模拟电子技术基础10章直流稳压电源[1]

（2）D1的最大反向电压
UR＞ 2(U21 U22) 99V
D2、D3的最大反向电压
U R＞2 2U 22 57 V
10.8 电路图所示,求：（1）分别标出uO1和uO2对地的极性 （2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流？ （3）当U21＝U22＝20V时，UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？
二、二极管的选择
二极管的正向平均电流：
I D( AV )
IO( AV )
UO( AV ) RL
0.45U2 RL
二极管承受的最高反向电压：
URmax 2U2
二极管的选择： IF
1.1IO( AV )
1.1
2U 2
RL
U R 1.1 2U 2
单相半波整流电路优缺点：
单相半波整流电路简单易行，所用二极 管数量少。但是由于它只利用了交流电压 的半个周期，所以输出电压低，交流分量 大（即脉动大），效率低。因此，这种电 路仅适用于整流电流较小、对脉动要求不 高的场合。
(1)求解Ｒ的取值范围.
(2)若R=250Ω,则稳压系数和输出电阻各为多少?
解 : Rmax
U Lmin U Z I Z I Lmax
15 6 103 5 20
360
Rmin
U Lmax U Z I ZM I Lmin
15 6 103 180 40 10
限流电阻R
UI = UR UO
I R = IO + IDZ
IZ
I DZ
I ZM时，U
稳定
O
10.4.2 工作原理
(1) 当输入电网电压变化时
Ui
Uo
UZ
IDZ
IR
Uo (2)当负载变化时
RL变化 Uo Uo
UR
电网电压变化时,通过限流电阻R上电压变化来
抵消UI的变化，使UO不变。
IDZ
IR
UR
负载变化时,通过限流电阻R上电压不变，即IDZ变化＝IL变化，使UO不变。
整流平均电压和最高反向工作电压至少为多少？
解：1。负载上电压平均值：
UO( AV ) 0.9U2 0.9 30 27V
负载上电流平均值：IO( AV )
0.9U 2 RL
27 100
0.27 A
2。二极管承受的最高反向电压：
URmax 1.1 2U2 1.11.414 30 46.7V 二极管流过的最大整流平均电流：
２．脉动系数
S 1 4RLC 1 T
３．二极管的导通角
每只二极管的导通角小于π 整流管导电时间越短
冲激电流越大 选用大容量的整流管， 一般最大整流平均电流大于负载电流的２－－３倍
设计题： 如图， 要求输出电压平均值UO( AV） 15V， 负载电流平均值 I L( AV） 100mAU O( AV） 1.2U 2.试问：1、 滤波电容的大小 2、 考虑到电网电压的波动范围为 10%， 滤波电容的耐压值。
RL
Uo -
+
+Байду номын сангаас
U Lmax U Z Rmin
I Lmin
I ZM
Rmin
U Lmax U Z I ZM I Lmin
所以： Rmin < R Rmax
例题:电路如图,已知UI=15V,负载电流为10~20mＡ，稳压管的稳定电压ＵＺ＝６Ｖ， 最小稳定电流ＩＺ＝５mＡ，最大稳定电流ＩＺＭ＝４０mＡ．动态电阻为１５Ω．
S UO1M 0.67 UO( AV )
四、二极管的选择
二极管的正向平均电流：
I D( AV )
IO( AV ) 2
0.45U2 RL
二极管承受的最高反向电压：
URmax 2U2
二极管的选择：I F
1.1IO( AV ) 2
1.1
2U2
RL
U R 1.1 2U2
• 优点： 在相同的变压器副边电压下，对二极管的 参数要求是一样的，并且还具有输出电压 高、脉动小。应用广泛。
3.限流电阻的选择:
Rmax
UIm in U Z I Z I Lmax
所以：
Rmin
