第10章直流电源.ppt
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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
第10章 直流稳压电源 (2)
RLC越大U0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 I0 1 U0 IDF (2 ~ 3) (2 ~ 3) 2 2 RL
(3)、输出特性(外特性): UL
1.4U2
电容滤波 纯电阻负载
0.9U2
0
IL
输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0和 纹波也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。
IC 2 I2 CO IO
+ + U – I1 R Ci UI _
W78XX I3 3
+ UO _
（5）恒流源电路
1 + UI _ 2 + UXX _
W78XX Ci 3
R
IQ
IL
RL
U I L I Q R
IL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定 值，因此IL为恒流输出。
10.4 开关型稳压电源
整流电路为电 容充电
D2 u2
t1
t
充电结束
没有电容时的 输出波形
u0
t
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻 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，整流电 路不为电容充电， u0会逐渐下降。
t
u0
t
a
u1
u1
• 内部有过热保护 • 内部有过流保护 • 调整管设有安全工作区保护
输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
4. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 0.1~0.33F Ui Ci CO UO 电压差取 1F 3～5V！ _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 为了瞬时增减负载电流 时不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
(3)、输出特性(外特性): UL
1.4U2
电容滤波 纯电阻负载
0.9U2
0
IL
输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0和 纹波也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。
IC 2 I2 CO IO
+ + U – I1 R Ci UI _
W78XX I3 3
+ UO _
（5）恒流源电路
1 + UI _ 2 + UXX _
W78XX Ci 3
R
IQ
IL
RL
U I L I Q R
IL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定 值，因此IL为恒流输出。
10.4 开关型稳压电源
整流电路为电 容充电
D2 u2
t1
t
充电结束
没有电容时的 输出波形
u0
t
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻 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，整流电 路不为电容充电， u0会逐渐下降。
t
u0
t
a
u1
u1
• 内部有过热保护 • 内部有过流保护 • 调整管设有安全工作区保护
输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
4. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 0.1~0.33F Ui Ci CO UO 电压差取 1F 3～5V！ _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 为了瞬时增减负载电流 时不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
《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。
直流电源系统基本原理PPT课件
核容试验要点：
平时蓄电池组并联在整流设备上，长期保持浮充状态，这种电池在长期浮充之后，常常会 出现活性物质脱落、电解液干涸、极板变形、栅极腐蚀及硫化等现象导致蓄电池容量降低甚至 失效。因此原邮电部电信总局颁布的电信电源维护规程第83条规定：蓄电池每年做一次放电深 度为30%~40%的核对性放电试验；每三年做一次放电深度为100%的容量试验，使用六年以后 每年一次。 蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。
