《电子技术》(吕国泰版) 第5章 直流电源解析
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–u+
o
第一节 整流电路
D1 D3 D5
io
a +
b
RL uo
C
–
三相变压器：原绕组 接成三角形，副绕组接 成星形。
D2 D4 D6
共阳 极组16
三相电源的三角形联结
第一节 整流电路
复习
A
+–
U AB
–
U CA
B
UU+–BBCC +
C
三相负载的星形联结
A
RA
N
N
RC
RB
B
17
C
三相电路
三相电动势瞬时表示式
第一节 整流电路
u
变压器副边电压 ua ub uC
–u+
D1
a
D3
D5
io
+
o
o 2 t
b
RL uo
c
–
uo 负载电压
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
D2 D4 D6
结论： 在一个周期中，每个二极
管只有三分之一的时间导通 （导通角为120°）。
20
因D1、D3、D5三个二 极管的阴极接在一起，
o
D1D2通 D3D4通
iD
二极管电流iD 二极管承受
o
iD1
uD
iD3
iD2 iD4
的电压uD
o
2U2 uD1uD3 uD2 uD4
ωt ωt ωt
11
第一节 整流电路
（三）定量分析
1.脉动直流电压的平均值
UO
1
0
2U2 sintd (t)
2 2U2
≈0.9U2
2.负载电流的平均值
IO
UO RL
U2 1221.1V 134V 变压器的变压比:
K U1 120 1.64 U 2 134
每变压器电流的有效值为:
I2
U2 RL
122 A 1.53A 80
变压器的容量为:
15
S U2 I2 1.341.53V A 205V A
二、三相桥式整流电路
（一）电路组成
三相变 压器
共阴 极组
o
2 t
第一节 整流电路
–u+
D1 D3 D5
a
io
+
o
b
RL uo
C
–
uo 负载电压
D2 D4 D6
在 t1 ~ t2 期间 共阴极组中：a点电位最高，D1 导通。 共阳极组中：b点电位最低，D4 导通。
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
负载两端的电压为线电压uab 19
UDRM U2m 2U2
13
第一节 整流电路
[例7-1-1]有一额定电压为110V、阻值为80Ω的 直流负载。如采用单相桥式整流电源供电，交流电 压为220V。（1）如何选用整流二极管？（2）求整 流变压器的变压比及容量。
解：（1）变压器副边电压的有效值为UO＝0.9U2 流U2过每U0.个O9 二1.极11管UO的平1.1均1电1流10为V ：122V
+
RL uO
-
2.在u2的负半周：D2、D4导通，D1、D3截止， RL上也得到一个半波电压；D1、D3承受反向电压。
结论：通过RL的电流、电压方向不变，在负
载上得到了大小变化而方向不变的脉动直流电
10
流和电压。
u2,i2
第一节 整流电路
变压器次级 电压u2、i2
o
π
uo,io
2π 3π
ωt
输出uo、io
稳压电路：当电网电压波动或负载变化时， 稳压电路自动维持直流输出电压稳定。
5
一、单相桥式整流电 路二、三相桥式整流电路
整流 电路
单相 三相
第一节 整流电路
单相半波整流电路 单相全波整流电路 单相桥式整流电路
三相半波整流电路 三相全波整流电路 三相桥式整流电路
7
一、单相桥式整流电路
（一）电路组成
1
第一节 整流电路 第二节 滤波电路 第三节 稳压电路 第四节 集成稳压电源
第一节 整流电路
在电子线路和自动控制装置中需要电压非常 稳定的直流电源。
功能： 1.将市电220V转变为直流电。 2.当电网电压变化或负载变化时，保证输出 直流电压稳定。
3
第一节 整流电路
交流 220V50Hz
交流 电压
0.9U 2 RL
3.变压器副边电流有效值
I2＝（1.1～1.3）IO
12
（四）二极管的选择
第一节 整流电路
1.流过二极管平均电流 + + 是负载RL上电流Io的一半 u1 u2
ID
1 2
IO
0.45 U2 RL
--
2.二极管截止时承受的最高反压
D4 D1 D3 D2
+ RL uO
-
就是变压器副边交流电压u2的最大值U2m。 设二极管为理想化，D1 、 D3导通时，视为短路则 截止管D3、 D4与RL、U2并联关系。D3和D4分别承受 反压为U2的振幅值。
脉动直 流电压
有波纹
的脉动直
流电压
直流 电压
