波R O元(R A件L VR ) 的L 参RR 数C LR 2 使(LR 得1 U/：O (/R A1 L V))U C O 2 1m (R /R /L )
(3) 输出特性(外特性) 1.4U2 uO 电容滤波
0.9U2
纯电阻负载
IO 0 输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, UO(AV) 和S 也随之改变。 如: RL 愈小( IO 越大), UO(AV)下降多, S 增大。
结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流
较小且负载变动不大的场合。
一般取 d RLC(3~5)T2(T:电源电压的周期)
近似估算： UO(AV) =1.2U2。
(2) 流过二极管瞬时电流很大。 RLC 越大 UO(AV) 越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大。 故一般选管时，取
IDF (2~3)IO(2AV ) (2~3)U 2 O R (A LV )
请自行分析LC – 型滤波电路的输出电压和脉动系 数等基本参数。
§10.4 倍压整流电路
一、二倍压整流电路
D1
+
u1
u2 C1 –
RL
u2的正半周时：D1 导通，D2截止，理 想情况下，电容C1
uO 的电压充到： 2U 2
C2 + –
u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理
D2
负载上的电压：uO 2
感中的电流）不能突变的特性，滤掉整流电路输
出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平
滑输出电压波形的目的。
§10.3.1 电容滤波电路
一、滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
a
u1 u1
u2
D4
D1
D3 D2
S
C+
uo
– RL
b
桥式整流电容滤波电路
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
（选购时：二极管额定电流 2ID(AV)） 二极管截止时两端承受的最大反向峰值电压：
UDRM 2U2（选购时：最大反向电压 2UDRM）
§10.3 滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点：电容与负载 RL 并联，或 电感与负载 RL 串联。 原理：利用储能元件电容两端的电压（或通过电
0 ~ ：
uD2
uD2 = 2u2
2
3
t 4
(2) 二极管上承受的最高反向电压：
UDRM2 2U2
(3) 二极管上的平均电流： u1
Ta u2
D
1
iL RL
ID0.5IL
u2 uo
(4) 输出电压平均值（Uo）
1
1
b
D
U o 0u o d (t) 0 2 U 2sitn ( dt2)
于电容电压时，二
极管截止，整流电 uO 路不为电容充电，
加入滤波电 t
容时的波形
uo会逐渐下降。
无滤波电容 t
时的波形
a
u1 u1
u2
D4
b
只有整流电路输出
电压大于uo时，才 u2
有充电电流iD 。因 此整流电路的输出
电流是脉冲波。
uO
可见，采用电容滤Biblioteka 波时，整流管的导通角较小。
iD
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
t
整流电路的
输出电流iD
t
a
u1 u1
u2
D4
D1 D3
D2
S
C+ –
uo
RL
b
3.
RL接入（且RLC
较大）时 u2
(考虑整流电路内阻)
电容充电时，电容
电压滞后于u2 。
t
整流电路的
RLC 越小，输出电 uO 压越低。
输出电流
t
二、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 UO(AV)与放电时间常数 RLC 有关。 RLC 愈大 电容器放电愈慢 UO(AV)(平均值)愈大
2
2U2
0.9U2