2020年电子电路课程课件

全波整流时，负载电压 Uo的平均值为:
2
uo( AV ) 2
0
2U2 sintdt

22

U2

0.9U 2
负载上的(平均)电流:
IL

0.9U 2 RL
单相桥式整流电路的主要参数
2. 脉动系数Ｓr
Sr定义：整流输出电压的最低次谐波峰值Uo1m与平均值Uo之比。 Sr越小越好。
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
D2
C
u0’
uR +
UZ -
稳压工作原理
造成输出电压不
IZRL
+ uo
稳定的因素： 输入电压波动
-
负载变化
稳（交电压1流源过）程设：降变电压压源uu11增桥整大式流、u2负载电 滤不容 波u变0’
稳压
电路uZ
负载
u0
(b) 伏Δ安U特Z 性
IZ
IR
（2）设电源u1不变、负载减小
u0
uR
稳压过程：RL
+
+
2
UI CI
0.1~1F
_
Co
Uo
1µF
_
防止电路产 生自激振荡
滤除输出高 频信号
1端: 输入端 2端: 公共端 3端: 输出端
注意：输入与输出端 之间的电压不 得低于3V！
W7900系列稳压器外形及接线图
-10V 2 W7905 3 -5V
–
–
1
UI CI
0.1~1F
+
Co
Uo
1µF
+
3 2 1
的稳定。 {end}
2.2 整流电路
整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。
整流电路分类：
单相
半波
三相
全波
桥式 倍压整流
二极管 可控硅
本课主要介绍：
单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
1. 单相半波整流电路
（4）二极管最高反向电压URM U RM 2U 2
4、电路的简化画法
+
u1
220V 50Hz
-
~
u2 -
~
++ RL uo -
+
u1
220V 50Hz
-
D4 u2 D3
D1
+ D2 RL uo
-
-~+~
桥堆式整流器外形
几种常见的硅整流桥外形：
+ ~~ -
~+~-
+AC-
{end}
2.3 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 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。
1. 电容滤波电路
(1)电容滤波原理
uo( AV ) 0.9U 2
uo(AV)
（2）输出电流平均值io(AV)
io( AV )

uo( AV ) RL
0.9 U2 RL
（3）二极管电流平均值iD(AV)
iD1( AV ) i D2( AV ) iD3( AV ) iD4( AV )

1 2 io( AV )

