第十章_直流电源
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直流电源
2）输出电阻及电流调整率：输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量 与输出电流变化量之比的绝对值。电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电 阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。
3）纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏 表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。
当电源的内电阻可以忽略不计时，可以认为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的电位差或电压。
为了取得较高的直流电压，常将直流电源串联使用，这时总电动势为各电源的电动势之和，总内阻也为各电 源内电阻之和。由于内阻增大，一般只能用于所需电流强度较小的电路。为了取得较大的电流强度，可以将等电 动势的直流电源并联使用，这时总电动势即为单个电源的电动势，总内阻为各电源内电阻的并联值。
基本原理
单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而 形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非 静电作用（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两 个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。
直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后，在电源外部（外电路），由于电 场力的推动，形成由正极到负极的电流。而在电源内部（内电路），非静电力的作用则使电流由负极流到正极， 从而使电荷的流动形成闭合的循环。
表现电源本身的一个重要特征量是电源的电动势，它等于单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时非静电 力所作的功。
240V高压直流供电系统（HVDC）作为一项简单、可靠的技术，减少了电力转换环节，提高了供电可靠性和效 率，受到了业界的广泛。航天通信部门应积极跟踪电源科技的发展变化，应用实践中的探索成果，将新技术转换 为新应用，提升航天通信系统的可靠性水平。
3）纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏 表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。
当电源的内电阻可以忽略不计时，可以认为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的电位差或电压。
为了取得较高的直流电压，常将直流电源串联使用，这时总电动势为各电源的电动势之和，总内阻也为各电 源内电阻之和。由于内阻增大，一般只能用于所需电流强度较小的电路。为了取得较大的电流强度，可以将等电 动势的直流电源并联使用，这时总电动势即为单个电源的电动势，总内阻为各电源内电阻的并联值。
基本原理
单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而 形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非 静电作用（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两 个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。
直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后，在电源外部（外电路），由于电 场力的推动，形成由正极到负极的电流。而在电源内部（内电路），非静电力的作用则使电流由负极流到正极， 从而使电荷的流动形成闭合的循环。
表现电源本身的一个重要特征量是电源的电动势，它等于单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时非静电 力所作的功。
240V高压直流供电系统（HVDC）作为一项简单、可靠的技术，减少了电力转换环节，提高了供电可靠性和效 率，受到了业界的广泛。航天通信部门应积极跟踪电源科技的发展变化，应用实践中的探索成果，将新技术转换 为新应用，提升航天通信系统的可靠性水平。
直流电源
则 UO↑→ UN↑→ UB↓→ UO↓
3. 输出电压的调节范围
R1 R2 R3 R R2 R3 U Z U O 1 U Z R2 R3 R3
二、集成稳压器（三端稳压器）
W7800系列
1.简介
输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流：1.5A（W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A （W78L00）
改变电压值 通常为降压 半波整流
交流变脉 动的直流 全波整流
减小脉动
1) 负载变化输出电压 基本不变； 2) 电网电压变化输出 电压基本不变。
在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电 压波动±10％，且负载有一定的变化范围。
§10.2 单相桥式整流电路
1. 工作原理
u2
O
uO
