二极管及直流稳压电源
直流稳压电源的组成和功能
UOmax
=
R1
+
R2 R2
+
RW
UZ
=4.7 +4.7+ 4.7
4.74=12V
(d) 实际的稳压电源采取的改进措施
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW
RW2
UZ UB2 R2
+
RL UO _
集成化集成稳压电源
1. 比较放大级采用差动放大器或集成运放 2.调整管采用复合三极管 3. 采用辅助电源(比较放大部分的电源) 4. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益 5. 内部加短路和过热保护电路
u1
u2
RL uo
t
0 2
b
Uo
=1
2
2
0 uo
d
(t
)
=
1
2
0
=
2U2
0.45U2
2U2 sin td (t)
Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
T
D
io uD
u1
t
u2
RL
uo
0
2
UDRM
二极管上的平均电流： ID = IO 承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
uo=u2
–
b
u2<0时:
二极管截止, uo=0
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。
单相半波整流电压波形 u2
uD
Ta
D
0
uo
二极管基本电路
3.参数计算
4.特点
桥式整流电路比半波整流电路复杂，但输出电压脉动比 半波整流小一半，变压器的利用率也较高，因此桥式整流电 路得到了广泛应用。
将桥式整流电路的4只二极管制作在一起，封装成为一个 器件就称为整流桥，其实物及外形分别如图1-23（a）、图123(b)所示。a、b端接交流输入电压，c、d端为直流输出端，c 端为正极性端，d端为负极性端。
2.工作原理
3.特点
串联型稳压电源工作电流较大，输出电压一般可连续调 节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电 路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。串联型稳压 电源的缺点是损耗较大、效率低。
1.电路结构
（四）并联型稳压电路
图1-30所示为并联型稳压电路，虚线框内为稳压电路，R为 限流电阻，V为稳压二极管。不论是电网电压波动还是负载电阻 RL的变化，并联型稳压电路都能起到稳压作用，原因是UZ基本 恒定，UO=UZ。
当u2为负半周期时，即a点为负，b点为正时，VD1、 VD3因反偏而截止，VD2、VD4因正偏而导通，此时有电 流流过RL，电流路径为b—VD2—RL—VD4—a。这时RL 上得到的半波电压如图1-22（b）所示，若略去二极管的正 向压降，uo≈－u2，由此可得输出电压波形，它是单方向 的脉动电压，上述电路称为桥式整流电路。
二极管基本电路
一、二极管整流电路
1.电路结构
（一）单相半波整流电路
单相半波整流电路由整流二极管、电源变压器和用电负 载构成，如图1-20（a）所示。T为电源变压器，VD为整流二 极管，RL为负载电阻。
2.工作原理
3.参数计算
4.特点
单相半波整流电路简单、元件少，但输出电流脉动很 大，变压器利用率低。因此半波整流仅适用于要求不高的 场合。
直流稳压电源的设计与制作
仿真一：电源变压器的基本特性
1、要求：电源变压器：10：1，200V/50Hz
负载电阻：100欧，示波器
电 2、仿真电路： 源 变 压 器
3、回答问题：
• 变压器初级输出电压幅值约为 V 电 • 变压器次级输出电压幅值约为 V 源 • 初级绕组输入电压与次级绕组输出电
变 压之比 约为 ： 。
压
器 注：理想变压器满足：
v1
整 D1导通、D2管截止，
v2
流
负载中有电流流过； v2
D2
电
在U2负半周：
0
D1截止、D2管导通，
2
3 4
t
路
负载中有电流流过。 vo
0
t
仿真三：单相全波整流电路 1、要求：二极管（理想）2只 2、仿真电路：
整 流 电 路
3、观察并回答问题：
❖全波整流电路的输出电压波形并记
录。
整 ❖输出电压是
整 流 电 路
3、观察并回答问题：
❖桥式整流电路的输出电压波形并记
录。
整 流 电 路
❖输出电压是
性）
（双极性/单极
❖输出电压是
（全波/半波）
❖输出电压与输入电压的幅值相比是
（基本相等/相差很大）
❖如何用次级带中心抽头变压器输出
正、负两种极性的电压？
整流电路
3 桥式整流电路：
4、参数计算：
（1）输出的直流电压值为:
5、整流二极管的选择：
整
（1）D管的最大整流电流IF必须大于
流 电
实际流过二极管的平均电流IDO ： IF > IDO =ULO/RL=0.45 U2/RL （2）D管的最大反向工作电压UR必须
电子技术基础第7章直流稳压电源课件
(1) 负载的电流
IO
UO RL
12 4
mA
3mA
R 两端的电压 UR UI UO (3012)V 18V
通 过R的电流
IR
UR R
18 2
9mA
稳压管的电流 Iz IR IO 6mA
(2) 变压器副边电压的有效值
U2
UI
1.2
30 V 1.2
25V
(3) 二极管的平均电流
ID
1 2
UDRM 2 3U 2 2.45U 2 1.05U 0