变
整
滤
稳
压
流
波
压
半导体直流电源原理方框图 4
各环节作用：
第一节 整流电路
电源变压器：将电网220V或380V的工频交 流电压变换为符合整流需要的电压值。
整流电路：利用二极管的单向导电性将交流 电压变成脉动的直流电压。
滤波电路：利用电容、电感等电路元件的储 能特性，将脉动直流电压变成较恒定的直流电 压。
ID
0.45 U2 RL
0.45 122 A 80
0.686A
每个二极管承受的最大反向电压：
UDRM 2U2 2 122V 173V
查表可知，选用4个整流二极管2CZ11C，其最 14 大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。
第一节 整流电路
（2）考虑变压器副绕组及管子上的压降，变压 器的副边电压大约应高于上面计算值的10%，即：
其阴极电位相同，所以
阳极电位最高者导通；
D2、D4、D6三个二 极管的阳极接在一起，
其阳极电位相同，所以
阴极电位最低者导通。
第一节 整流电路
u ua ub uC
o
2 t
Leabharlann Baidu
uo 负载电压
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
21
第一节 整流电路
在 t1 ~ t2 期间，a点电位最高，D1 导通，D3、 D5承受反向电压而截止；b点电位最低，D4 导 通，并使D2、D6承受反向电压而截止。
第一节 整流电路
相量表示
复习
eA Em sin t
eB Em sin( t 120 ) eC Em sin( t 120 )
EEEACB
E
E
E
0 E
120
120
波形图
e eA eB eC
相量图
.
EC
120° 240° 360°
0
2
120° .
120°
EA
t
120°
.
EB
18
（二）工作原理 变压器副边电压 u ua ub uC
第一节 整流电路
++
220V u2
50Hz
--
D4 D1 D3 D2
+
RL uO
-
习惯画法
D1~D2
RL8
第一节 整流电路
9
(二) 工作原理
1.u2正半周时：
+
D1、D3导通,D2、D4 220V
+ u2
截止，RL上得到一 50Hz
个半波电压；D2、 D4承受反向电压。
--
第一节 整流电路
D4 D1 D3 D2
o
第一节 整流电路
D1 D3 D5
io
a +
b
RL uo
C
–
三相变压器：原绕组 接成三角形，副绕组接 成星形。
D2 D4 D6
共阳 极组16
三相电源的三角形联结
第一节 整流电路
复习
A
+–
U AB
–
U CA
B
UU+–BBCC +
C
三相负载的星形联结
A
RA
N
N
RC
RB
B
17
C
三相电路
三相电动势瞬时表示式
第一节 整流电路
u
变压器副边电压 ua ub uC
–u+
D1
a
D3
D5
io
+
o
o 2 t
b
RL uo
c
–
uo 负载电压
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
D2 D4 D6
结论： 在一个周期中，每个二极
管只有三分之一的时间导通 （导通角为120°）。
20
因D1、D3、D5三个二 极管的阴极接在一起，
o
D1D2通 D3D4通
iD
二极管电流iD 二极管承受
o
iD1
uD
iD3
iD2 iD4
的电压uD
o
2U2 uD1uD3 uD2 uD4
ωt ωt ωt
11
第一节 整流电路
（三）定量分析
1.脉动直流电压的平均值
UO
1
0
2U2 sintd (t)
2 2U2
≈0.9U2
2.负载电流的平均值
IO
UO RL
U2 1221.1V 134V 变压器的变压比:
K U1 120 1.64 U 2 134
每变压器电流的有效值为:
I2
U2 RL
122 A 1.53A 80
变压器的容量为:
15
S U2 I2 1.341.53V A 205V A
二、三相桥式整流电路
（一）电路组成
三相变 压器
共阴 极组
o
2 t
第一节 整流电路
–u+
D1 D3 D5
a
io
+
o
b
RL uo
C
–
uo 负载电压
D2 D4 D6
在 t1 ~ t2 期间 共阴极组中：a点电位最高，D1 导通。 共阳极组中：b点电位最低，D4 导通。
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
负载两端的电压为线电压uab 19
UDRM U2m 2U2