u2的正半周 A→D1→RL→D3→B，uO= u2 u2的负半周 B →D2→RL→D4→ A，uO= -u2
2. 二极管的导通角
无滤波电容时θ＝π。 有滤波电容时θ < π，且二 极管平均电流增大，故其峰 值很大！
导通角
3. 电容的选择及UO（AV）的估算
整流桥的 简化画法
T 当RLC (3～5) 时， U O(AV) 1.2U 2。 2
C的耐压值应大于 .1 2U 2。 1
4. 优缺点
简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小； 不适于大电流负载。
调整管：是电路的核 心，UCE随UI和负载 产生变化以稳定UO。 基准电压：是UO的 参考电压。
取样电阻： 对UO 的取样，与基准电压共同决定UO 。 比较放大：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定 电路的稳压性能。
3. 输出电压的调节范围
R1 R2 R3 R R2 R3 U Z U O 1 U Z R2 R3 R3
二、集成稳压器（三端稳压器）
W7800系列
1.简介
输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流：1.5A（W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A （W78L00）
改变电压值 通常为降压 半波整流
交流变脉 动的直流 全波整流
减小脉动
1) 负载变化输出电压 基本不变； 2) 电网电压变化输出 电压基本不变。
在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电 压波动±10％，且负载有一定的变化范围。
§10.2 单相桥式整流电路
1. 工作原理
u2
O
uO
u2的正半周 A→D1→RL→D3→B，uO= u2 u2的负半周 B →D2→RL→D4→ A，uO= -u2
2. 二极管的导通角
无滤波电容时θ＝π。 有滤波电容时θ < π，且二 极管平均电流增大，故其峰 值很大！
导通角
3. 电容的选择及UO（AV）的估算
整流桥的 简化画法
T 当RLC (3～5) 时， U O(AV) 1.2U 2。 2
C的耐压值应大于 .1 2U 2。 1
4. 优缺点
简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小； 不适于大电流负载。
调整管：是电路的核 心，UCE随UI和负载 产生变化以稳定UO。 基准电压：是UO的 参考电压。
取样电阻： 对UO 的取样，与基准电压共同决定UO 。 比较放大：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定 电路的稳压性能。
《模拟电子技术基础》第四版 习题答案10
第十章 直流电源自 测 题一、判断下列说法是否正确，用“√”“×”表示判断结果填入空内。
（1） 直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。
（ ）（2） 直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。
（ ）（3）在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。
（ ）因此，它们的整流管的平均电流比值为2:1。
（ ）（4）若U 2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为22U 。
（ ）（5）当输入电压U I 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。
（ ）（6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。
（ ） 解：（1）× （2）√ （3）√ × （4）√ （5）×（6）√二、在图10.3.1（a ）中，已知变压器副边电压有效值U 2为10V ，23T C L ≥R （T 为电网电压的周期）。
测得输出电压平均值U O （AV ）可能的数值为A. 14VB. 12VC. 9VD. 4.5V选择合适答案填入空内。
（1）正常情况U O （AV ）≈ ；（2）电容虚焊时U O （AV ）≈ ；（3）负载电阻开路时U O （AV ）≈ ；（4）一只整流管和滤波电容同时开路，U O （AV ）≈ 。
解：（1）B （2）C （3）A （4）D三、填空：图T10.3在图T10.3所示电路中，调整管为 ，采样电路由 组成，基准电压电路由 组成， 比较放大电路由 组成， 保护电路由 组成；输出电压最小值的表达式为 ，最大值的表达式为 。
解：T 1，R 1、R 2、R 3，R 、D Z ，T 2、R c ，R 0、T 3；)( )(BE2Z 3321BE2Z 32321U U R R R R U U R R R R R +++++++，。
第十章 直流电源答案
科目:模拟电子技术题型:填空题章节:第十章 直流电源难度:全部-----------------------------------------------------------------------1. 稳压电路的主要作用是 稳定输出电压 。
2. 在直流电源中，在变压器副边电压相同的条件下，若希望二极管承受的反向电压较小,而输出直流电压较高，则应采用 倍压 整流电路。
3. 在直流电源中，负载电流若为200mA ，则宜采用 电容 滤波电路。
4. 在负载电流较小的电子设备中，为了得到稳定的但不需要调节的直流输出电压，则可采用 硅稳压或硅二极管 稳压电路或集成稳压电路。
5. 为了适应电网电压和负载电流变化较大的情况，且要求输出电压可以调节，则可采用 串联 晶体管稳压电路或可调的集成稳压器电路。
6. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电感 滤波选用大电流负载。
7. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电容 滤波的直流输出电压高。
8. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，调整管处于 放大 工作状态。
9. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，若要求输出电压为18V ，调整管压降为6V ，整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有效值应为 20 V 。
10. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，则输出电压的平均值 U 0 = 0.9 U 2 。
11. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，加入电容滤波器后，则输出电压的平均值 U 0 = 1.2U 2 。
12. 小功率直流电源一般由电源变压器、 整流 、滤波、稳压四部分组成。
13. 直流电源能将电量变为直流电量，实质上是一种 能量 转换电路。
14. 单相半波整流电路和桥式整流电路相比，在变压器次级电压相同条件下， 桥式整流 电路的输出电压平均值高了一倍。
15. 若变压器次级电压有效值为U 2，每个整流管的反向峰值电压记作U RM ，则半波整流电路的U RM = 22U 。
第10章 直流电源习题解答
第10章直流电源10.1教学基本要求10.1.1 基本要求（1）掌握单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，了解单相半波整流电路的工作原理、主要参数计算及二极管的选择（2）掌握电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，滤波电容的选择原则，了解电感滤波电路及其它形式的滤波电路的特点及各种滤波器的性能比较（3）理解硅稳压管稳压电路的工作原理，稳压系数和输出电阻的估算，稳压电路中限流电阻R的选择(4)掌握串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，掌握三端固定式输出集成稳压器及其应用,了解三端可调输出集成稳压器及其应用(5)了解开关稳压电路的工作原理及集成开关稳压器及其应用10.1.2 重点难点及考点（1）本章重点单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，三端固定式输出集成稳压器及其应用。
（2）本章难点电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。
（3）本章主要考点单相桥式整流电路的工作原理，输出直流电压与输入交流电压有效值间的关系，二极管的选择。
电容滤波电路的主要参数计算，滤波电容的选择。
串联型直558559流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。
三端固定式输出集成稳压器及其应用。
1.2典型题型精解10.2 单相桥式整流电路如图10.2.1所示，若输出直流电压U O =9V ，输出直流电流I O ＝1A ，试求：(1) 变压器二次电压有效值U 2； (2) 整流二极管最大反向峰值电压U RM ； (3) 流过二极管正向平均电流I D 。
图10.2.1 题10.2图分析方法：单相桥式整流电路的输出电压的平均值(输出直流电压)2O 9.0U U =，二极管最大反向峰值电压2RM 2U U =，二极管正向平均电流L2O D 45.02R U I I ==，这里的U 2是变压器二次电压有效值。
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
大学物理第10章-直流电
S S S
S
S 0
S
dS
dSdt
S dS
dScos (1) I 是J 的通量, 反映截面电流的整体特征; (2) J 是通过某点处单位垂直面积的电流强度, 反映 电流的局部特征.
二、金属和电解质的导电性
(the conductivity of metal and electrolyte) 1. 金属导电 (1) 在金属导体中电流是大量自由电子的定向漂移运动 形成的;
二、 闭合电路的欧姆定律 (Ohm’s law of a closed circuit)
I (R
i
i
ri ) i 0
U AA I (r1 R1 R2 r2 ) 2 1 0
1,r1 A
I
2,r2
I R2 C
1 2 I r1 R1 R2 r2
2 解 得 I ( A) 5
所以 U a ( 2 1 2) 12 9 19( V )
2 5
三、基尔霍夫第一、第二定律 (Kirchhoff’s first and second law)
分析和计算复杂电路要用基尔霍夫定律
支路(branch): 同一条支路上的电流强度相同;
Example3. In the following figure (a) What power appears as thermal energy in R1?In R2?In R3? (b) What power is supplied by1? By 2? (c) Discuss the energy balance in this circuit. Assume that A 1=3.0V, I3 R2 2=1.0V, I1 R1 I2 R1=5.0, R3 2 1 R2=2.0, R3=4.0 B
S
S 0
S
dS
dSdt
S dS
dScos (1) I 是J 的通量, 反映截面电流的整体特征; (2) J 是通过某点处单位垂直面积的电流强度, 反映 电流的局部特征.
