电子技术课件-直流稳压电源
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电子技术
鹰潭职业技术学院江铜校区
电子技术
张振英
2015年5月
电子技术 第六章：直流稳压电源
一、本章主要内容 1、整流电路 3、稳压电源
2、滤波电路 4、单相可控整流电路
二、本章学习要点
1、直流稳压电源电路的基本组成及其工作原理 2、集成稳压器的特点、性能指标及其应用电路 3、单相半控及单相桥式可控整流电路的构成及工作原理
u <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电， uC按指数规律下降， uo= uC 。
二极管承受的最高反向电压为 UDRM 2 2U 。
电子技术
6.2.1 电容滤波电路
4. 电容滤波电路的特点
(1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。
RLC 越滑。
方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。
6.2.1 电容滤波电路
1. 电路结构
3. 工作波形
a D i io
u
2U
+ u
+ C
ic RL
+ uo =
uC
O
t
–
– uo
b
2U
2. 工作原理
O
t
u >uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的 同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC 。
整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流
等。 分析时可把二极管当作理想元件处理：
二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
电子技术
1、单相半波整流电路
uD Ｖ
u2 2U 2
o
-
+
uL
~
uuu222
+
iF
RL
uL –
2U 2
o
u2 2U2 sint
iF=iL
1） 整流输出电压平均 U L 0.45U 2
值 2） 二极管平均电流
ID
I0
0.45U2 RL
o
3） 二极管最大反向电 压
U Rm
2U 2
优点：结构简单，使用元件少
缺点：输出电压脉动小，电源利用率低
uD o
2U 2
2 3 t
2 3 t
2 3
t
2 3
D1
+ io
RL
uo
D2
-
⑴ D2开路：相当于半波整流， Uo=0.45U2 ⑵ D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子 ⑶ D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子
电子技术
6.2 滤波电路
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流， 其中既有直流成份又有交流成份。
滤波原理：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, 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。
t
电子技术 2、单相桥式整流电路 u2
2U 2
（1） 工作原理
输入正半周
o
V4
u1
u2
V3
V1
RL
V2
iL +
2U 2 uL
uL
o
输入负半周
iF=iL
V4
V1
iL
o
u1
u2
V3
+
V2
RL uL
uD1
o
2U2
2 3 t
2 3 t 2 3 t
2 3
t
电子技术
u
的体积小、成本低。
–
R
++ + u C1 C2 RL
解:
输出电压平均值
Vo 0.9V2 0.9 30 27V
输出电流平均值
IL
Vo RL
27 100
0.27A
电子技术
6.1 整流电路
（2）当电网电压波动范围为±10%，二极管的最大整 流平均电流ID与最高反向工作电压VRM至少应选取多少？
解:
二极管的最大整流平均电流ID应满足
ID
简化画法
习惯画法
+
~
u2
iL
+ RL uL
桥式整流电路的优点：
(1) 输出直流电压高； (2) 脉动较小；（半波S=1.57，全波S=0.67 (3) 二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。
电子技术
6.1 整流电路
例：在桥式整流电路中，已知变压器副边电压有效值 V2=30V，负载电阻RL=100Ω，求： （1）输出电压与输出电流平均值各是多少？
为了得到比较平直的输出电压
一般取τ
RLC
(3
5)
T 2
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）
当负载RL 开路时，UO 2U
电子技术
6.2.2 其它形式的滤波电路
1、 电感滤波
+
~
u2
L RL
当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化, 使负载电流和电压的脉动减小。
2、单相桥式整流电路
⑵ 输出平均电压Uo
1
22
Uo 0 2U2 sintdt U2 0.9U2
输出平均电流 Io
Uo RL
0.9U 2 RL
⑶ 二极管的选择
1 二极管上的平均电流： ID 2 Io
二极管上的最高反向电压： UDRM 2U2
电子技术
2、单相桥式整流电路
电子技术 第六章：直流稳压电源
将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。
组成框图
变压器
整流
滤波
稳压
电 网 电 压
u O 220 V
u
u
u
tO
tO
tO
t
降压：合适 单向(直流) 滤除脉动:
的交流电压 脉动电压 平滑直流
负 载
u
O
t
进一步消
除纹波
电子技术
6.1 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。
对直流分量: XL=0 ，L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L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流 电压。
整流后的输出电压：
直流分量被电感L 短路 交流分量主要降在L 上
负载电流越大，电感量越大，滤波效果越好
电子技术
6.2.2 其它形式的滤波电路
2. LC-Г型滤波电路
+
~
u2
L
C
RL
LC滤波适合于电流较大、要求输出 电压脉动较小的场合，用于高频时更为 合适。
电子技术 6.2.2 其它形式的滤波电路 L
3、 形 LC 滤波器
+
滤波效果比LC滤 ~
u
波器更好，但二极
–
管的冲击电流较大。
++ + u C1 C2 RL
–o
4、 形 RC 滤波器
+
比 形 LC 滤波器 ~
IL 2
IL 2
10%
1.1I L 2
0.149A
二极管的最高反向电压VRM应满足
VRM 1.1 2V2 1.1 2 30 46.7V
电子技术
问题与讨论
单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会 发生什么问题？