常用的整流电路比较
名称
单相半波 单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式
负载 直流 电压
0.45U2 0.9U2
每个管 子承受 的最大 反向电 压
1.41U2
2.82U2
选择管子的参数
每个管 子的平 均电流
Io
0.5 Io
每个管子 承受的最 大反向电 压
Uf R2 Rp2 UO R1 R2 Rp
（2）基准电压环节：它是由稳压管DZ和限 流电阻R3构成的电路中获得，即取稳压管的电 压UZ，它是一个稳定性较高的直流电压，作为 调整、比较的标准。
（3）比较放大电路：由三极管T2构成，它 将取样电压Uf和基准电压UZ比较产生的差值电 压放大后去控制调整管T1的压降UCE1。
~220V
u2
uL
（1）
变压器副绕组电压有效值为
U 2 Uo / 0.9 26.6V
每个二极管承受的最高反向电压为 U DRM 2U 2 2 26.6 37.6V
流过每个二极管的电流平均值为
ID
IL 2
U0 2RL
24 2 50
0.24 A
直流稳压电源
140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中，通常需要直流电源。
前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等，都用的是直流电源供电，而发电厂、变电站输送的是交流电．这就需要将交流电变成直流电。
直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电，作为各种电子电路的直流电源。
对直流电源的主要要求是：一是输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变；二是输出电压纹波要小；三是交流电变换成直流电时的转换效率要高；四是要具有保护功能，若输出电流过大，或输入交流电压过高，都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏，因此电路应具有必要的自我保护功能。
本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路，再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。
7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源，它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。
7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。
由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏，而交流电网提供的220伏（有效值）电压相对较大，变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压，以适合直流稳压电源的需要。
另外，变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。
图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。
整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。
整流电路的输出是脉动电压，这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分，但它也含有丰富的交流成分（称为纹波）。
这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。
需要对脉动电压进行平滑处理，也就是对脉动电压进行滤波。
直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波，属于无源滤波电路。
二极管、电源的作用
二极管的作用变容二极管使用于电视机的高频头中整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。
开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。
利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。
检波二极管在收音机中起检波作用二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。
利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。
继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。
变容二极管使用于电视机的高频头中。
万用表X100或X1K挡测两边的阻值一样,或是短路,断路都是坏的如果一面有一定的阻值,另一面表针不动,正反向阻值越大说明是好的1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向作用下导通电阻极大或无穷大。