UImax U Z I ZM I Lmin
Rmin < R Rmax
限流电阻的计算
（1）当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二 极管的电流最小。由此可计算出稳压电阻的最大值。即
I
+
+
Ui -
+
R Uz
(4）当U21＝18V，U22＝22V时，画出uO1、uO2的波形； 并求出UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？
解： （1）均为上“＋”、下“－ （2）均为全波整流。 (3) UO1（AV）＝－UO2（AV）
≈0.9U21＝0.9U22＝18V
（4） UO1（AV）＝－UO2（AV） ≈0.45U21＋0.45U22＝18V
IZ
Dz
+
IL +
RL
Uo -
+
U Lmin U Z Rmax
I Lmax
IZ
Rmax
U Lmin U Z I Z I Lmax
（2）当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极
管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电
阻的最小值。即
I R Uz
+
+
+
IZ
IL +
Ui
Dz
-
2、输出电阻 稳压管稳压电路的交流等效电路
Ro
UO IO
UI 常 数
R // rZ rZ (R rZ )
RO表明负载电阻对稳压性能的影响。
其值越小，输出电压变化越小。
10.4.4 电路参数的选择
1.稳压电路输入电压的选择: U I (2 ~ 3)UO 设计时用到
2.稳压管的选择:
UZ UO I ZM I Z I Lmax I Lmin I ZM I Lmax I Z
万别。 • 最重要的大石头一定要排在第一位。
第十章 直流稳压电源
整流电路 滤波电路 稳压电路
10.1 直流电源的组成及各部分的作用
u1
整 u2 流 u3
滤 波 u4
稳 压 uo
电
电
电
路
路
路
• 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uo的
• 缺点： 二极管数量，损耗较大。
利用桥式整流电路实现正、负电源
u2正半周时: u2负半周时：
D1 、D3导通， D2、D4截止 D2、D4 导通， D1 、D3截止
例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V， 负载电阻为100Ω，试问：
（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。 （2）电网电压波动范围是±10%，二极管承受的最大
+ –
~+~-
u2 –
+ uL
二、工作原理：
u2正半周时:
D1 、D3导通， D2、D4截止
u2负半周时：
D2、D4 导通， D1 、D3截止
三、输出电压平均值和输出电流平均值
UO( AV
)
1
0
2U2 sinwtd（t）
2
2U 2
0.9U2
IO( AV )
UO( AV ) RL
0.9U2 RL
Uo
输出电压平均值UO（AV） 输出电流平均值IL（AV） 二极管的平均电流ID（AV）
所承受的最大反向电压UR
UO(AV) 0.9U 2
I L(AV)
0.9U 2 RL
ID
0.45U 2 RL
UR 2 2U2
10.2.2 单相桥式整流电路
一、组成：由四个二极管组成桥路
习惯画法 简化画法
集成硅整流桥：
作业：10.5------10.8
10.3 滤波电路
10. 3. 1 电容滤波电路
组成: 在桥式整流电路与负载间并联电容
工作原理:利用电容的 充放电,使输出电压平滑.
u2＜ uC时：二极管截止，C放电 u2＞ uC时：二极管导通，C充电
ab.bc段,D1,D3导通;
cd段,D1,D3截止.
