最新电子技术基础第五章直流稳压电源电路教学讲义ppt课件
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~+~-
u2 –
+ uL
5.2 滤波电路
滤波原理: 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。
有电感滤波的整流电路
L
u1
u2
RL u0
（1）滤波原理:
对直流分量( f=0):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
XL上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。 当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
U0=0.9U2
u1
u2
L RL u0
解：由公式可知，变压器次级电压的有效值为
U2U 0.90 101.9V012V2
流过每一只整流二极管的平均电流为：
ID1 2IL1 23A1.5A
每一只整流二极管承受的最高反向电压为：
U RM 2 U 22 1V 2 1 2.7 5 V2
例：一个纯电阻负载单相桥式整流电路接好以后， 通电进行实验，一接通电源，二极管马上冒烟 了，试分析产生这种现象的原因。
U L 0.9u2
IL= UL /RL =0.8 u2 / RL
（3）流过二极管的平均电流：
ID = IL/2
uD
D1
பைடு நூலகம்
1
2
t
·
·
u2
+ R L uL
－
0 2
220 V
·
u2
1
2
D2
（4）二极管承受的最高反向电压：
URM2 2u2
桥式全波整流电路
（1）组成：由四个二极管组成桥路
+
+
4
+ D4
D1
1、变压器次级电压的有效值U2； 2、滤波电容C的耐压值和电容量。
解：（1）桥式整流电容滤波电路的输出电压为U0=1.2U2 则U2=12.5V
（2）当负载空载时，电容器承受最大电压，所以电容器 的耐压值为 Ucm 2U2 212.5V17.7V
电容器的电容量 RLC应 满 3~5足 T 2，取
可选取470FRL/2C5V的2T电，解，电1f容,因 。 此 C2RTL 400F
（2）电感滤波的特点:
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比 较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺 点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
其他滤波电路
为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合 起来使用。
1.LC滤波电路
L
+
+
+
+
u i
C
u o
电子技术基础第五章直流稳压 电源电路
5.1 直流稳压电源的基本组成
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
稳定。
5.1 整流电路
半波整流电路组成： 电源变压器、整流二极管、负载
u2
+
220V u1
D
1
2
+0
+ iL
u2
+
RL
u uL L
+ –
–
-
+
+
u2 >0 时: 二极管导通，uL=u2 uD
u2<0时: 二极管截止, uL=0
可见，交流电变化一周，有半周二极管导通，而 另外半周截止，负载RL上输出的电压波形为方向 不随时间变化，大小随时间变化的脉动直流电。
因为输入电压变化一周而负载上仅有半周输出， 故称为半波整流
2
3
t 4
全波整流电压波形
·
220 V
D1
1
2
·
u2
RL
·
u2
1
2
D2
u2
+0
uL －
uL
uD1
uD2
2
3
t 4
主要参数：
D1
1
2
·
IL
·
u2
RL
220 V
·
u2
1
2
D2
（2）输出电流平均值IL ：
uL
t
+
u L 0 2
－
（1）输出电压平均值UL：
5.2 滤波电路
电容滤波
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
4
D1
1
C
D2
2
+
+
RLuL
-
+
（1）空载（RL=∞）时：
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
u2＞ uC时：
u2
二极管导通，C充电
2
4
uL uC 2u2
uc
+
D1
+
1
C
u L
D2
-
+
u2＜ uC时： 二极管截止，C放电。 uL 由于RL=∞，无放电回 路，所以uC保持。
UL(平均值)愈大
一般取：
T RLC(35)2
iD
(T:电源电压的周期)
近似估算: UL=1.2U2
纯电阻负载时，I2=1.52IL
(b) 流过二极管瞬时电流很大 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大
uc= uL
RLC 较大
t
t
例：单相桥式整流电容滤波电路如图所示，已知 输出电压U0=15V，RL=100 ，电源频率 f=50HZ.试计算：
+
220V u1
u2 3
– D3
1
RLuL
D2
2
+
-
+
（2）工作原理：
u2正半周时:
u2
D1 、D3导通， D2、D4截止uL
t t
u2负半周时： D2、D4 导通， D1 、D3截止
+
220V u1
+
D4
u2 3
+ D3
2
4
D1
1
D2
+
+
RL
u L
-
+
u2
t
uL
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：UL=0.8u2 输出电流平均值:IL= UL/RL =0.8 u2 / RL
流过二极管的平均电流：ID=IL/2 二极管承受的最大反向电压： URM= 2u2
+
4
+ u2
D4
D1
+
t
u2 3
D3
1
RL u L uL
D2
t
+
2
-
+
例：某电阻性负载，它需要一个直流电压为110V，直 流电流为3A的供电电源，现采用桥式整流电路，试 求变压器次级电压的有效值U2，并根据计算结果选择 整流二极管型号。
t uc=uL
t
（2）接入RL（且RLC较大）时
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
4
D1
1
D2
uc C
2
u2
u2＞ uC时：
二极管导通，C充电
u2＜ uC时：
iD
二极管截止，C放电。
+
+
RLuL
-
+
uc=
uL
t
二极管中 的电流
t
电容滤波电路的特点：
(a) UL与RLC的 关系：
RLC 愈大 C放电愈慢 u2
分析：二极管冒烟说明流过二极端管电流太大。 从电源变压器次级与二极管负载构成的回路看， 出现大电流的主要原因有两方面：
1、首先看负载有没有短路。如果负载短路，变 压器次级电压U2经过二极管构成通路，二极管 因过流烧坏。
2、如果负载确实没有短路，那就要看四臂桥路 中整流管是否接反。
集成硅整流桥：
+ –
u2 –
+ uL
5.2 滤波电路
滤波原理: 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。