正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电;路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、发光二极管（如 BAT85）、稳压二极管等。
2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用鼓号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，断脚为负。
电容器在不同电路中的名称和作用电容器是一种储能元件，具有“隔直通交，阴低频通高频”的特性，人们为了认识和鉴别不同电路中的电容器，根据其在线路中的作用而给它起了许多名称，了解这些名称和作用，对读图是垫脚有帮助的。
下面介绍一些常用名称的含义。
1、滤波电容它并接在电路正负极之间，把电路中无用的交流电流去掉，一般采用大容量电解电容器，也有采用其他固定电容器的。
直流稳压电源技术——稳压电源基础
直流稳压电源技术——稳压电源基础第二章稳压电源基础一、电子元件基础知识直流稳压电源中主要使用这些电子元件：电阻、电容、变压器、电感、二极管、三极管、场效应管、集成电路等，有些直流稳压电源可能还有发光二极管、电流表、电压表元件用于工作状态的指示。
这些电子元件主要分为无源器件和有源器件两大类。
其中无源器件是电阻、电容、变压器、电感；有源器件是二极管、三极管、场效应管、集成电路。
无源器件就不必说了，下面我们主要介绍一下有源器件的基础知识。
1、二极管二极管是我们通常情况下的俗称，它的学名叫晶体二极管或半导体二极管。
二极管就是由一个PN 结，加上相应的电极引线封装而成。
二极管按材料分类有硅材料和锗材料；按功能分类又可以分为整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、发光二极管等。
常用的二极管主要是利用PN结的单向导电性进行工作。
如：整流二极管、检波二极管、开关二极管等。
但是二极管还有一些比较特殊的性能，比如稳压二极管反向击穿后两端电压保持不便；变容二极管PN结间的结电容会随着外加电压的变化而发生变化；发光二极管通电后能够发光。
（1）二极管的主要参数正向电流IF在额定功率下，允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。
最大整流电流（平均值）IOM在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM 为VP的三分之二或略小一些。
反向电流IR在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。
结电容C电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。
最高工作频率FM二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。
（2）直流稳压电源中常用的二极管直流稳压电源中常用的二极管有整流二极管、稳压二极管和发光二极管。
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？
返回
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
第5章 二极管及简单直流电源电路解剖
结论 变压器工作时，初、次级线圈中的 电流与线圈的匝数成反比。
变压器的高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用较细的导线绕制。 低压线圈匝数少而通过的电流大， 可用较粗的导线绕制。
※变换交流阻抗。在电子设备中，总希望负载 获得最大功率，达到最大功率传输。其条件 是阻抗匹配，即负载电阻RL等于信号源的内 阻RS。 但在实际应用中，RL往往与RS不相等， 为达到阻抗匹配，只需在二者之间加一个合 适的变压器即可。以电阻为例（见图5.4）。
5.1.2 了解变压器的工作原理和作用
变压器是利用电磁感应的原理工作的。 如果在变压器的初级线圈加上交流电源， 则在这个线圈中就有交流电流通过，并在铁 心中产生交变磁通。 这个交变磁通同时穿过初、次级线圈， 在两个线圈中均产生出感应电动势。
对负载而言，次级线圈中的感应电 动势就相当于电源的电动势，该电动势 加在负载回路上产生次级电流。 变压器是依靠“磁耦合”，把能量 从初级传输到次级，如图5.3所示。
图5.4 变压器变换阻抗
负载接在变压器的次级，从初级看 进去，相当于接在初级绕组，但此时阻 值变为 = n2RL RL 这样通过变压器，负载电阻RL变化 量达n2。
※变换相位。变压器初、次级线圈极性遵循 所谓同名端原则：初、次级线圈在绕制时 的绕制方向决定了初级和次级有一对端子 极性（相位）相同，称为同名端，在符号 中加黑点表示（见图5.6）。
图5.3 变压器的工作原理
变压器的作用概括起来为“四变”， 即变换电压、变换电流、变换阻抗和变换 相位。 ※变换交流电压。当变压器的初级线圈接上 交流电压后，在初、次级线圈中将有交变 的磁通产生。 由于通过各组线圈的磁通相同，故这 两个线圈中每匝所产生的感应电动势一样 大。
电子技术1
为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，设输出电压