13
第一节 整流电路
[例7-1-1]有一额定电压为110V、阻值为80Ω的 直流负载。如采用单相桥式整流电源供电，交流电 压为220V。（1）如何选用整流二极管？（2）求整 流变压器的变压比及容量。
解：（1）变压器副边电压的有效值为UO＝0.9U2 流U2过每U0.个O9 二1.极11管UO的平1.1均1电1流10为V ：122V
+
RL uO
-
2.在u2的负半周：D2、D4导通，D1、D3截止， RL上也得到一个半波电压；D1、D3承受反向电压。
结论：通过RL的电流、电压方向不变，在负
载上得到了大小变化而方向不变的脉动直流电
10
流和电压。
u2,i2
第一节 整流电路
变压器次级 电压u2、i2
o
π
uo,io
2π 3π
ωt
输出uo、io
稳压电路：当电网电压波动或负载变化时， 稳压电路自动维持直流输出电压稳定。
5
一、单相桥式整流电 路二、三相桥式整流电路
整流 电路
单相 三相
第一节 整流电路
单相半波整流电路 单相全波整流电路 单相桥式整流电路
三相半波整流电路 三相全波整流电路 三相桥式整流电路
7
一、单相桥式整流电路
（一）电路组成
1
第一节 整流电路 第二节 滤波电路 第三节 稳压电路 第四节 集成稳压电源
第一节 整流电路
在电子线路和自动控制装置中需要电压非常 稳定的直流电源。
功能： 1.将市电220V转变为直流电。 2.当电网电压变化或负载变化时，保证输出 直流电压稳定。
3
第一节 整流电路
交流 220V50Hz
交流 电压
0.9U 2 RL
3.变压器副边电流有效值
I2＝（1.1～1.3）IO
12
（四）二极管的选择
第一节 整流电路
1.流过二极管平均电流 + + 是负载RL上电流Io的一半 u1 u2
ID
1 2
IO
0.45 U2 RL
--
2.二极管截止时承受的最高反压
D4 D1 D3 D2
+ RL uO
-
就是变压器副边交流电压u2的最大值U2m。 设二极管为理想化，D1 、 D3导通时，视为短路则 截止管D3、 D4与RL、U2并联关系。D3和D4分别承受 反压为U2的振幅值。
脉动直 流电压
有波纹
的脉动直
流电压
直流 电压
变
整
滤
稳
压
流
波
压
半导体直流电源原理方框图 4
各环节作用：
第一节 整流电路
电源变压器：将电网220V或380V的工频交 流电压变换为符合整流需要的电压值。
整流电路：利用二极管的单向导电性将交流 电压变成脉动的直流电压。
滤波电路：利用电容、电感等电路元件的储 能特性，将脉动直流电压变成较恒定的直流电 压。
ID
0.45 U2 RL
0.45 122 A 80
0.686A
每个二极管承受的最大反向电压：
UDRM 2U2 2 122V 173V
查表可知，选用4个整流二极管2CZ11C，其最 14 大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。
第一节 整流电路
（2）考虑变压器副绕组及管子上的压降，变压 器的副边电压大约应高于上面计算值的10%，即：
其阴极电位相同，所以
阳极电位最高者导通；
D2、D4、D6三个二 极管的阳极接在一起，
其阳极电位相同，所以
阴极电位最低者导通。
第一节 整流电路
u ua ub uC
o
2 t
Leabharlann Baidu
uo 负载电压
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
21
第一节 整流电路
在 t1 ~ t2 期间，a点电位最高，D1 导通，D3、 D5承受反向电压而截止；b点电位最低，D4 导 通，并使D2、D6承受反向电压而截止。
第一节 整流电路
相量表示
复习
eA Em sin t
eB Em sin( t 120 ) eC Em sin( t 120 )
EEEACB
E
E
E
0 E
120
120
波形图
e eA eB eC
相量图
.
EC
120° 240° 360°
0
2
120° .
120°
EA
t
120°
.
EB
18
（二）工作原理 变压器副边电压 u ua ub uC
第一节 整流电路
++
220V u2
50Hz
--
D4 D1 D3 D2
+
RL uO
-
习惯画法
D1~D2
RL8
第一节 整流电路
9
(二) 工作原理
1.u2正半周时：
+
D1、D3导通,D2、D4 220V
+ u2
截止，RL上得到一 50Hz
个半波电压；D2、 D4承受反向电压。
--
第一节 整流电路
D4 D1 D3 D2