二、金属和电解质的导电性
(the conductivity of metal and electrolyte) 1. 金属导电 (1) 在金属导体中电流是大量自由电子的定向漂移运动 形成的;
二、 闭合电路的欧姆定律 (Ohm’s law of a closed circuit)
I (R
i
i
ri ) i 0
U AA I (r1 R1 R2 r2 ) 2 1 0
1,r1 A
I
2,r2
I R2 C
1 2 I r1 R1 R2 r2
2 解 得 I ( A) 5
所以 U a ( 2 1 2) 12 9 19( V )
2 5
三、基尔霍夫第一、第二定律 (Kirchhoff’s first and second law)
分析和计算复杂电路要用基尔霍夫定律
支路(branch): 同一条支路上的电流强度相同;
Example3. In the following figure (a) What power appears as thermal energy in R1?In R2?In R3? (b) What power is supplied by1? By 2? (c) Discuss the energy balance in this circuit. Assume that A 1=3.0V, I3 R2 2=1.0V, I1 R1 I2 R1=5.0, R3 2 1 R2=2.0, R3=4.0 B
直流电源图课件
• 图10.5.3 串联型稳压电路的方框图
• 图10.5.4 用复合管作调整管
• 图10.5.5 稳压管基准电压电路
• 图10.5.6 零温度系数基准电压电路及其等效电路
• 图10.5.7 能隙基准电压电路
• 图10.5.8 限流型过流爱护电路及其输出特性
• 图10.5.9 截流型过流爱护电路及其输出特性
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13
图10.3.1 单相桥式整流电容滤波电路 及稳态时的波形分析
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14
RLC不同时的uO的波形
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15
图10.3.3 电容滤波电路输出电压 平均值的分析
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16
图10.3.4 电容滤波电路中二极管 的电流和导通角
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17
图10.3.5 电容滤波电路的 输出特性和滤波特性
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34
图10.5.7 能隙基准电压电路
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35
图10.5.8 限流型过流爱护电路 及其输出特性
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36
图10.5.9 截流型过流爱护电路 及其输出特性
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37
图10.5.10 调整管的平安工作区爱护电路
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38
图10.5.11 芯片过热爱护电路
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54
图10.6.1 换能电路的根本原理图 及其等效电路
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55
图10.6.2 换能电路的波形分析
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56
图10.6.3 串联开关型稳压电源的结构框图
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。
《直流稳压电源》PPT课件_OK
整流电路为电 容充电
S u0
RL
t
没有电容时的 输出波形
(7-19)
t
a
u1 u1
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
忽略整流电路内阻
D1
D3
C
D2
电容通过RL放电， 在整流电路电压
小于电容电压时， 二极管截止，整
u0
流电路不为电容
充电，u0会逐渐下 降。
S RL u0
t
(7-20)
t
a
u1 u1
对直流分量( f=0):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XL