二、用途与作用
2.1 用途： 主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电 站，和其它工矿企业的变电站（所）等场合。
2.2 作用： 1、为信号设备、继电保护、事故照明及断路器分、合闸操作
提供直流电源； 2、在外部交流电中断的情况下，由蓄电池继续给以上负载提
供直流电源，是一种不间断的电源。 直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、 安全性。
Uf× N
3h
3h
稳流均充时间 均均充充保维护护时时间间
Ue× N Uf× N
0.01C10A
3h
t
六.直流系统维护
6.1 日常维护
1、 检查各信号灯工作是否正常； 2、每天记录直流屏的运行情况，电压、电流值，若发现异常及时处理； 3、蓄电池组状态检查: （1）保持蓄电池外部清洁（2）观察各电池外观是否有膨胀现象；
４.４调压装置
调节控制母线电压，以向负载提供合适的直流电压。通常采用降压 硅链串接于合闸母线和控制母线之间进行调压，允许范围±2.5%Ue。 可自动或手动调节。
为什么要调压？若控制母线上电压过高，则对长期带电的设备，如继电器、信 号灯等造成损坏或缩短其使用寿命；若控制母线电压过低，则可能导致继电保 护装置和断路器操动机构拒绝动作 。
《电子电路基础》PPT课件
北京邮电大学出版社
PNP型三极管组成的基本共射 放大电路如图1-17所示。比 较图1-17和图1-16可以看到， 为了使三极管工作处在放大 状态，要求发射结正向偏置、 集电结反向偏置，为此在图117中，在输入回路所加基极 直流电源VBB及输出回路所加 集电极直流电源VCC反向了， 相应的直流电流IB、IC和IE也 都反向了，这也是NPN型和 PNP型三极管符号中发射极指 示方向不同的含义所在。对 于交流信号，这两种电路没 有任何区别
二极管所产生的交流电流与交流电压的关系。在直流工作点Q一定， 在二极管加有交流电压u，产生交流电流i，交流等效电阻rD定义为
du u rD di Q i Q
北京邮电大学出版社
1.3.3 二极管的等效电阻
当二极管上的直流电压UD足够大时
在常温情况下，二极r1D 管 d在dui 直Q 流U工1T 作IS 点 eUQuT 的Q 交 UI流QT 等效电阻rD 为
在无外电场和无其它激发作用下，参与扩散运动的多子数 目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡。
北京邮电大学出版社
1.2 PN结及其特性
1.2.2 PN结的导电特性
PN结外加正向电压 时处于导通状态
PN结外加反向电压 时处于截止状态
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
P区
N区
I
V
R
图1-5 PN结加正向电压处于导通状态
பைடு நூலகம்
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕ ⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕
P区
N区
IS
V
R
图1-6 PN结加反向电压处于截止状态
PNP型三极管组成的基本共射 放大电路如图1-17所示。比 较图1-17和图1-16可以看到， 为了使三极管工作处在放大 状态，要求发射结正向偏置、 集电结反向偏置，为此在图117中，在输入回路所加基极 直流电源VBB及输出回路所加 集电极直流电源VCC反向了， 相应的直流电流IB、IC和IE也 都反向了，这也是NPN型和 PNP型三极管符号中发射极指 示方向不同的含义所在。对 于交流信号，这两种电路没 有任何区别
二极管所产生的交流电流与交流电压的关系。在直流工作点Q一定， 在二极管加有交流电压u，产生交流电流i，交流等效电阻rD定义为
du u rD di Q i Q
北京邮电大学出版社
1.3.3 二极管的等效电阻
当二极管上的直流电压UD足够大时
在常温情况下，二极r1D 管 d在dui 直Q 流U工1T 作IS 点 eUQuT 的Q 交 UI流QT 等效电阻rD 为
在无外电场和无其它激发作用下，参与扩散运动的多子数 目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡。
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1.2 PN结及其特性
1.2.2 PN结的导电特性
PN结外加正向电压 时处于导通状态
PN结外加反向电压 时处于截止状态
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕ ⊕ ⊕ ⊕
