第十章直流电源

［教学目的］

1、了解直流电源的组成，理解半波、全波桥式整流电路的工作原理及电路参数

2、理解滤波电路的原理，学会定量分析其性能，理解倍压整流电路原理

3、掌握稳压电路的工作原理、主要指标限流电阻的计算，了解稳压电路中的保护措施

4、掌握串联型稳压电路的组成、工作原理，估算输出电压的调节范围。

5、掌握集成稳压器W7800、W7900、W117的应用

［教学重点和难点］

1、稳压二极管稳压电路

2、串联型稳压电路

3、三端稳压器的应用

［教学时数］8学时

［教学内容］

第一节直流电源的组成及各部分的作用

第二节整流电路

一、整流电路的分析方法及其基本参数

二、单相桥式整流电路

第三节滤波电路

第四节稳压二极管稳压电路

第五节串联型稳压电路

一、串联型稳压电路的工作原理

二、集成稳压器中的基准电压电路和保护电路

三、集成稳压器电路

四、三端稳压器的应用

［电子教案］

本章讨论的问题：1.如何将50Hz、220V的交流电压变为6V的直流电压？2.220V

的交流电压经整流后是否输出220V的直流电压？3.将市场销售的6V直流电源接到收音机上，为什么有的声音清晰，有的含有交流声？

4.对于同样标称输出电压为6V的直流电源，在未接收音机时，为什么测量输出端子的电压，有的为6V，而有的为7－8V？

5.为什么有的直流电源在电网电压变化和负载变化时输出电压不变，而有的随之变化？

6.一个5V交流电压是否可能转换为6V直流电压？一个3V电池是否可以转换成为6V的直流电压？

7.对于一般直流电源，若不慎将输出端短路，则一定会使损坏吗？

8.线性电源和开关型电源有和区别？它们分别应用在什么场合？10.1直流电源的组成及各部分的作用

电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高,一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源。一般直流电源由如下部分组成:

整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。

滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。

稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。

直流电源的方框图如图10.1所示。

图10.1.1整流滤波方框图

10.2整流电路

10.2.1整流电路的分析方法及其基本参数

一、工作原理

图10.2.1单相半波整流电路

t

U

sin

2

2

L

R

U

2

2

2

2U

2

2U

图10.2.2半波整流电路的波形图

优点：使用元件少。

缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。二、主要参数 1.输出电压平均值 U O(A V)输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值 2.负载电流的平均值

3.脉动系数

三、二极管的选择

根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压来选择二极管的型号。二极管的正向电流等于负载电流平均值

二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压

对于二极管最大整流平均电流I F 和最高反向工作电压U R 均应留10%的余地，以保证二极管安全工作。10.2.2 单相桥式整流电路

一、单向桥式整流电路的组成单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的

电路，如图10.2.4（a ）所示。

在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。

二、工作原理

根据图10.2.4（a ）的电路图可知：

当正半周时，二极管D 1、D 3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时，二极管D 2、D 4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。

在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.2.4（b ）。

三、输出电压平均值 UO(A V) 和输出电流的平均值IO(A V)

根据图15.02（b ）可知，输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。 输出平均电压为

)(d 2120

o O(AV)t u U ω⎰ππ=2202

O(AV)45.02

)(td sin 21U U t U U ===⎰π

2ππωωL 2L AV O AV O R U 45.0R U I ≈）（）（＝O(AV)

O1m U U S =

L

2

AV O AV D R U 45.0I I ≈

）（）（＝2

max R 2U U =

2202L O 9.0π

2

2d s i n 2π1V V t ωt ωV V V ====⎰π

（a ）桥式整流电路 （b ）波形图

图10.2.4单相桥式整流电路 （动画15-1）（动画15-2）

流过负载的平均电流为

L

2

L 2L 9.0π22R V R V I =

=

流过二极管的平均电流为

L

2L 2L D 45.0π22R V R V I I =

==

二极管所承受的最大反向电压

2Rmax 2V V =

流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析，此

时谐波分量中的二次谐波幅度最大。

脉动系数S 定义为二次谐波的幅值与平均值的比值。

)4cos π

154

2cos π34π2(22O +--=t t V v ωω

67.03

2

π22 π32422===

V V S