上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
(7-26)
U0=0.9U2
u1
u2
L RL u0
（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。
UR
+ -
R2
串联反馈式稳压电路
在运放理想条件下(AV= ri= )：
UO (1 R1 ) UR 1 UR
(7-35)
R2
F
2、采用辅助电源(比较放大部分的电源)。
3、用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。
六 、过流保护 为避免使用中因某种原因输出短路或过载
致使调整管流过很大的电流,使之烧坏故需有快 速保护措施。常见保护电路有两类—— 限流型: 把电流限制在允许范围内,不再增大； 截留型: 过流时使调整管截止或接近截止。
电子技术基础第十章 直流电源
第十章 直流电源
10.1 直流电源的组成及 各部分的作用
图10.1.1
10.2 整流电源
10.2.1 整流电路的分析方法及基本参数 一、工作原理
图10.2.1
图10.2.2
二、主要参数
图10.2.3 1、输出电压平均值
2、负载电流平均值
3、整流输出电压的脉动系数
对于半波整流，可得
三、二极管的选择
三、脉动系数 输出交流分量基波峰-峰值为(Uomax-Uomin)， 而基波峰值为
所以，脉动系数为
四、整流二极管的导通角
图10.3.4
五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性
图10.3.5
10.3.2 倍压整流电路
图10.3.6
多倍压整流电路
图10.3.7
10.3.3 其它形式的滤波电路 一、电感滤波电路
图10.5.12
图10.5.13
UREF=4Ugo =4.82V
图10.5.14
二、W117三端稳压器
图10.5.15
UREF的典型值为1.25V
10.5.4 三端稳压器的应用 一、三端稳压器的外形和方框图
图10.5.16
(a)为金属封装，(b)为塑料封装。
二、W7800的应用 1、基本应用电路
1、稳压管稳压电路
UREF=UBE+UZ
图10.5.5
2、能隙基准电压电路 UREF=UBE3+I2R2
≈UBE3+ 图10.5.7
上式中UBE的温度系数α为负值，且α=dUBE／dT =﹣(1.8～2.4)mV／K，Ugo为硅材料在0K时外推禁带 宽度（能带间隙）的电压值，根据PN结的分析，其 值为 Ugo=1.205V
10.1 直流电源的组成及 各部分的作用
图10.1.1
10.2 整流电源
10.2.1 整流电路的分析方法及基本参数 一、工作原理
图10.2.1
图10.2.2
二、主要参数
图10.2.3 1、输出电压平均值
2、负载电流平均值
3、整流输出电压的脉动系数
对于半波整流，可得
三、二极管的选择
三、脉动系数 输出交流分量基波峰-峰值为(Uomax-Uomin)， 而基波峰值为
所以，脉动系数为
四、整流二极管的导通角
图10.3.4
五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性
图10.3.5
10.3.2 倍压整流电路
图10.3.6
多倍压整流电路
图10.3.7
10.3.3 其它形式的滤波电路 一、电感滤波电路
图10.5.12
图10.5.13
UREF=4Ugo =4.82V
图10.5.14
二、W117三端稳压器
图10.5.15
UREF的典型值为1.25V
10.5.4 三端稳压器的应用 一、三端稳压器的外形和方框图
图10.5.16
(a)为金属封装，(b)为塑料封装。
二、W7800的应用 1、基本应用电路
1、稳压管稳压电路
UREF=UBE+UZ
图10.5.5
2、能隙基准电压电路 UREF=UBE3+I2R2
≈UBE3+ 图10.5.7
上式中UBE的温度系数α为负值，且α=dUBE／dT =﹣(1.8～2.4)mV／K，Ugo为硅材料在0K时外推禁带 宽度（能带间隙）的电压值，根据PN结的分析，其 值为 Ugo=1.205V
10 直流稳压电源
输出电压 Uo=U××+UZ
能同时输出正、负电压的电路
1 + 24V 220V 24V 1000 μ F + 1000 μ F 3 W 7815 0.33 μ F 3 0.33 μ F 1 2 1μ F 1μ F 2 + 15V
W 7915 － 15V
二极管导通期间，v2向C充电，vC≈v2，充 电时间常数很小 |v2|＜vC时，四只二极管均截止，C通过RL放电， vC(vL)按指数规律下降。通常放电时间常数远大 于充电时间常数， 这使得vC(vL) 的脉动减小， 直流分量也有提高。
结论
输出电压的平均值大
VL由放电时间常数决定 τ =RLC
∵
VC
第十章 直流稳压电源
• 10.1 整流电路 • 10.2 滤波电路 • 10.3 直流稳压电路
直流稳压电源的作用