P区
N区
I
V
R
图1-5 PN结加正向电压处于导通状态
பைடு நூலகம்
势垒区
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕
⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕ ⊝ ⊝ ⊝ ⊝⊕⊕⊕ ⊕
P区
N区
IS
V
R
图1-6 PN结加反向电压处于截止状态
第10章 直流稳压电源
UO
Ub
出电压Uo的调整
由控制信号输出一定周期T的开关脉冲信号Ub，加 于换能器中的开关调整管的基极上，使其在T1期间导 通T2期间截止，如此重复。输入直流电压Ui被截成一个 个矩形脉冲，由换能器中的滤波电路滤除交流分量后，
输出直流电压Uo为矩形脉冲的平均分量。
可选用四只2CZ11A 整流二极管
a
VD3
＋ u1 － ＋ u2 － VD1 VD4 VD2 RL ＋ uo －
b
如图当整流二极管VD2短路、开路时对输出电 压的大小、波形有何影响？
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10.2 滤波电路
电容滤波电路
VD ＋ u1 －
＋ u2 －
+ C
RL
＋ uo －
u2>uC时，二极管导通，电源 在给负载RL供电的同时也给 电容充电，uo= uC 。
为了获得较平滑的输出电压，一般要求
即
RLC ≥
二极管承受的最高反向电压为
T ( 3 ~ 5) 2
U RM 2 2U 2
设计一单相桥式整流电容滤波电路。要求输
出电压48V，已知负载电阻100Ω，交流电源频率
为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。
返回
10.3 直流稳压电路
将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流 电压的电路称为直流稳压电路。
流电源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确
定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并 选定相应的整流二极管。 解 （1）当采用半波整流电路时 变压器副边绕组电压有效值为：
可选用2CZ12B
整流二极管
Uo 24 U2 53.3 V 0.45 0.45
整流二极管承受的最高反向电压为： URM 2U2 75.2 V
直流稳压电源教案课堂PPT
21
❖ （2）整流电路选择
❖ 由理论可知，全波整流和桥式整流的效 率均为UO=0.9U2 , 全波整流的二极管最 大反向耐压值为2.82U2，管子导通电流 为0.5IO=250mA。
❖ 查手册可知，常用整流二极管1N4007最 大反向耐压为1000V，最大正向平均整 流电流为1A，可以满足本设计要求。
本课所采用的教学方法是项目教学法， 目的是让学生在学习的过程中掌握电子专业 技能的学习方法和技巧，实现理论与实践的 有效结合，激发学生的学习兴趣，培养学生 的动手能力。
30
谢 谢！
31
❖ 因此，采用1N4007组成单相全波整流电 路作为直流电源的整流电路。
22
❖ （3）滤波电路选择
❖ 由于输出最大电压为14V，电流最小为 0.5A，所以，RL=28Ω。
❖ 采取电路较为简单的电容滤波，为了获 得较为平滑的负载电压，一般时间常数 τ=RL*C≥（3~5）T/2.取RL*C=5* T/2，得 C=1786μF 。
是否安装正确。 ❖ （5）稳压输出电压不正常 ❖ 是否正确安装稳压器；电压调整电路是否
焊接正常。
28
实验中应注意的问题
1. 三端稳压器输出大电流时，要用散热片。 2. 电源输出端不能短路，否则烧毁电源。 3. 注意电解电容和二极管的极性。 4. 测量电压时，注意分清交流和直流。
29
四、教学小结
小结
2、电烙铁的使用注意事项。 3、电路调试前，须经检查，合格后方
可通电。 4、不做与本工艺要求以外的工作
18
1、元器件的选择、识别与检测
工具清单
工具名称 恒温电烙铁 焊料等 镊子 尖嘴钳 斜口钳 剥线钳 插排
数量 1台 若干 1把 1把 1把 1把
❖ （2）整流电路选择
❖ 由理论可知，全波整流和桥式整流的效 率均为UO=0.9U2 , 全波整流的二极管最 大反向耐压值为2.82U2，管子导通电流 为0.5IO=250mA。
❖ 查手册可知，常用整流二极管1N4007最 大反向耐压为1000V，最大正向平均整 流电流为1A，可以满足本设计要求。
本课所采用的教学方法是项目教学法， 目的是让学生在学习的过程中掌握电子专业 技能的学习方法和技巧，实现理论与实践的 有效结合，激发学生的学习兴趣，培养学生 的动手能力。
30
谢 谢！
31
❖ 因此，采用1N4007组成单相全波整流电 路作为直流电源的整流电路。
22
❖ （3）滤波电路选择
❖ 由于输出最大电压为14V，电流最小为 0.5A，所以，RL=28Ω。
