第10章 直流电源
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10.1 直流电源的组成及各部分的作用 10.2 10.4 整流电路 10.3 滤波电路 10.5 -10.8 稳压电路
1.直流稳压电源系统的组成
+ u1 –
电源
+ 整流
变压器 u–2 电路
+ 滤波 u–3 电路
+ 稳压 u–I 电路 RL
u1
u2
u3
uI
u
O
220 V
tO
tO
tO
Biblioteka Baidu
tO
t
合适的 交流电压
IF
1.1ID(AV)
1.1 0.45U2 RL
UR 2.2 2U2
10.2.2 单相桥式全波整流电路 • 工作原理
~~222200VV 5500HHzz
AA
++ DD44 uu22 --
BB
DD11
DD33 DD22
+ RRLL uoo
-
u2 正半周时：A点电位最高，B点电位最低， D1、D3 导通，D2、D4截止， uo =u2;
单向 脉动电压
滤波
稳压
2. 各部分的作用
（1）变压：将AC 220V/50Hz的交流电，变换到直流电源 所需的次级电压；
（2）整流：将正弦波电压转换成单一方向的脉动电压；
（3）滤波：滤掉交流分量，保留直流分量，使电压平滑。
（4）稳压：使输出电压稳定，不随负载变化或电网电 压波动而变化。
10.2.1 单相半波整流电路
u2 负半周时：A点电位最低，B点电位最高， D2、D4导 通，D1、D3截止， uo =-u2。
ui
2U 2
O
2
~220V 3 4 t 50Hz
iD iD2,4 iD1,3
A
+ D4 u2 -
B
D1
D3
+
D2 RL
uo -
O 2 3 4 t • 主要参数
uo 2U 2
O uD
O
2 2
3 4 t 3 4 t
uo 2U 2
O
RLC (3 ~ 5)T / 2
UCmax 1.1 2U2
2
3 t
URmax 1.1 2U2
2.电感滤波
U o(AV) 0.9U 2
10.4 倍压整流电路
UI UR UO I R I DZ IO
UO UZ
稳压管稳压原理
UZ IZ
UZ R IR
I OU
IZ IZM IO
桥式整流与半波整流在相同的次级电压下，对二极管的 参数要求是一样的，但却可以获得电压更高、脉动成分更 低的输出电压，而且变压器利用率高，所以应用更广泛。
1.电容滤波
~220V 50Hz
A
+ D4 u2 -
B
D1 D3 D2 +
C
+ RL uo
-
• 主要参数
U o(AV) 1.2U 2
• 元件参数选择
Uo(AV)
1
π 0
2 U2 sint dt
2
2U 2
0.9U2
2U2
uD1,3 uD2,4
Io(AV)
Uo(AV) RL
0.9U2 RL
• 二极管的选择
I D(AV)
Io(AV) 2
0.45U2 RL
考虑10%的裕量：
URmax 2U2
IF
1.1Io(AV) 1.1
2U2
RL
UR 1.1 2U2
UI
IZ RL
UO
IR = IZ + IO UO= UI – IR R
当 UI 波动时(RL不变)
UI UO IZ IR
UO 反之亦然
当 RL 变化时(UI 不变) RL U O IZ IR
UO
反之亦然
稳压管稳压电路负载的最大电流受IZM的限制，只有几十mA
10.6 串联型直流稳压电路
一、基本电路和工作原理
调整管
比较
取
样
放大
基准 电压
电路
电 路
调整管IC 和 uCE关系
稳压实际上是通过调整管的管压降自动变化实现的。
当负载减轻（RL增大， IO减小） ，因整流滤波电路内阻 分压减小，使输出电压增大，所引起的自动调节过程与电网 电压升高一样。
二、输出电压的调节
R’P
UZ
UF
UO
R2 R'F R1 RP R2
UO
UF
UZ
R1 RP R2 R2 R'F
当 R’P= 0，UO = UO（max） ； 当 R’P= R’P ，UO = UO（min ）
U O(min)
R1 RP R2 R2 RP
UZ
U O(max)
R1
RP R2
R2
UZ
Uo(AV) RL
0.9U2 RL
ui
2U 2
O 2 3 4 t
iD iD2 iD1
O 2 3 4 t
uo
2U 2
O 2 3 4 t
uD
O
2
3 4 t
2U2
uD1 uD2
I D(AV)
1 2
I o(AV)
0.45U 2 RL
URmax 2 2U2 • 二极管的选择
考虑10%的裕量：
~220V 50Hz
D
+
+
u2 -
RL uo -
• 工作原理
利用二极管的单向导电性。
• 主要参数
1
Uo(AV) 2
π 0
2 U2 sint dt
ui
2U 2
O 2 3 4 t
uo
2U 2
O 2 3 4 t
uD 2 3 4
O
t
2U 2
2U 2
0.45U2
Io(AV)
Uo(AV) RL
0.45U2 RL
I D(AV)
I o(AV)
0.45U 2 RL
URmax 2U2
• 二极管的选择
考虑10%的裕量：
IF
1.1Io(AV) 1.1
2U2
RL
UR 1.1 2U2