直流电源通常是利用半导体二极管的单向导电 作用，将市电220伏50赫兹的交流电变为单方向流动 的脉动电压，经过电源滤波器滤掉其中的脉动成分， 使之成为较为平滑的直流电压，再经稳压电路稳压 （或稳流电路稳流）输出较为稳定的直流电压（或 直流电流）。 对直流电源的主要要求：当电网电压或负载电 流波动时，能保持输出电压幅值的稳定，输出电压 平滑且脉动成分较小，高效率地将交流电转换为直 流电。
滤波电路 整流电路可以将交流电转换为直流电，但 脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池 充电等可直接使用脉动直流电源。但许多 电子设备需要平稳的直流电源。这种电源 中的整流电路后面还需加滤波电路将交流 成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。 滤波通常是利用电容或电感的能量存储功 能来实现的。
电容滤波电路
简化电路
Байду номын сангаас 信号正半周时二极管D1、D3导通， 在负载上得到正弦波的正半周。
第十 直流电源PPT课件
其他形式的滤波电路
1) 电感滤波
L
u1
u2
RL uo
二、电感滤波的特点
优点: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:电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰
第18页/共45页
第十章 直流电源
10.4 稳压电路
交流 整流 脉动 滤波 有波纹的 稳压 直流
UO( AV )
2U2 (1
6
1) ~ 10
1.18U2
~
1.27U 2
第14页/共45页
滤波电路
a
D4 u1 u2
D3 b
D1
+
C + RL
uo
D2
-
U2＝14V/50Hz，若要UO(AV)＝1.2 U2，在IO(AV)＝100mA时， 求：C＝？
UO(AV) =14×1.2 =16.8V RL=168Ω (RLC=4T/2)
0
+D
u2
io
R L
+
uL
uL
–
-
uD
u2 >0 时: 二极管导通 uL=u2
u2<0 时: 二极管截止 uD=u2
第2页/共45页
2
3
t 4
整流电路
单相半波整流电路主要参数：
uL
0 2
t
220V u1
D
+IL
u2
R L
uL
1、输出电压平均值UL
-
1
UL 2
02u Ld（t）
1 2
0
2u2 sintd（t）
T3 UB3 R2
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A+
R2 R L Uo
R3
Dz
-
调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时:
损耗 (P=UCE IL) 大
电源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 较低
为了提高效率，可采用开关型稳压电源
2020/7/14
串联式稳压电源
分立元件组成的串联式稳压电源
+ R0
T1 T2 UB1 R
+ R1
UI
UB2
2020/7/14
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
2020/7/14
-
桥式整流电路
整流电路
三、单相桥式整流电路的工作原理
-
T
u1
D4
u2
D1
D3
u2负半周时 电流通路
RL
u0
D2
2020/7/14
+
桥式整流电路
注：型号后XX两位数字代表输出电压额定值
把串联型稳压电路及电压基准、过流、过热等保护电路 全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三个引脚，就成 了三端集成稳压器
L 低功率 输出电流 100mA
M
中功率 输出电流 500mA
S
大功率 输出电流 1500mA
2020/7/14
三端集成稳压器
1、集成稳压电源的分类
三端集成 稳压器
可调式 固定式
负稳压W79XX 正稳压W78XX
第十章 直流电源
10.3 滤波电路 一、滤波原理
以单相桥式整流电容滤波为例进行分析
a
u1 u1
u2
D4
D3 b
D1 S
+ C
D2
RL uo
2020/7/14
滤波电路
a
u1 u1
u2
D4
D3 b
D1 S
+ C
D2
RL uo
RL 未接入时(忽略整流电路内阻)
u2
uo
t
2020/7/14
t
滤波电路
a
T
+
+
+
R Ui
T
习惯画法
+
Ui
R
RL
Uo
Dz RL
Uo
-
-
Dz
-
-
电路工作条件：U I -U O >=UCES 保证T处于放大区(线性区) T工作在线性区，称为线性稳压电源 20T20/与7/14RL串联，称为串联型稳压电源
串联式稳压电源
2、输出电压不可调 在射极输出器前加一带有负反馈的放大器，调节反馈
+IL
u2
R L
uL
1、输出电压平均值UL
-
1
UL 2
2
0uLd（t）
（2）输出电流平均值Io
1
2 0
2u2sin td（ t）
IL= UL /RL =0.45 u2 / RL
2020/7/140.45u2
整流电路
3、流过二极管的平均电流：
ID = IL