滤波效果:输出电压变得平滑,且输出值提高.取决于放电时间，Ｒ．Ｃ愈大， 输出电压愈平滑，平均值愈大．
例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V， 负载电阻为100Ω，试问：
（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。 （2）电网电压波动范围是±10%，二极管承受的最大
反向电压和流过的最大电流平均值各为多少？
解：1。负载上电压平均值：
UO(AV ) 0.45U2 0.45 30 13.5V
解： 因为：UＯ（ＡＶ）=1.2U2
RLC
≥(3
~
5) T 2
RL
UO( AV ) I L( AV )
150则C
(3 ~ 5) 1 • 1 50 2 150
≈200 ~
333F
U2
=
UO( AV ) 1.2
= 12.5V
U > 1.1 2U2 ≈19.5V
实际可选取容量３００μＦ／２５Ｖ的电容作滤波电容
IF
1.1IO( AV ) 2
1.1 0.27 2
0.15A
10.7 电路如图所示，变压器副边电压有效值U21＝50V，U22＝20V。试问： （1）输出电压平均值UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？ （2）各二极管承受的最大反向电压为多少？ 解：（1）两路输出电压分别为 UO1≈0.45（U21＋U22）＝31.5V UO2≈0.9U22＝18V
10.4.3 稳压电路的性能指标
常用以下参数来说明稳压电源的质量：
1、稳压系数：输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比
S
UO / UO UI / UI
RL 常 数
UO •UI UI •UO
RL 常 数
rZ rZ
R
UI UZ
稳压管稳压电路的交流等效电路
Sr表明电网电压波动的影响。 其值越小，输出电压变化越小。
负载上电流平均值：IO( AV )
0.45U 2 RL
13.5 100
0.135 A
2。二极管承受的最高反向电压：
URmax 1.1 2U2 1.11.41430 46.7V
二极流过的最大平均电流：
I D( AV ) 1.1IO( AV ) 1.1 0.135 0.15 A
全波整流电路
U2
2U 2 2 2U 2 2 2U 2 +– +– +–
+– 2 2U2
+– 2 2U2
10.3.2 电感滤波电路
组成: 在桥式整流电路与负载间串联电感L。
L
+
4
+
D4
D1
+
220V u1
u2 3
1
D3
D2
+
2
RL u L -
+
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上
对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在电感上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
倍压整流电路
二倍压整流电路
P
2 2U 2
2U 2
分析时的两个要点：设①负载开路，②电路进入稳态。 u2正半周C1充电：A→D1→C1→B，最终
UC1 2U2 u2负半周，u2加C1上电压对C2充电：P→D2→C2→A，最终
UC2 2 2U2
倍压整流电路
多倍压整流电路
从不同端点可引出所需的多倍压直流输出。
输出电压平均值: UO(AV)=0.9U2
优点:输出电压平滑,脉动小,导通角接近π,二极管寿命增长.
复式滤波电路
为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合 起来使用。
各种滤波电路性能的比较
10.4 稳压管稳压电路
10.4.1稳压电路的组成
引入:整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动, 随着负载电阻的变化而变化,则采取稳压措施.
2U 2
0.45U 2
2。输出电流平均值Io ：
IO( AV )
UO( AV ) RL
0.45U 2 RL
脉动系数S： 整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值之比。
S UO1M UO( AV )
单相半波整流电路
S UO1M U2 / 2 1.57
UO( AV )
2U2 /
查电路书的傅利叶级数的基波
生命中的大石头
• 时间管理专家为学生上课 • 做个小测验－－瓶子 • 在瓶子中放拳头大小的石头，问“瓶子满了吗？” • 在瓶子中砾石，问“瓶子满了吗？” • 在瓶子中沙子，问“瓶子满了吗？” • 在瓶子中水，问“瓶子满了吗？” • 同样的空间，放置东西先后顺序不同，结局就大
相径庭 • 同样的时间，工作安排的顺序不同，结果也千差
稳定。
10.2 整流电路
10.2.1 整流电路的分析方u法2 及其基本参数
1.单相半波整流电路
0
2
3
t 4
uL
u2 >0 时: 二极管导通，uL=u2 uD u2<0时: 二极管截止, uL=0
主要参数：
1。单相半波整流电路输出电压平均值
1
UO( AV ) 2 0
2U2 sin wtd（t）
RLC不同时的uO的波形
主要参数：
一般取： RLC
１．输出电压平均值
(3
5)
T 2
(T:电源电压的周期)
近似估算: UＯ（ＡＶ）=1.2U2
为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择 滤波电容的容量满足RLC=（3～5）T／2的条件。
由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为 ±10％，电容的耐压值应大于 1.1 2U2。在半波整流电路 中，为获得较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。