❖ 采取电路较为简单的电容滤波，为了获 得较为平滑的负载电压，一般时间常数 τ=RL*C≥（3~5）T/2.取RL*C=5* T/2，得 C=1786μF 。
是否安装正确。 ❖ （5）稳压输出电压不正常 ❖ 是否正确安装稳压器；电压调整电路是否
焊接正常。
28
实验中应注意的问题
1. 三端稳压器输出大电流时，要用散热片。 2. 电源输出端不能短路，否则烧毁电源。 3. 注意电解电容和二极管的极性。 4. 测量电压时，注意分清交流和直流。
29
四、教学小结
小结
2、电烙铁的使用注意事项。 3、电路调试前，须经检查，合格后方
可通电。 4、不做与本工艺要求以外的工作
18
1、元器件的选择、识别与检测
工具清单
工具名称 恒温电烙铁 焊料等 镊子 尖嘴钳 斜口钳 剥线钳 插排
数量 1台 若干 1把 1把 1把 1把
直流稳压电源(总)PPT演示课件
O（AV）
0.45U 2 R
L
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
U 2U
R max
2
对于二极管最大整流平均电 流IF和最高反向工作电压UR 均应留10%的余地，以保证 二极管安全工作。
I
1.1IO（AV）＝1.1
2U 2
F
2
R
L
U 1.1 2U
R
2
13
如何实现正、负电源？
滤波电容容量较大，一般采 用电解电容器。
电容滤波电路利用电容的充放 电作用，使输出电压趋于平滑。
(b)理想情况下的波形 (c)考虑整流电路内阻时的波形
16
动画avi\15-2.avi 动画avi\15-3.avi
一、滤波原理 （电容器的充、放电）
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
L
二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
U 2U
R max
2
对于二极管最大整流平均电 流IF和最高反向工作电压UR 均应留10%的余地，以保证 二极管安全工作。
I F
1.1IO（AV）＝1.1
2U 2
R
L
U 1.1 2U
R
2
9
10.2.2 单相桥式整流电路
在实用电路中，多采用全 波整流电路，最常用的是 单向桥式整流电路
直流稳压电源
1
直流稳压电源
• 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
2
本章重点和考点：
1.重点掌握整流、滤波和稳压的流程及参数的计算 。 2.掌握串联型稳压电路原理及集成稳压器的使用。
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
电工电子技术课程课件直流稳压电源
电源过热
长时间使用或负载过重可能导致电源 过热，影响电源的稳定性和使用寿命
。
电源无输出
如果电源无法正常输出电压，可能是 电源内部的开关管或整流管损坏，需 要检查相关元件。
保险丝熔断
当电源内部出现短路等故障时，保险 丝可能会熔断，需要检查电源的输入 输出线路是否存在短路现象。
维护与保养
定期清洁
定期清洁电源外壳表面灰尘和污垢，保持电源散 热良好。
短路电流
指电源在发生短路时输出的最大电流值，通 常用于衡量电源的过载能力。
额定电流
指电源在正常工作条件下能够持续输出的最 大电流值。
负载调整率
指电源在满载和轻载情况下输出电流的变化 率。
电压调整率
电压调整率
输入电压范围
指电源输出电压随输入电压变化的比率， 通常以百分比表示。
指电源能够正常工作的输入电压范围，即 最小值和最大值。
稳压电路是直流稳压电源中的重 要组成部分，其主要功能是保持
输出电压的稳定。
稳压电路一般由调整元件、比较 元件和基准电压等元件组成，根 据不同的需求，可以选择不同的
稳压方式和元件参数。
在选择稳压元件时，需要考虑其 稳定性、响应速度和功耗等参数 ，以确保稳压效果良好且安全可
靠。
03
直流稳压电源的性能指标
电池充电
01
02
03
充电电池充电
充电电池需要直流电源进 行充电，才能储存电能并 在需要时释放。
电动车充电
电动车的电池需要直流电 源进行充电，才能提供动 力。
无人机电池充电
无人机电池需要直流电源 进行充电，以确保其正常 飞行。
其他应用场景
医疗设备供电
医疗设备如监护仪、呼吸机等，需要直流电源来维持患者的生命 安全。
长时间使用或负载过重可能导致电源 过热，影响电源的稳定性和使用寿命
。
电源无输出
如果电源无法正常输出电压，可能是 电源内部的开关管或整流管损坏，需 要检查相关元件。
保险丝熔断
当电源内部出现短路等故障时，保险 丝可能会熔断，需要检查电源的输入 输出线路是否存在短路现象。
维护与保养
定期清洁
定期清洁电源外壳表面灰尘和污垢，保持电源散 热良好。
短路电流
指电源在发生短路时输出的最大电流值，通 常用于衡量电源的过载能力。
额定电流
指电源在正常工作条件下能够持续输出的最 大电流值。
负载调整率
指电源在满载和轻载情况下输出电流的变化 率。
电压调整率
电压调整率
输入电压范围