220V u1
D
+
IL
u2
R L
uL
-
10.3 滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路原理： 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
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
2020/7/14
系数即可调节放大倍数
+
R Ui Dz
-
+
T
+A -
T
Ui R
A+
+
R R3
2
R1
RL Uo
Dz
--
+
R1
R2 R L Uo R3
-
习惯画法
2020/7/14
串联式稳压电源
+
T
+
R1
Ui R -
A+
R2 R L Uo
R3
Dz
-
电路组成：基准源、调整管、比较放大、取样电路 基准源 ：R、DZ 调整管 ：T 比较放大：A 取样电路：R1、R2、R3
2020/7/14
第十章 直流电源
一、单相整流电路
u2
1.单相半波整流电路
220V u1
0
+D
u2
io
R L
+
uL
uL
–
-
uD
u2 >0 时: 二极管导通 uL=u2
u2<0 时: 二极管截止 uD=u2
2020/7/14
2
3
t 4
整流电路
单相半波整流电路主要参数：
uL
0 2
t
220V u1
D
桥式整流电路输出波形及二极管电压波形
A
u2 B
u2
D4 D1
D3
D2
uD4,uD2
uD3,uD1
uo
2020/7/14
u2>0 时
u2<0 时
RL
D1,D3导通 D2,D4导通
uo
D2,D4截止 D1,D3截止
电流通路: 电流通路:
A D1 B D2 RLD3B RLD4A
输出是脉动的直流电压
2020/7/14
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：
2020/7/14
Uo=0.9U2
因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度电压串联 负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路
2020/7/14
串联式稳压电源
稳压原理(实质)：电压负反馈
+
T
Ui R
UO1 UN
A+
Dz
稳压过程 -
1、输入电压增加时
+
R1
R2 R L Uo R3
-
Ui
Uo
UN
Uo1
2020/7/14
Uo
串联式稳压电源
+
Ui R -
u1 u1
u2
D4
D3 b
D1
S
+ C
D2
RL uo
RL接入(且RLC较大)时(考虑整流电路内阻)
u2
uo
t
2020/7/14
t
滤波电路
电容滤波输出电压平均值估算
uo uomax
A
uomin B’
C’
A B C A B C
UOmax UOmin T/2
UOmax
RLC
B
Ct
U O (A V ) U O m a x 2 U O m in U O m a x U O m a x 2 U O m in
求：C＝？
UO(AV) =14×1.2 =16.8V RL=168Ω (RLC=4T/2) C=2T/RL=40ms/16.8V=238μF C的耐压：1.414×1. 1×14 =21. 78V
2020/7/14
C =250μF/25V
滤波电路
二、电容滤波电路的特点 (1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关 RLC越大 电容器放电越慢 Uo(平均值)越大 (2) 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峰值越大 电流冲击增大，对整流管寿命不利 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
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
2020/7/14
第十章 直流电源
10.2 整流电路 任务：把交流电压转变为脉动的直流电压 常见的小功率整流电路有单相半波、全波、桥式和倍
压整流等 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。
4、二极管承受的最高反向电压：
uD
URM= 2u 2
t
0 2
2020/7/14
URM
整流电路
二、单相全波整流电路
Ta
D
1
u1
u2 iL RL
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。
2020/7/14
串联反馈式稳压电路
+
T
Ui R
A+
Dz
-
+
R1
+
R2 R L Uo UI
R3
_
-
比比比
比比比比
UR
比比比比
比
FUO
比 比
比
+ RL UO
-
调整管 ：与负载串联,为负载提供足够的电流 基准电压：提供稳定的参考电压 取样电路：取出输出电压UO的部分和基准电压相比较 比较放大：将基准电压与输出电压的取样之差放大