模拟电子技术之直流电源

IZ
UR
UO=UI UR UO 基本不变
➢内阻和稳压系数的估算
✓内阻 Ro
Ro
ΔUO ΔIo
rZ
/ /R
rZ
✓稳压系数 Sr
当 rZ << RL ， rZ << R 时，
Δ UO
rZ R
Δ
U
I
所以
Sr
ΔUO ΔUI
/ UO /UI
rZ R
UI UO
➢限流电阻的选择
IR
✓ 当电网电压最高和负载电 + 流最小时，IZ 的值最大，此时 UI IZ 不应超过允许的最大值，即 -
R IZ
IL
+
VDZ
RL UO -
UImax UZ R
ILmin
IZmax
或： R UImax UZ I Zmax ILmin
✓ 当电网电压最低和负载电流最大时，IZ 的值最小，此 时 IZ 不应低于其允许的最小值，即
UImin UZ R
ILmax
IZmin
或： R UImin UZ I Zmin ILmax
第10章 直流电源
本章主要内容
10.1 直流电源的组成 10.2 单相整流电路 10.3 滤波电路 10.4 倍压整流电路（自学） 10.5 硅稳压管稳压电路 10.6 串联型稳压电路 10.7 集成稳压器
10.1 直流电源的组成
直流电源：能量转换电路，将220V（或380V） 50Hz的交流电转换为直流电。
uo
变压器利用率低；
0
变压器电流含有直流成分， uD
容易饱和。
0
只能用在输出电流较小，
要求不高的场合。
2 U2sinωt
2π
π
3π
2 U2
ωt 2 U2
RL ωt
2 U2 ωt
ωt 2 U2
单相桥式整流电路
+ VD4
+
u1
-
u2
VD1 + io
-
VD2
VD3 uo RL
-
桥式整流电路
+
+
u-1
u2
10.6 串联型稳压电路
调整管
采样电路
VT
+ u2
+ R
+ UI C
- UF R'2 R1
A +
R"2 R2
iL + RL Uo
-
- VDZ
R3
-
基准电压
放大电路
工作原理
VT +
+ u2
R + UI C
- UF R'2 R1
A +
R"2 R2
-
- VDZ
R3
iL + RL Uo
-
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。
电容C通过RL放电， uc按指数
规律下降，时间常数 = RLC
时间常数 = RLC
uo= uC 2 U2
RLC大
RLC = ∞
RLC小
0
ωt
RLC (3 ~ 5)T / 2 T为电网交流电压的周期。
此时 UO(AV)≈1. 2U2
适用于小电流负载
-
VD1
+
+
u-1
u- 2
VD4
+
uo RL -
+ VD3
RL uo
VD2
-
+-
u2
+ VD4
+
u- 1
u2
-
-+
VD2
VD1
0
+
VD3 uo -
ioiD1/ iD2 RL 0
iD3/ iD4
0
io
u2 正半周内， VD1、VD2 电，VD3、VD4 截止；
导
0 uo
u2 负半周时，VD3、VD4
+
+ u-1
u2
-
RRL接L未入接（且入R时LC较大）时 u2
VD4 VD2
充电
0
uO= uC
t1 π
2π 3π
充电结束
VD1
+ VD3 C
iC
+ uo
-
io RL
4π 5π
没 时ω有 的t 电 输容 出 波形
0
放电
ωt
u2
0 t1 π
2π 3π
4π 5π
ωt
0
ωt
u2上升， u2大于电容上 的电压uc，u2对电容充电
io = iD =
u2 RL
uo = u2 uD = 0
uo
0
uD
u2负半周内： uo = 0
0
io = iD = 0
uD = u2
2 U2sinωt
2π
π
3π
2 U2
ωt 2 U2 RL
ωt
2 U2 ωt
ωt 2 U2
优点:
u2
结构简单，所用元件少； 0
缺点：
io= iD
输出波形脉动大；
0
直流成分比较低；
电感滤波电路
+ VD4
+
u-1
u2
VD1
L
A
+
-
VD2
VD3
uo RL
-
UO(AV) UO (AV) 0.9U 2
适用于大电流负载
复式滤波电路
➢ LC 滤波电路
+
A
L
u2
+
-
+
C
uo RL
-
UO(AV) UO (AV) 0.9U 2
适用于各种场合
➢ LC-∏形滤波电路
+
AL
u2
+
-
+ C1
+ C2
uo RL
-
U U 1.2U
O(AV)
O(AV)
2
适用于小电流负载
➢RC –П形滤波ห้องสมุดไป่ตู้路
+
u′o R
u2
+
-
+
+
C1
C2 uo RL
-
U U 1.2U
O(AV)
O(AV)
2
适用于小电流负载
10.5 硅稳压管稳压电路
整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因： ·负载变化； ·电网电压波动。
改变电压 值，通常 为降压
半波整流
交流变 脉动的 直流
全波整流
减小 脉动
1) 负载变化输出 电压基本不变； 2) 电网电压变化 输出电压基本不 变。
在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电 网电压波动±10％，且负载有一定的变化范围。
10.2 单相整流电路
单相半波整流电路
u2
0
io= iD
0
u2正半周内：
22
U2
0.9U 2
➢脉动系数 S
uo
2U 2
(2 π
4 3π
cos
2t
4 15π
cos
4t
4 35π
cos
6t
)
uo
2U 2
(2 π
4 3π
cos
2t
4 15π
cos
4t
4 35π
cos
6t
)
S UO1m
42 3π
U
2
0.67
U O(AV)
2π2 U2
➢二极管正向平均电流 ID(AV)
0
uD1
导电，VD1、VD2截止。
0
2π
2 U2
π
3π
ωt
2U2
RL
2 U2
ωt
RL
2Uω2 t
RL
ωt
2U2
ωt
2U2
ωt
整流电路的主要参数
以单相桥式整流电路为例 uo
2U2
0
➢输出直流电压 UO(AV)
π
2π 3π
ωt
1
UO(AV) 2
2
0 uod(t)
1
UO(AV) 0
2U 2sin td(t )
➢主要指标
✓内阻 Ro ✓稳压系数 Sr
Ro
ΔUO ΔIO
UI 常数
Sr
ΔUO /UO ΔUI /UI
ΔUO RL 常数 Δ UI
UI UO
RL 常 数
➢电路组成和工作原理
稳压原理：
✓UI 不变，RL 减小
RL
IL
UR
UO
IZ
IR=IL+IZ UO 基本不变
✓ RL 不变， UI 升高
UI
UO
I D(AV)
Io(AV) 2
0.45U2 RL
➢二极管最大反向峰值电压 URmax URmax 2U2
10.3 滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点:
C
RL
L RL
电容滤波电路
+ VD4
VD1
+
u1 -
u2
+ io
-
VD2
+ VD3 C iC uo RL
-
➢工作原理