增加，FUo增加，比较放大器的输出UF减小，比较器方波输出toff增加，
调整管导通时间减小，输出电压下降，起到了稳压作用。稳定过程如下：
一、电容滤波电路
1．电路组成
电路由单相桥式整流电路、大容量电容C和负载RL组成，电路如图1.19 所示。
2．工作原理
（1）不接RL的情况。如图1.19所示桥式整流电容滤波电路中，开关S打开。
（2）接负载RL的情况。如图1.19所示桥式整流电容滤波电路中，开关S闭合。
（3）特点。电容滤波电路虽然简单,但输出直流电压的平滑程度与负载有关。
3．主要参数
（1）输出电压平均值Uo。经过滤波后的输出电压平均值Uo得到提高。工程上，一般按下式估算Uo与U2的关系：Uo=1.2U2
（2）二极管的选择。由于电容在开始充电瞬间，电流很大，所以二极管在接通电源瞬间流过较大的冲击尖峰电流，所以在实际应用 中要求：
二极管的额定电流为：
二极管的最高反向电压为：
在u2的负半周（～2）期间，变压器副边绕组的极性变为上“”下“+”，二
极管V承受反向电压截止，此时电流io≈0，负载上的电压uo≈0，变压器上的电 压u2以反向全部加到二极管上。 第二个周期开始又重复上述过程。
3．指标参数计算
4．特点
单相半波整流电路简单，元件少，但输出电流脉动很大，变压器利用率 低。因此半波整流仅适用于要求不高的场合。
四、串联型稳压电路
1. 电路结构
串联型稳压电路包括四大环节，其组成框图如图1.26所示。
2．稳压原理分析
简单直流稳压电源设计实验报告
简单直流稳压电源设计实验报告目录一、实验目的二、实验原理三、实验器材四、实验步骤五、实验结果分析六、实验结论七、实验感想一、实验目的本实验的主要目的是通过自行设计并搭建简单的直流稳压电源电路，实现对直流电压的稳定输出。
通过实验实际操作，加深对稳压电源原理的理解，培养学生动手能力和实践操作能力。
二、实验原理直流稳压电源是将不稳定的直流电压（如电池、整流器等输出的电压）通过稳压电路的处理，转换为稳定的输出电压。
经过稳压电路处理后的输出电压可以保持在一定的范围内不变，不受输入电压波动的影响。
稳压电源的主要原理是通过负反馈电路来调节输出电压，使其保持在设定值。
常见的稳压电路有三种：电阻稳压、二极管稳压和集成电路稳压。
在本实验中，我们将采用二极管稳压电源电路进行设计和实验。
三、实验器材1. 直流电源：用于提供实验电压源。
2. 电阻、二极管、电容：用于搭建稳压电源电路。
3. 示波器、万用表：用于测量电路的输入输出波形和电压值。
四、实验步骤1. 检查实验器材是否齐全并连接好各部分。
2. 根据设计要求，选择适当的电阻、二极管和电容进行搭建稳压电源电路。
3. 通过万用表测量搭建好的稳压电源电路的输入输出电压，并通过示波器观察电压波形。
4. 对输入电压进行调节，观察输出电压是否稳定。
5. 记录实验数据，并进行分析。
五、实验结果分析经过实验操作和数据记录，我们得到了如下结果：1. 搭建好的稳压电源电路可以稳定输出设计要求的电压。
2. 经过调节输入电压，输出电压基本保持不变，证明了稳压电源的稳定性。
3. 通过示波器观察，电路的输入输出波形符合稳压电源的特性，没有明显的波动和噪声。
六、实验结论通过本次实验，我们成功设计并搭建了简单的直流稳压电源电路，并验证了其稳定输出的功能。
实验结果符合稳压电源的设计要求，证明了电路的稳定性和可靠性。
七、实验感想通过本次实验，我们深刻理解了稳压电源的原理和设计方法，学会了如何利用电阻、二极管和电容搭建稳压电源电路，并通过实际操作获得了丰富的实验经验。
《直流稳压电源》课件
负载调整率
指在一定负载范围内， 输出电压随负载变化的
程度。
输出电流
01
02
03
04
输出电流
指直流稳压电源输出的直流电 流值，通常以安培（A）为单
位。
电流精度
指输出电流的误差范围，通常 以百分比表示。
负载调整率
指在一定输出电压下，输出电 流随负载变化的程度。
短路保护功能
指直流稳压电源在短路情况下 能够自动切断输出的保护功能
工作原理
利用电磁感应原理，通过一次绕组和 二次绕组的匝数比来降低或升高电压 。
整流电路
作用
将交流电转换成直流电。
工作原理
利用二极管的单向导电性，将交流电的正负半周 转换成单一方向的直流电。
类型
半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路等 。
滤波电路
01
02
03
作用
将整流后的脉动直流电转 换成平滑的直流电。
输入电流范围
指直流稳压电源能够正常工作的输入 电流范围。
效率
指直流稳压电源将输入的电能转换为 输出的电能的效率，通常以百分比表 示。
温升
指直流稳压电源在工作过程中内部温 度的升高，通常以摄氏度（℃）为单 位。
04
直流稳压电源的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
定期检查
定期检查电源的输入和输出电压、电流是否正常 ，确保其工作状态良好。
更换保险丝
如发现电源内部保险丝熔断，应及时更换相同规 格的保险丝，并检查电源是否存在故障。
ABCD
清洁除尘
定期清洁电源外壳表面，去除灰尘和污垢，保持 其散热良好。
软件更新
第八章 直流稳压电源
4． 三端固定稳压器的功能扩展。 Ａ、扩流电路 把两个参数完全相同的 CW7800 系列的集成块并联，则最大输出电流 可扩展为 1.5 A 2。
