电子技术(秦曾煌)第五章(稳压电路)PPT优秀课件
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第十九章 直流稳压电源
(7-1)
第十九章 直流稳压电源
§19.1 直流稳压电源的组成和功能 §19.2 单相整流电路 §19.3 滤波电路 §19.4 稳压电路 §19.5 集成稳压电源
(7-2)
§19.1 直流稳压电源的组成和功能
• 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u3转变为平滑的直流
URM 2U2
(7-17)
滤波原理:
§19.3 滤波电路
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直 流，其中既有直流成分又有交流成份。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, 将电容与负载RL并联(或将电感与 负载RL串联)，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。
(7-15)
2、脉动系数Ｓ
S定义为整流输出电压的基波峰值U01M与平均 值U0之比。
用傅氏级数对全波整流的输出u0分解后可得:
u o 2 U 2 ( 2 3 4 c2 o t s 1 4 c 5 4 o t s 3 4 c 5 6 o t s )
4 2U2 S U01M 3 2 0.67
U0 2 2U2 3
(7-16)
整流电路中整流管的选择
平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整 流管的主要依据。
例如， 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。
ID12Io
0.4U 52 RL
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
忽略整流电路内阻
D1
D3
C
D2
只有整流电路输
出电压大于u0的 时间区间，才有
u0
充电电流。因此
整流电路的输出
电流是脉冲波。
S RL u0
t
整流电路的 输出电流
t
(7-22)
a
u1 u1
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
考虑整流电路内阻
D1
D3
C
D2
电压u4。 • 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持
输出电压u0的稳定。
(7-3)
§19.2 单相整流电路
整流电路的任务是把交流电压转变为直流 脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相 半波、全波、桥式和倍压整流等。下面主要介 绍前三种。
为分析简单起见，我们把二极管当作理想 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。
§19.2.3 单相桥式整流电路的工作原理
+
T
u1
D4
u2
D1
D3
D2
-
桥式整流电路
u2正半周时 电流通路
RL u0
(7-11)
§19.2.3 单相桥式整流电路的工作原理
-
T
u1
D4
u2
D1
D3
D2
+
桥式整流电路
u2负半周时 电流通路
RL
u0
(7-12)
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
+
电容充电时，电 容电压滞后于u2。
u0
RLC越小，输 出电压越低
S RL u0
t
整流电路的 输出电流
t
(7-23)
2、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压U0与时间常数RLC有关
RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大， 一般取τdRLC(35)T (T:电源电压的周期)
2
近似估算:A）桥式整流电容滤波U0=1.2U2； B）半波整流电容滤波U0=U2。
Ta
D1
u1
u2 i0 RL
u2 u0
b D2
只给出分析结果， 请自行分析。
(7-9)
输出电压波形与大小
Ta
D1
u1
u2 i0 RL
u2 u0
b D2
二极管上的平均电流：
ID
1 2
I0
U0 RL
输出电压波形： uo
t u0平均值U0：
U0=0.9U2 二极管上承受 的最高电压：
URM2 2U2
(7-10)
(7-18)
§19.3.1 电容滤波电路
1、滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电 路如图所示。
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S u0
D2Hale Waihona Puke Baidu
RL
b
桥式整流电容滤波电路
(7-19)
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
RL未接入时
u2
忽略整流电路内阻
设t1时刻接 通电源
整流电路为电 容充电
(7-4)
§19.2.1 单相半波整流电路的工作原理
二极管导通
Ta
D
u2>0时，二极管
导通。
u1
u2 i0 RL
u0 忽略二极管正
向压降：
b
u0=u2
(7-5)
二极管截止
Ta
D
u2<0时，二极
u1
i0 管截止,输出电
u2
流为0。
RL
u0
u0=0
b
(7-6)
输出电压波形与大小
Ta
D
u1
i0
u2
RL
D4
RL
u2
D1 D3
u0
D2 -
u2
u2>0 时
u2<0 时
D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 由+经D1 RLD3-
D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: 由-经D2 RLD4+
uD4,uD2
uD3,uD1
uo
t 输出是脉动的直流电压！
t
t
(7-13)
几种常见的硅整流桥
+ ~~ -
(2) 流过二极管瞬时电流很大
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
IDF (2~3I)0(2~31 )U0
2
2RL
(7-24)
(3)、输出特性(外特性): 1.4U2 uL 电容滤波
t1
u0
充电结束
S u0
RL
t
没有电容时的 输出波形
t
(7-20)
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
t
(7-21)
a
u1 u1
~+~-
+AC-
(7-14)
§19.2.4 整流电路的主要参数
恒量整流电路的性能指标主要有两个，其一是整流 输出电压的平均值Uo；其二是输出电压的脉动系数S。
1、整流输出电压平均值（U0）
负载电压 U0的平均值为:
U o2102uod t2 2U 20.9U 2
负载上的(平均)电流:
Io
0.9U2 RL
u0
b
输出电压波形：
uo t
输出电压平
均值（U0）：
U o2 1 0 2uod t
2U 20.4U 5 2
(7-7)
输出电压波形与大小
Ta
D
u1
i0
u2
RL
u0
b
二极管上的平均电流：
I0
ID
U0 RL
输出电压波形：
uo t