0.45 U2 RL
因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载 平均电 流的一半。
ID

1 2
Io

0.45 U2 RL
（选购时：二极管额定电流 ID)
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U RM 2U 2 （选购时：最大反向电压 URM)
单相桥式整流电路的主要参数
电路主要参数总结:
（1）输出电压平均值uo(AV)
+
470
uF
0.33 uF
2 0.1
uF
U0
+
+
+
470
0.33 uF
0.1
uF
U0
uF
1
2 W79XX 3
-
（3）输出电压扩展稳压电路
+
调节R2，即可改变
输出电压。
UI
-
1 W78XX 3
2
0.33 uF
R1
A++-
R2‘ +
R2
U- + R3
+
0.1 Uo uF
-
设R=R1+R2+R3，则有
U
一般取 τ
R C (3 5
L
) T/2(T:电源电压的周期)
近似估算: Uo=1.2U2
Io= Uo/RL
(b) 流过二极管瞬时电流很大
RLC 越大 Uo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 (c) 二极管承受的最高反向电压
U RM 2U 2
u0
uZ
IZ
IR
u0
uR
稳压管稳压电路的特点:
电路结构简单,但负载变化受稳压管稳 压条件的限制,输出电压不能调节.
解决措施
采用集成稳压电路
3 集成三端稳压器
特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉
内部电路：串联型晶体管稳压电路
类型：
（1）W7800系列 —— 稳定正电压
W7805 输出+5V
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
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻) u2
uo
t 加入滤波电容
时的波形
无滤波电容
时的波形
t
uo
t
u2上升， u2大于电容 上的电压uc，u2对电容充电，
2.1 概述
在电子系统中，一般都要有直流电源供电。 获得直流电源的最常用的方法是由交流电网转 换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压等 环节来实现。
对直流电源的要求是： 输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载
变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声 成分小，转换效率高。
直流稳压电源的组成 ----由变压器、整流、滤波及稳压 4部分电路组成
+
U0
滤除输出高
频信号
u1
u2
C1 300µF
1 W7805 3
+
2
CI
wk.baidu.com
Co
1F 1µF
_
+ RL Uo
_
U1=220V U2=8V
UC1=1.2 U2 =9.6V Uo=5V
（2）双电源稳压电路
+
u1
220V 50Hz
-
+
u1
220V 50Hz
-
~
u2 -
~
~
u2 -
~
1 W78XX 3
+
+
1端: 公共端 2端: 输入端 3端: 输出端
三端稳压器基本应用电路
（1）单电源稳压电路
470uF电容 作用？
输出直流电压 U0=XX
+
u1
220V 50Hz
-
~
1 W78XX 3
u2 -
+
+
470
0.33
~ U0’ uF
uF
2 0.1
uF
整流输出电压 U0‘大于UO3-5V
防止电路产生自 激振荡
uo= uc u2
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
u2 只有整流电路输 出电压大于uc时， 才有充电电流。 因此二极管中的 uo 电流是脉冲波。
S uo
RL
t
二极管中的 电流
t
a
u1 u1
直流稳压电源的结构
交流 电源
变压 器
整流 电路
滤波 电路
稳压 电路
负载
正弦交流
正弦交流
脉动信号
直流
信号
有纹波的直 流信号
稳定的直流 信号
直流稳压电源的组成和功能
u1
整 u2 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
W7809 输出+9V
（2）W7900系列 —— 稳定负电压
W7912 输出-12V
W7915 输出-15V
有±5、±6、±8、±9、±10、±12、±15、 ±18、±24V九个等级
外形封装：
金属 菱形
塑封
金属 圆形
塑封
W7800系列稳压器外形及接线图
3 2 1
+10V 1 W7805 3 +5V
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
RL未接入时(忽略整流电路内阻) u2
设t1时刻接 通电源
整流电路为 电容充电
t1
uo
充电结束
没时有的t电输容出
uc
波形
t
滤波电路（2）
当负载开路时，由
电容滤波电路的特点
于不存在放电回路， 所以输出电压平均
(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 值有关 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平U均0(值A)V愈)大=1.414U2
Ta
D
u1
u2
iL RL
uo
b
Ta
D
u1
iL=0
u2
RL uo
b
u2 >0 时，二极管 导通。
忽略二极管正 向压降：
uo=u2
u2<0时，二极 管截止,输出电 流为0。
uo=0
单相半波整流电路主要参数
Ta
D
(1) 输出电压波形： iL uo
u1
u2
RL
uo
t
(2) 输出电压平均值（Uo）：
b
Uo

1
2
2 uodt
0
2U 2

0.45U2
(3) 二极管上的平均电流： ID = IL=0.45U2/RL
(4) 二极管上承受的最高电压：U RM 2U 2
2. 单相桥式整流电路
（1）电路结构
+
u1
220V 50Hz
-
D4 u2 D3
D1
+ D2 RL uo
-
交流 降压 桥式
-
RL
IO
IR=UXX/R
IW稳压器静态电 流，基本不变
所以，IO=UXX/R +IW
{end}
uo
2
2U
2
(


4
3
cos 2
t
4
15
cos 4
t

4
35
cos 6
t )
4 2U2
Sr

U o1m Uo

2
3π 2U2
2 0.67 3
π
单相桥式整流电路的主要参数
二、二极管的平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。
在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。
电2源、工作变原压理 整流
负载
在u2正半周：DD12、、D3D导4截通止、
在u2负半周：D1、D3截止 D2、D4导通
单相桥式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。 1. 整流输出电压平均值（Uo(AV)）
2、其它滤波电路
改善滤波特性的方法：采取多级滤波
RC-л型滤波器
LC-л型滤波器 可以将电容、 电感互换吗？
{end}
2.4 稳压电路
稳压电路的作用:
交流 整流
脉动
滤波 有波纹的 稳压 直流
电压
直流电压
直流电压
电压
1.稳压二极管稳压电路
电路结构
+
u1
220V 50Hz
-
D4 u2 D3
D1
IR R

R
R1 R2' R
UO
-----（1）
又设稳压器输出电压为UXX，则有 UXX=UO-U+ -----（2）
将（2）式代入（1）式，有
UO

R1
R R2'
U
（4）输出电流扩展稳压电路
输出电流IO=IC+IO1
+
输出电压UO=UXX
UI
电阻R的选取：
-
RIB
IR 0.33
uF
T
IC
1 W78XX 3
II1
IO1 2
0.1
uF
IO +
U0
-
设II1≈IO1，则有
R U BE U BE
IR
II1 IB
U BE
IO1 IC
精品课件！
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（5）恒流源电路
+
1 W78XX 3
输出电流IO不随RL变化
0.33 UI uF
2 0.1
IW
uF
R IR
IO=IR+IW