Ｂ、输出电压可调电路 设稳压器输出电压 VX，即 VBA = VX，而 VA= VO VX 得 R2 R2 VO VX VO 解得 VO (1 )VX R1 R2 R1 可见，调节 R2 之值，即可调 VO 的值 。
解 设 VBE2 = 0.7 V，根据
VOmin R1 RP R2 (VBE2 VZ ) RP R2
则
VO min
R1 RP R2 1 0.2 0.68 (VBE2 VZ ) (0.7 7)V 16.5 V RP R2 0.2 0.68
VO K VO 电网电压不变 一般常用稳压系数 sr 和输出电阻 ro 这两个主要指标。其 数值越小，电路稳压性能越好。
[例题] 稳压电路，设额定输出电压 VO = 12 V，当负载 不变时，电网电压波动 10%，其输出电压变化量 VO = 45 mV ；若电网电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电 压变化量 VO = 108 mV。求稳压电源的电压调整率 KV 和电流 调整率 KI。
复习巩固——稳压二极管
1、稳压二极管又叫齐纳二极管。 2、文字符号：V 3、图形符号： 4、伏安特性曲线： 与普通二极管相似， 在反向击穿区，曲线 更陡峭！ 5、稳压二极管主要参数
电工电子技术课程课件直流稳压电源
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。
直流稳压电源
直流稳压电源（稳压二极管）
一、理解电路原理图
1.各部分作用
变压器T：整流二极管VD1-VD4：电容C：RP1和DZ：2.画出各部分波形
变压器输出
3. 整流二极管VD1-VD4中，
如果有一个二极管反接，会
出现什么现象：
整流二极管输出
如果有一个二极管短路，会
出现什么现象：
滤波电容输出
如果有一个二极管断开，会
出现什么现象：
稳压二极管输出
ωt V
ωt V
ωt V
ωt V
二、实验结果
1.用万用表测出各部分电压值
变压器输出：
（断开变压器后面电路进行测量，测量交流电压）
整流二极管输出：
（断开整流二极管后面电路进行测量，测量直流电压）滤波电容输出：
（断开滤波电容后面电路进行测量，测量直流电压）稳压二极管输出：
2．用示波器测出各部分波形
变压器输出
（断开变压器后面电路进行测量）
整流二极管输出
（断开整流二极管后面电路进行测量）
滤波电容输出
（断开滤波电容后面电路进行测量）
ωt V
ωt V
ωt V。
直流稳压电源一般有哪几部分组成
直流稳压电源一般有哪几部分组成直流稳压电源的组成直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
1.电源变压器电源变压器是一种软磁电磁元件，功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。
2.整流电路“整流电路”(recTIfying circuit)是把交流电能转换为直流电能的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。
滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。
变压器设置与否视具体情况而定。
变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。
经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。
习惯上称单向脉动性直流电压。
3.滤波电路滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。
4.稳压电路稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。
这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。
直流稳压电源主要技术指标直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围;另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。
1、特性指标(1)输出电压范围符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。
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第1章二极管及直流稳压电源【课题】1.1 二极管【教学目的】1．了解二极管的基本结构、类型和主要参数。
2．掌握二极管的主要特性。
【教学重点】1．二极管的基本结构、特性和类型。
2．二极管的单向导电特性及伏安特性。
【教学难点】1．二极管的主要参数。
2．二极管的单向导电特性。
【教学参考学时】2学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课1．通过实物演示及列举实例，让学生了解二极管的应用，从而激发他们的学习兴趣。
2．简单介绍本征半导体、杂质半导体等半导体的相关知识。
二、讲授新课1.1.1 二极管的基本结构、特性和类型1．二极管的基本结构：将一个PN结的两端各引出一个电极，外加玻璃或塑料的管壳封装而成。
由P型半导体引出的电极，称为正极（或阳极）；由N型半导体引出的电极，称为负极（或阴极）。