有电感滤波的整流电路
L
u1
u2
RL u0
（1）滤波原理:
对直流分量( f=0):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
XL上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。 当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
U0=0.9U2
u1
u2
L RL u0
解：由公式可知，变压器次级电压的有效值为
U2U 0.90 101.9V012V2
流过每一只整流二极管的平均电流为：
ID1 2IL1 23A1.5A
每一只整流二极管承受的最高反向电压为：
U RM 2 U 22 1V 2 1 2.7 5 V2
例：一个纯电阻负载单相桥式整流电路接好以后， 通电进行实验，一接通电源，二极管马上冒烟 了，试分析产生这种现象的原因。
U L 0.9u2
IL= UL /RL =0.8 u2 / RL
（3）流过二极管的平均电流：
ID = IL/2
uD
D1
பைடு நூலகம்
1
2
t
·
·
u2
+ R L uL
－
0 2
220 V
·
u2
1
2
D2
（4）二极管承受的最高反向电压：
URM2 2u2
桥式全波整流电路
（1）组成：由四个二极管组成桥路
+
+
4
+ D4
D1
1、变压器次级电压的有效值U2； 2、滤波电容C的耐压值和电容量。
解：（1）桥式整流电容滤波电路的输出电压为U0=1.2U2 则U2=12.5V
（2）当负载空载时，电容器承受最大电压，所以电容器 的耐压值为 Ucm 2U2 212.5V17.7V
电容器的电容量 RLC应 满 3~5足 T 2，取
可选取470FRL/2C5V的2T电，解，电1f容,因 。 此 C2RTL 400F
（2）电感滤波的特点:
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比 较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺 点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
其他滤波电路
为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合 起来使用。
1.LC滤波电路
L
+
+
+
+
u i
C
u o
电子技术基础第五章直流稳压 电源电路
5.1 直流稳压电源的基本组成
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
稳定。
5.1 整流电路
半波整流电路组成： 电源变压器、整流二极管、负载
u2
+
220V u1
D
1
2
+0
+ iL
u2
+
RL
u uL L
+ –
–
-
+
+
u2 >0 时: 二极管导通，uL=u2 uD
u2<0时: 二极管截止, uL=0
可见，交流电变化一周，有半周二极管导通，而 另外半周截止，负载RL上输出的电压波形为方向 不随时间变化，大小随时间变化的脉动直流电。
因为输入电压变化一周而负载上仅有半周输出， 故称为半波整流
2
3
t 4
全波整流电压波形
·
220 V
D1
1
2
·
u2
RL
·
u2
1
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D2
u2
+0
uL －
uL
uD1
uD2
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t 4
主要参数：
D1
1
2
·
IL
·
u2
RL
220 V
·
u2
1
2
D2
（2）输出电流平均值IL ：
uL
t
+
u L 0 2
－
（1）输出电压平均值UL：
5.2 滤波电路
电容滤波
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
4
D1
1
C
D2
2
+
+
RLuL
-
+
（1）空载（RL=∞）时：
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
u2＞ uC时：
u2
二极管导通，C充电
2
4
uL uC 2u2
uc
+
D1
+
1
C
u L
D2
-
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u2＜ uC时： 二极管截止，C放电。 uL 由于RL=∞，无放电回 路，所以uC保持。
UL(平均值)愈大
一般取：
T RLC(35)2
iD
(T:电源电压的周期)
近似估算: UL=1.2U2
纯电阻负载时，I2=1.52IL
(b) 流过二极管瞬时电流很大 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大
uc= uL
RLC 较大
t
t
例：单相桥式整流电容滤波电路如图所示，已知 输出电压U0=15V，RL=100 ，电源频率 f=50HZ.试计算：
+
220V u1
u2 3
– D3
1
RLuL
D2
2
+
-
+
（2）工作原理：
u2正半周时:
u2
D1 、D3导通， D2、D4截止uL
t t
u2负半周时： D2、D4 导通， D1 、D3截止
+
220V u1
+
D4
u2 3
+ D3
2
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D1
1
D2
+
+
RL
u L
-
+
u2
t
uL
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：UL=0.8u2 输出电流平均值:IL= UL/RL =0.8 u2 / RL
流过二极管的平均电流：ID=IL/2 二极管承受的最大反向电压： URM= 2u2
+
4
+ u2
D4
D1
+
t
u2 3
D3
1
RL u L uL
D2
t
+
2
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例：某电阻性负载，它需要一个直流电压为110V，直 流电流为3A的供电电源，现采用桥式整流电路，试 求变压器次级电压的有效值U2，并根据计算结果选择 整流二极管型号。
t uc=uL
t
（2）接入RL（且RLC较大）时
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
4
D1
1
D2
uc C
2
u2
u2＞ uC时：
二极管导通，C充电
u2＜ uC时：
iD
二极管截止，C放电。
+
+
RLuL
-
+
uc=
uL
t
二极管中 的电流
t
电容滤波电路的特点：
(a) UL与RLC的 关系：
RLC 愈大 C放电愈慢 u2
分析：二极管冒烟说明流过二极端管电流太大。 从电源变压器次级与二极管负载构成的回路看， 出现大电流的主要原因有两方面：
1、首先看负载有没有短路。如果负载短路，变 压器次级电压U2经过二极管构成通路，二极管 因过流烧坏。
2、如果负载确实没有短路，那就要看四臂桥路 中整流管是否接反。
集成硅整流桥：
+ –