指电源输出电压随输入电压变化的比率， 通常以百分比表示。
指电源能够正常工作的输入电压范围，即 最小值和最大值。
稳压电路是直流稳压电源中的重 要组成部分，其主要功能是保持
输出电压的稳定。
稳压电路一般由调整元件、比较 元件和基准电压等元件组成，根 据不同的需求，可以选择不同的
稳压方式和元件参数。
在选择稳压元件时，需要考虑其 稳定性、响应速度和功耗等参数 ，以确保稳压效果良好且安全可
靠。
03
直流稳压电源的性能指标
电池充电
01
02
03
充电电池充电
充电电池需要直流电源进 行充电，才能储存电能并 在需要时释放。
电动车充电
电动车的电池需要直流电 源进行充电，才能提供动 力。
无人机电池充电
无人机电池需要直流电源 进行充电，以确保其正常 飞行。
其他应用场景
医疗设备供电
医疗设备如监护仪、呼吸机等，需要直流电源来维持患者的生命 安全。
直流电源教学课件PPT
直流电源在电力系统中用于控制和保 护电路，保障电力系统的稳定运行。
仪器仪表供电
在科研、生产和测试等领域，直流电 源为各种仪器仪表提供稳定的电力供 应。
02
直流电源的组成与工作原理
电源的组成
01
02
03
04
电源变压器
将交流电转换为适合设备的低 压交流电。
整流器
将交流电转换为直流电。
滤波器
滤除直流电中的交流成分，使 输出更加平滑。
根据时间常数计算滤波效果。
元器件的选择与计算
电感的选择与计算 根据滤波需求，选择合适的电感量和匝数的电感。 根据自感系数计算电感量。
制作工艺与注意事项
焊接
使用合适的焊接工具和材料，确保焊接质量。
布线
合理布置线路，确保电源性能和美观。
制作工艺与注意事项
01
02
03
组装
按照设计图纸组装各个元 件。
安全
确保电源外壳接地，避免 触电危险。
质量
确保元件质量可靠，避免 损坏或性能不稳定。
05
直流电源的使用与维护
安全注意事项
确保电源接地
为了防止电击，直流电源必须正确接地。
避免过载
不要超过电源的额定电流，否则可能导致电 源过热并引发火灾。
避免短路
不要将电源的正负极直接短路，这可能导致 电源损坏或火灾。
直流电源的特点
稳定性好
直流电源输出的电压或电流值相 对稳定，不易受到外界干扰的影
响。
适用范围广
直流电源可以应用于各种电子设备 和仪器，满足不同领域的需求。
安全性高
直流电源的输出电压较低，不易对 人体造成危害。
直流电源的应用场景
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UO( AV)
2
U2
2
纹波系数Kγ：输出电压交流分量有效值与输出电压
2.单相全波整流电路
Ta
D1
原理：
+ – + –
u1
+
u–2 io RL
变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2
+u2 uo
–
b
当u2正半周时， D1导 通，D2截止。
D2
当u2负半周时， D2导
单相全波整流电压波形
Ta
D1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
RL接入（且RLC较大）时
将交流电源通过变压、整流、滤波、稳压后 变为幅值稳定、电流稳定的直流电的设备称为直 流稳压电源。
输入电压为单相220V，输出电流在10A以下，
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u 转变为平滑的直流电压u
第十章 直流稳压电源
教学时数：6学时 重点与难点： 1、直流电源的组成 2、整流电路的结构、原理及性能指标 3、滤波电路的工作原理及性能指标 4、串联稳压电路的工作原理
10-1 直流电源的组成及各部分的 作用
在工业生产和日常生活中，许多电气设备和 家用电器中，通常需要电压电流稳定的直流电源 供电，而电网提供的通常为单相220伏或三相 380伏的交流电源；
10.3 滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
经过整流后的电源电压虽然没有交流变化成分， 但其脉动较大，需要经过滤波电路消除其脉动成分， 使其更接近于直流。
滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利
一、电容滤波电路
电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。
其结构为在整流电路的输出端并联一较大容量的电解 电容，利用电容对电压的充放电作用使输出电压趋于 平滑。该形式电路多用于小功率电源电路中。
u2
u1
+
u2– io RL+
0
2
3
t 4
u2+ uo
uo
–
b D2
uD1
忽略二极管正向压降
主要参数：
输出T电a压平均D值1 Uo(AV)；输出电流平均值Io(AV)
u1
u2 io RL
uo
t
u2 uo
0 2
b
( ) ( ) UO(AV)
1
D 2
0 uo d t
1
0 2U2 sin t d t
t