2．二极管的单向导电性：二极管正向偏置时导通，反向偏置时截止。
3．二极管的伏安特性：通过二极管的电流和两端电压之间的对应关系，常用伏安特性曲线来描述。
通过伏安特性曲线，了解死区、正向导通、反向截止、反向击穿等概念。
4．二极管的类型：二极管种类有很多，按照其内部结构的不同，可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。
1.1.2 二极管的主要参数最大整流电流FMV、反向电流R I。
I、最高反向工作电压RM三、课堂小结1．二极管的单向导电性。
2．二极管的伏安特性。
3．二极管的主要参数。
四、课堂思考P4思考与练习题1、2、3。
五、课后练习P29 一、填空题：1、2；二、判断题：1；三、选择题：2；五、综合题：1。
【课题】1.2 特殊二极管【教学目的】了解几种常见的特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学重点】特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学难点】特殊二极管的工作条件及特性。
【教学参考学时】1学时【教学方法】讲授法【教学过程】一、复习1．二极管的单向导电性。
2．二极管的伏安特性。
二、引入新课列举一些特殊二极管的应用，同时引导学生参与举例，激发学生的求知欲。
三、讲授新课1.2.1 稳压二极管稳压二极管利用PN结的反向击穿区具有稳定电压的特性来实现稳压功能。
它工作在反向击穿状态，正向特性与普通二极管相同，反向击穿特性较陡，反向击穿电压为几～几十伏。
1.2.2 发光二极管发光二极管简称为LED，它能把电能转换成光能，实现发光的功能。
它工作在正向导通状态，具有单向导电性能，当给发光二极管加上正向电压后，根据材料的不同，它能发出红、绿、黄、蓝或白等多种颜色的可见光，有的还能发出人眼看不见的红外光。
1.2.3 光电二极管光电二极管也称光敏二极管，是一种将光信号转变成电信号的器件。
它工作在反向偏置状态，无光照时，反向电阻高达几十兆欧，有光照时，反向电阻降为几千欧～几十千欧。
1.2.4 变容二极管变容二极管PN结之间的电容是可变，由此可以实现改变电容的功能。
它工作在反向偏置状态，正向特性与普通二极管相同，反偏时，PN结电容随外加电压升高而降低。
1.2.5 激光二极管激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，使其能发射出单波长红外光。
它工作在正向导通状态，具有单向导电性能。
四、课堂小结稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、激光二极管的功能、电路符号、工作条件及应用场合。
五、课堂思考P7 思考与练习题1、2。
六、课后练习P29 一、填空题：3、7；三、选择题：1。
【课题】1.3 直流稳压电源【教学目的】1．掌握整流电路、滤波电路的组成结构、工作原理。
2．理解直流稳压电源的电路结构、工作原理。
3．学会估算整流、滤波电路的主要参数。
4．掌握三端集成稳压器的应用。
5．了解开关电源的工作特点。
【教学重点】1．桥式整流电路结构及工作原理。
2．电容滤波电路结构及工作原理。
3．直流稳压电源的组成及功能。
4．三端集成稳压器的类型及应用。
【教学难点】1．整流、滤波电路及元件的主要参数估算与选用。
2．开关电源的工作特点。
【教学参考学时】5学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课1．通过对手机充电器输入输出电压的测量，引导学生讨论输入电压的大小、是交流电还是直流电？输出电压的大小、是交流电还是直流电？为什么交流电会变为直流电？大电压会变为小电压？2．介绍直流稳压电源的组成框图（教材图1.10），使学生了解从交流电变换成直流电的完整过程。
二、讲授新课1.3.1 整流电路利用二极管的单向导电性，把交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。
1．半波整流电路电路组成：T为电源变压器，用来将220V交流市电电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离；V为整流二极管；R为要求直流供L电的负载等效电阻。
工作原理：当2v 为正半周时，二极管正向导通，负载上的电压2v v L ≈；当2v 为负半周时，二极管反向截止，负载上的电压0=L v 。
输入、输出电压波形如图1.1所示。
由于输出的脉动直流电的波形是输入交流电波形的一半，故称为半波整流电路。
特点：电路结构简单，但电源利用率低，且输出电压中的脉动成分大，只能用在对直流电压波动要求不高的场合，如蓄电池的充电等。
图1.1 教材图1.12半波整流波形图 图1.2 教材图1.15桥式整流波形图2．桥式整流电路电路组成：由电源变压器T 、四只整流二极管V1～V4 和负载电阻L R 组成。
四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流电路。
工作原理：当2v 为正半周时，V1、V3导通，负载上的电压2v v L ≈，是一个正向的半波电压；当2v 为负半周时，V2、V4导通，负载上的电压2v v L -≈，仍然是一个正向的半波电压，这样，在负载上就得到全波脉动直流电。