Tr a
u1
o
t
D4 u2
D3 b
鹰潭职业技术学院江铜校区
电子技术
张振英
2015年5月
电子技术 第六章：直流稳压电源
一、本章主要内容 1、整流电路 3、稳压电源
2、滤波电路 4、单相可控整流电路
二、本章学习要点
1、直流稳压电源电路的基本组成及其工作原理 2、集成稳压器的特点、性能指标及其应用电路 3、单相半控及单相桥式可控整流电路的构成及工作原理
u <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电， uC按指数规律下降， uo= uC 。
二极管承受的最高反向电压为 UDRM 2 2U 。
电子技术
6.2.1 电容滤波电路
4. 电容滤波电路的特点
(1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。
RLC 越滑。
方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。
6.2.1 电容滤波电路
1. 电路结构
3. 工作波形
a D i io
u
2U
+ u
+ C
ic RL
+ uo =
uC
O
t
–
– uo
b
2U
2. 工作原理
O
t
u >uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的 同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC 。
整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流
等。 分析时可把二极管当作理想元件处理：
二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
电子技术
1、单相半波整流电路
uD Ｖ
u2 2U 2
o
-
+
uL
~
uuu222
+
iF
RL
uL –
2U 2
o
u2 2U2 sint
iF=iL
1） 整流输出电压平均 U L 0.45U 2
值 2） 二极管平均电流
ID
I0
0.45U2 RL
o
3） 二极管最大反向电 压
U Rm
2U 2
优点：结构简单，使用元件少
缺点：输出电压脉动小，电源利用率低
uD o
2U 2
2 3 t
2 3 t
2 3
t
2 3
D1
+ io
RL
uo
D2
-
⑴ D2开路：相当于半波整流， Uo=0.45U2 ⑵ D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子 ⑶ D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子
电子技术
6.2 滤波电路
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流， 其中既有直流成份又有交流成份。
滤波原理：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, 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。
t
电子技术 2、单相桥式整流电路 u2
2U 2
（1） 工作原理
输入正半周
o
V4
u1
u2
V3
V1
RL
V2
iL +
2U 2 uL
uL
o
输入负半周
iF=iL
V4
V1
iL
o
u1
u2
V3
+
V2
RL uL
uD1
o
2U2
2 3 t
2 3 t 2 3 t
2 3
t
电子技术
u
的体积小、成本低。
–
R
++ + u C1 C2 RL
解:
输出电压平均值
Vo 0.9V2 0.9 30 27V
输出电流平均值
IL
Vo RL
27 100
0.27A
电子技术
6.1 整流电路
（2）当电网电压波动范围为±10%，二极管的最大整 流平均电流ID与最高反向工作电压VRM至少应选取多少？
解:
二极管的最大整流平均电流ID应满足
ID
简化画法
习惯画法
+
~
u2
iL
+ RL uL
桥式整流电路的优点：
(1) 输出直流电压高； (2) 脉动较小；（半波S=1.57，全波S=0.67 (3) 二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。
电子技术
6.1 整流电路
例：在桥式整流电路中，已知变压器副边电压有效值 V2=30V，负载电阻RL=100Ω，求： （1）输出电压与输出电流平均值各是多少？
为了得到比较平直的输出电压
一般取τ
RLC
(3
5)
T 2
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）
当负载RL 开路时，UO 2U
电子技术
6.2.2 其它形式的滤波电路
1、 电感滤波
+
~
u2
L RL
当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化, 使负载电流和电压的脉动减小。
2、单相桥式整流电路
⑵ 输出平均电压Uo
1
22
Uo 0 2U2 sintdt U2 0.9U2
输出平均电流 Io
Uo RL
0.9U 2 RL
⑶ 二极管的选择
1 二极管上的平均电流： ID 2 Io
二极管上的最高反向电压： UDRM 2U2
电子技术
2、单相桥式整流电路
电子技术 第六章：直流稳压电源
将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。
组成框图
变压器
整流
滤波
稳压
电 网 电 压
u O 220 V
u
u
u
tO
tO
tO
t
降压：合适 单向(直流) 滤除脉动:
的交流电压 脉动电压 平滑直流
负 载
u
O
t
进一步消
除纹波
电子技术
6.1 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。
对直流分量: XL=0 ，L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L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流 电压。
整流后的输出电压：
直流分量被电感L 短路 交流分量主要降在L 上
负载电流越大，电感量越大，滤波效果越好
电子技术
6.2.2 其它形式的滤波电路
2. LC-Г型滤波电路
+
~
u2
L
C
RL
LC滤波适合于电流较大、要求输出 电压脉动较小的场合，用于高频时更为 合适。
电子技术 6.2.2 其它形式的滤波电路 L
3、 形 LC 滤波器
+
滤波效果比LC滤 ~
u
波器更好，但二极
–
管的冲击电流较大。
++ + u C1 C2 RL
–o
4、 形 RC 滤波器
+
比 形 LC 滤波器 ~
IL 2
IL 2
10%
1.1I L 2
0.149A
二极管的最高反向电压VRM应满足
VRM 1.1 2V2 1.1 2 30 46.7V
电子技术
问题与讨论
单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会 发生什么问题？
Tr a
u1
o
t
D4 u2
D3 b