二极管上承受 的最高电压： URM 2U2
(7-8)
§19.2.2 单相全波整流电路的工作原理
(7-1)
第十九章 直流稳压电源
§19.1 直流稳压电源的组成和功能 §19.2 单相整流电路 §19.3 滤波电路 §19.4 稳压电路 §19.5 集成稳压电源
(7-2)
§19.1 直流稳压电源的组成和功能
• 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u3转变为平滑的直流
URM 2U2
(7-17)
滤波原理:
§19.3 滤波电路
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直 流，其中既有直流成分又有交流成份。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, 将电容与负载RL并联(或将电感与 负载RL串联)，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。
(7-15)
2、脉动系数Ｓ
S定义为整流输出电压的基波峰值U01M与平均 值U0之比。
用傅氏级数对全波整流的输出u0分解后可得:
u o 2 U 2 ( 2 3 4 c2 o t s 1 4 c 5 4 o t s 3 4 c 5 6 o t s )
4 2U2 S U01M 3 2 0.67
U0 2 2U2 3
(7-16)
整流电路中整流管的选择
平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整 流管的主要依据。
例如， 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。
ID12Io
0.4U 52 RL
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
忽略整流电路内阻
D1
D3
C
D2
只有整流电路输
出电压大于u0的 时间区间，才有
u0
充电电流。因此
整流电路的输出
电流是脉冲波。
S RL u0
t
整流电路的 输出电流
t
(7-22)
a
u1 u1
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
考虑整流电路内阻
D1
D3
C
D2
电压u4。 • 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持
输出电压u0的稳定。
(7-3)
§19.2 单相整流电路
整流电路的任务是把交流电压转变为直流 脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相 半波、全波、桥式和倍压整流等。下面主要介 绍前三种。
为分析简单起见，我们把二极管当作理想 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。
§19.2.3 单相桥式整流电路的工作原理
+
T
u1
D4
u2
D1
D3
D2
-
桥式整流电路
u2正半周时 电流通路
RL u0
(7-11)
§19.2.3 单相桥式整流电路的工作原理
-
T
u1
D4
u2
D1
D3
D2
+
桥式整流电路
u2负半周时 电流通路
RL
u0
(7-12)
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
+
电容充电时，电 容电压滞后于u2。
u0
RLC越小，输 出电压越低
S RL u0
t
整流电路的 输出电流
t
(7-23)
2、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压U0与时间常数RLC有关
RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大， 一般取τdRLC(35)T (T:电源电压的周期)
2
近似估算:A）桥式整流电容滤波U0=1.2U2； B）半波整流电容滤波U0=U2。
Ta
D1
u1
u2 i0 RL
u2 u0
b D2
只给出分析结果， 请自行分析。
(7-9)
输出电压波形与大小
Ta
D1
u1
u2 i0 RL
u2 u0
b D2
二极管上的平均电流：
ID
1 2
I0
U0 RL
输出电压波形： uo
t u0平均值U0：
U0=0.9U2 二极管上承受 的最高电压：
URM2 2U2
(7-10)
(7-18)
§19.3.1 电容滤波电路
1、滤波原理
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电 路如图所示。
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S u0
D2Hale Waihona Puke Baidu
RL
b
桥式整流电容滤波电路
(7-19)
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
RL未接入时
u2
忽略整流电路内阻
设t1时刻接 通电源
整流电路为电 容充电
(7-4)
§19.2.1 单相半波整流电路的工作原理
二极管导通
Ta
D
u2>0时，二极管
导通。
u1
u2 i0 RL
u0 忽略二极管正
向压降：
b
u0=u2
(7-5)
二极管截止
Ta
D
u2<0时，二极
u1
i0 管截止,输出电
u2
流为0。
RL
u0
u0=0
b
(7-6)
输出电压波形与大小
Ta
D
u1
i0
u2
RL
D4
RL
u2
D1 D3
u0
D2 -
u2
u2>0 时
u2<0 时
D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 由+经D1 RLD3-
D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: 由-经D2 RLD4+
uD4,uD2
uD3,uD1
uo
t 输出是脉动的直流电压！
t
t
(7-13)
几种常见的硅整流桥
+ ~~ -
(2) 流过二极管瞬时电流很大
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
IDF (2~3I)0(2~31 )U0
2
2RL
(7-24)
(3)、输出特性(外特性): 1.4U2 uL 电容滤波
t1
u0
充电结束
S u0
RL
t
没有电容时的 输出波形
t
(7-20)
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
t
(7-21)
a
u1 u1
~+~-
+AC-
(7-14)
§19.2.4 整流电路的主要参数
恒量整流电路的性能指标主要有两个，其一是整流 输出电压的平均值Uo；其二是输出电压的脉动系数S。
1、整流输出电压平均值（U0）
负载电压 U0的平均值为:
U o2102uod t2 2U 20.9U 2
负载上的(平均)电流:
Io
0.9U2 RL
u0
b
输出电压波形：
uo t
输出电压平
均值（U0）：
U o2 1 0 2uod t
2U 20.4U 5 2
(7-7)
输出电压波形与大小
Ta
D
u1
i0
u2
RL
u0
b
二极管上的平均电流：
I0
ID
U0 RL
输出电压波形：
uo t
二极管上承受 的最高电压： URM 2U2
(7-8)
§19.2.2 单相全波整流电路的工作原理