如图1.2所示。
特点：输出电压高，脉动较小，二极管承受的最大反向电压较低，效率较高，在半导体整流电路中得到了广泛的应用。
3．整流电路及元件的主要参数估算与选用负载L R 上的直流输出电压L V ：245.0V V L =（半波整流）、 29.0V V L =（桥式整流）。
负载L R 上的直流输出电流L I ：LL R V I 245.0=（半波整流）、 L L R VI 29.0=（桥式整流）。
整流二极管上的平均整流电流F I ：LF R V I 245.0=（半波整流、桥式整流）。
整流二极管所承受的最高反向电压RM V ：22V V RM≈（半波整流、桥式整流）。
整流二极管的选择可以F I 和RM V 为依据，通过查阅器件手册来选出，但要留有一定的余量，以使整流二极管能长期安全工作。
1.3.2 滤波电路把整流电路输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近平稳的直流电的电路称为滤波电路。
1．电容滤波电路电容滤波电路是将电容器接在整流电路后面，与负载并联。
电容C 的容量越大，则负载上的电压越平滑。
电容滤波电路结构简单，输出电压高，脉动小，适用于负载电流较小的场合。
2．电感滤波电路电感滤波电路是将电感元件与负载串联，接在整流电路后面。
L 越大，滤波效果越好。
电感滤波的峰值电流小，输出特性较平坦，适用于低电压、大电流的场合。
3．复式滤波电路：L 型滤波电路、LC-π型滤波电路、RC-π型滤波电路。
4．滤波电路及元件的主要参数估算与选用电容滤波电路的直流输出电压L V ：1(=L V ～2)1.1V （半波整流）、=L V 22.1V （桥式整流电容滤波）；电容滤波电路中滤波电容C 的选择：负载电阻L R 越小，滤波电容的容量应相对取大。
1.3.3 稳压电路1．集成稳压电路固定式三端集成稳压器：常用的固定式三端集成稳压器有W78XX （正电压输出）和W79XX 系列（负电压输出）。
其主要特点是使用时不需外接元件。
可调式三端集成稳压器：常用的可调式三端集成稳压器有LM117/LM217/LM317系列（正电压输出）和LM137/LM237/LM337系列（负电压输出）。
其主要特点是使用时输出电压连续可调。
2．开关稳压电源开关稳压电源的调整管工作在开关状态，依靠调节其导通时间来实现稳压。
了解开关稳压电源的结构框图、稳压过程和应用。
三、课堂小结1．半波整流电路和桥式整流电路的工作原理。
2．电容滤波电路的工作原理。
3．集成稳压器的常用类型及其特点。
4．开关稳压电源的稳压过程。
四、课堂思考P16 思考与练习题1、2、3。
P20 思考与练习题1、2。
五、课后练习P29 一、填空题：4、5、6；二、判断题：2、3；三、选择题：4；四、技能实践题；五、综合题：2、3。
【课题】实训项目1.1 二极管、整流桥的极性判别与质量判断【实训目标】1．掌握常用二极管、整流桥极性的判别方法。
2．掌握常用二极管、整流桥的质量判断方法。
【实训重点】1．常用二极管、整流桥的极性判别。
2．常用二极管、整流桥的质量判断。
【实训难点】整流桥的极性判别和质量判断【参考实训课时】2学时【实训方法】讲授法、演示法、实操法【实训过程】一、实训任务任务一二极管的极性判别1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻值。
2．交换万用表表笔再测量一次。
以阻值小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为二极管的正极，红表笔所接的一端为二极管的负极。
任务二二极管的质量判断1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，分别测量测量二极管的正向电阻和反向电阻的大小。
2．如果正向电阻阻值为几百欧～几千欧，反向电阻阻值为几十千欧～几百千欧以上，则说明二极管质量良好。
任务三整流桥的引脚判别1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，用黑表笔固定接某一引脚，红表笔分别接触其余三个引脚，如果测量出来的电阻值为一小两大，则黑表笔所接的引脚就是交流输入端；如果测得的电阻值全为大，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端的正极；如果测得的电阻阻值全为小，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端负极。
2．将黑表笔改换一个引脚，重复上述试步骤，直至确定出全部四个引脚为止。
任务四整流桥的质量判断1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，测量整流桥两输入端之间的正向电阻和反向电阻。
2．测量两输出端之间的正向电阻和反向电阻。
3．如果测量出来两输入端之间的正向电阻和反向电阻均为无穷大，两输出端之间的正向电阻为无穷大，反向电阻为几百欧～几千欧，则说明整流桥质量良好。
任务五综合训练分别对2只二极管和2只整流桥进行极性判别和质量判断。
二、实训小结1．二极管的极性判别和质量判断。
2．整流桥的极性判别和质量判断。
三、课堂思考1. 如果二极管、整流桥被判断为坏的，能否根据测量数据找出损坏的原因？2. P29 三、选择题：3。