第18章直流稳压电源S讲义教材

第18章 直流稳压电源
18.1 整流电路 18.2 滤波器 18.3 直流稳压电源
2020/8/15
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第18章 直流稳压电源
本章要求： 1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及
参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作
原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。
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第18章 直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
变压
整流
滤波
交流电源
稳压 负载
u1
u2
u3
u4
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压
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18.1.1 单相半波整流电路
1. 电路结构 Tr a D io
3. 工作波形 u
+
+
2U
u
RL uo
–
–
O
t
b
uo
2. 工作原理
2U
+ 4
1 +
2U
－b u–
3
uo RL
2 –－
uo
t
2U
2. 工作原理
t
u 正半周，Va>Vb，二
uD
极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。
2U uD2 uD4
t
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18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构
－a + 4
1
io
+
3. 工作波形 u
2U
u
+b – 3
uo RL
2 –－
uo
t
2U
2. 工作原理
t
u 负半周，Va<Vb，二
uD
极管 D2、 D4导通， D1、 2U
t
D3 截止 。
uD1 uD3
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4. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
1
U 00
2Usi n td (t)0.9U
(2) 整流电流平均值 Io
Io
Uo RL
U 0.9
RL
可选用二极管2CZ55E，其最大整流电流为1A，
反向工作峰值电压为300V。
变压器二次电压 U 122 V 变压器二次电流有效值
变 比 K2201.8 122
I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A
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6. 特点及应用 电路简单，但变压器利用率低，UO小，且脉
动大。用于小电流、脉动要求不严格的电路。
7. 常见故障分析
（1）D短路： 无整流，uD = 0，uO = u （2）D虚焊： 无输出，uD = u ，uO = 0
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18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a
io
3. 工作波形 u
(3) 流过每管电流平均值 ID
ID
12Io
0.45U RL
(4) 每管承受的最高反向电压 URM URM 2U
(5) 变压器副边电流有效值 I
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I
1π πο(Im s
i
nt)2d
t1.1I1 o
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5. 整流二极管的选择
同半波整流一样，选管时应满足： IOM ID ， URWM URM
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例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断 开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？ 如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
u
~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
o
π
D4
uo
t
2π 3π 4π
解：当D2或D4断开后
o
t
π 2π 3π 4π
电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导
u <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC 按指数规律下降， uo= uC 。
二极管承受的最高反向电压为
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URM 2 2U。
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4. 电容滤波电路的特点
(4) 每管承受的最高反向电压 URM URM 2U
(5) 变压器副边电流有效值 I
I 2 1 πο π(Im sint)2dt1.5I7 o
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5. 整流二极管的选择
平均电流 ID 与最高反向电压 URM 是选择
整流二极管的主要依据。
选管时应满足： IOM ID ， URWM URM
通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，
D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，
uo =0。
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~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
D4
如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流 经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因 此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。
6. 特点及应用 变压器利用率高，输出脉动小，但元件多，二
极管的管压降大。用于中、小功率的整流电路。
7. 常见故障分析
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（1）一只D短路：
a
+4
1
半周短路，烧坏二极管、 u
变压器
b– 3
2
RL
（2）一只D虚焊： 半波整流
a
+ ×4 1
u
b– 3
2
RL
（3）一只D接反：
a
+4
1
半周短路，半周无输出， u
如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1 或D3也将因电流过大而烧坏。
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18.2 滤波器
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流， 其中既有直流成份又有交流成份。
滤波原理：滤波电路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。
u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
O
uD
t
u 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
O
2U
t
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4. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo
(2) 整流电流平U o均值21πIo οπIo2UU sRoLi n t0d.4(5tRU)L0.4U5
(3) 流过每管电流平均值 ID ID Io
方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。
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18.2.1 电容滤波器
1. 电路结构 a D i io
3. 工作波形 u
2U
+ u
+ C
ic RL
+ uo =
uC
O
t
–
–
uo
b
2U
2. 工作原理
O
t
u >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， uC 增加，uo= uC 。
烧坏二极管、变压器
b– 3
2
RL
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பைடு நூலகம்12
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为
220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V， 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。
解：
IO
UO RL
1002A 50
1 ID 2IO 1A
UU 0.O 91.110.9001.1122V UDR M2U17V 2