0 2
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值 之比。S越小越好。
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
u o 2 U 2 (2 3 4 c2 ot s 1 4c 54 ot s 3 4c 5 6 o t s )
基波
4 2U
基波峰值
(3)二极管平均电流与反向峰值电压
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
Ta
D
io uD
u1
u2
RL
uo
0
2
t
b 二极管上的平均电流： I = I
UDRM
脉动系数S：输出电压的基波峰值UO1M与平均电压 UO(AV)之比。
U O1 M 1 2 2 2 U 2cotc s o td (st2 )U 2 2
U2
S UO1M 2 1.57
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
Ta
D1
u1
u2 io RL u2 uo
二极管上的平均电流：
ID
1I 2
o
b D2
uD
二极管承受的最高反向电压：
t
0 2
3. 单相桥式整流电路
组成：由四个二极管组成桥路
T
u1
D3
u2
D1
RL
D4
uo
D2D1 D2RLu2正半周时电流通路+
T
u1
D3
u2
1．电容滤波原理
a
以单向
桥式整流电 u1 u1 容滤波为例
进行分析，
D4
u2
D1
S
D3
C
RL
uo
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
当RL未接入时(电容初始电压为0)：
u2
uo =uc= 2 U2
设t1时刻接
t1
S uo
RL
没时有的t电输容出
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
当RL接入时（假设RL是u2在从0上升时接入的）： u2
10-1 单相整流电路
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
本课主要介绍：
桥式 倍压整流
二极管 可控硅
1.单相半波整流电路
以单相半波整流电路为例说明整流电路的
工作原理。
设变压器附边输出电压有效值为U2。
+ –
u2 2U2si nt
Ta
D
当u2 >0 时:
D1
RL
D4
uo
D2
–
u2负半周时电流通路
T-
u1
D3
u2
D1
D4
D2
+
RL
u0
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
D3
RL
u2
D1 D4
uo
D2 b
u2
u2>0 时
u2<0 时
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路:
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路:
a D1 b D2 RLD4b RLD4a
平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)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。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
（选购时：二极管额定电流 1.1ID)
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
自行分析输出双极性电压单相桥式整流 电路和三相桥式整流电路工作原理。
t
加入滤波电容
uo
t
u2上升, u2大于电容
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，时间常数 = R C
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
S uo
RL
t
二极管中的
u1 u1
u1
+ u2 io RL
二极管导通，uo=u2 uo 当u2<0时:
–
单相半波整流电压波形 u2
uD
Ta
D
0
2
3
t 4
uo
u1
u2
RL uo
b
uD
主要参数：
uD
Ta
D
io uo
u1
u2
RL uo
t
0 2
b 输出电压平均值（Uo(AV)）,输出电流平均值（Io(AV) )：
UO(AV )21 02u0d(t)21 [0u0d(t)2u0d(t)]
整流输出电压平均值：
uo
t
Uo=0.9U2
几种常见的硅整流桥外形： u2 –
+ uo
+ ~~ -
~+~-
+AC-
整流电路的主要参数：
(1)整流输出电压的平均值
负载电压 Uo(AV)的平均值为:
( ) UO(AV)
1 2π
2π
0 uod
t
uo
0
2
t
22U2 0.9U2
uo
(2). 脉动系数Ｓ