• 补充： 单相全波整流
1 π
Uo(AV) 0
2 U2 sint dt
2
2U 2
0.9U2
Io(AV)
1.直流稳压电源系统的组成
+ u1 –
电源
+ 整流
变压器 u–2 电路
+ 滤波 u–3 电路
+ 稳压 u–I 电路 RL
u1
u2
u3
uI
u
O
220 V
tO
tO
tO
Biblioteka Baidu
tO
t
合适的 交流电压
IF
1.1ID(AV)
1.1 0.45U2 RL
UR 2.2 2U2
10.2.2 单相桥式全波整流电路 • 工作原理
~~222200VV 5500HHzz
AA
++ DD44 uu22 --
BB
DD11
DD33 DD22
+ RRLL uoo
-
u2 正半周时：A点电位最高，B点电位最低， D1、D3 导通，D2、D4截止， uo =u2;
单向 脉动电压
滤波
稳压
2. 各部分的作用
（1）变压：将AC 220V/50Hz的交流电，变换到直流电源 所需的次级电压；
（2）整流：将正弦波电压转换成单一方向的脉动电压；
（3）滤波：滤掉交流分量，保留直流分量，使电压平滑。
（4）稳压：使输出电压稳定，不随负载变化或电网电 压波动而变化。
10.2.1 单相半波整流电路
u2 负半周时：A点电位最低，B点电位最高， D2、D4导 通，D1、D3截止， uo =-u2。
ui
2U 2
O
2
~220V 3 4 t 50Hz
iD iD2,4 iD1,3
A
+ D4 u2 -
B
D1
D3
+
D2 RL
uo -
O 2 3 4 t • 主要参数
uo 2U 2
O uD
O
2 2
3 4 t 3 4 t
uo 2U 2
O
RLC (3 ~ 5)T / 2
UCmax 1.1 2U2
2
3 t
URmax 1.1 2U2
2.电感滤波
U o(AV) 0.9U 2
10.4 倍压整流电路
UI UR UO I R I DZ IO
UO UZ
稳压管稳压原理
UZ IZ
UZ R IR
I OU
IZ IZM IO
桥式整流与半波整流在相同的次级电压下，对二极管的 参数要求是一样的，但却可以获得电压更高、脉动成分更 低的输出电压，而且变压器利用率高，所以应用更广泛。
1.电容滤波
~220V 50Hz
A
+ D4 u2 -
B
D1 D3 D2 +
C
+ RL uo
-
• 主要参数
U o(AV) 1.2U 2
• 元件参数选择
Uo(AV)
1
π 0
2 U2 sint dt
2
2U 2
0.9U2
2U2
uD1,3 uD2,4
Io(AV)
Uo(AV) RL
0.9U2 RL
• 二极管的选择
I D(AV)
Io(AV) 2
0.45U2 RL
考虑10%的裕量：
URmax 2U2
IF
1.1Io(AV) 1.1
2U2
RL
UR 1.1 2U2
UI
IZ RL
UO
IR = IZ + IO UO= UI – IR R
当 UI 波动时(RL不变)
UI UO IZ IR
UO 反之亦然
当 RL 变化时(UI 不变) RL U O IZ IR
UO
反之亦然
稳压管稳压电路负载的最大电流受IZM的限制，只有几十mA
10.6 串联型直流稳压电路
一、基本电路和工作原理
调整管
比较
取
样
放大
基准 电压
电路
电 路
调整管IC 和 uCE关系
稳压实际上是通过调整管的管压降自动变化实现的。
当负载减轻（RL增大， IO减小） ，因整流滤波电路内阻 分压减小，使输出电压增大，所引起的自动调节过程与电网 电压升高一样。
二、输出电压的调节
R’P
UZ
UF
UO
R2 R'F R1 RP R2
UO
UF
UZ
R1 RP R2 R2 R'F
当 R’P= 0，UO = UO（max） ； 当 R’P= R’P ，UO = UO（min ）
U O(min)
R1 RP R2 R2 RP
UZ
U O(max)
R1
RP R2
R2
UZ
Uo(AV) RL
0.9U2 RL
ui
2U 2
O 2 3 4 t
iD iD2 iD1
O 2 3 4 t
uo
2U 2
O 2 3 4 t
uD
O
2
3 4 t
2U2
uD1 uD2
I D(AV)
1 2
I o(AV)
0.45U 2 RL
URmax 2 2U2 • 二极管的选择
考虑10%的裕量：
~220V 50Hz
D
+
+
u2 -
RL uo -
• 工作原理
利用二极管的单向导电性。
• 主要参数
1
Uo(AV) 2
π 0
2 U2 sint dt
ui
2U 2
O 2 3 4 t
uo
2U 2
O 2 3 4 t
uD 2 3 4
O
t
2U 2
2U 2
0.45U2
Io(AV)
Uo(AV) RL
0.45U2 RL
I D(AV)
I o(AV)
0.45U 2 RL
URmax 2U2
• 二极管的选择
考虑10%的裕量：
IF
1.1Io(AV) 1.1
2U2
RL
UR 1.1 2U2
• 补充： 单相全波整流
1 π
Uo(AV) 0
2 U2 sint dt
2
2U 2
0.9U2
Io(AV)