直流稳压电源课件
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* 10.1.3 倍压整流电路
直流稳压电源
4
整流电路的任务
把交流电压转变为直流脉动的电压。
完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，因此 二极管是构成整流电路的关键元件。
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、 桥式和倍压整流等。
当u2正半周时， D1导通， D2截止。 当u2负半周时， D2导通， D1截止。
直流稳压电源
10
单相全波整流电压波形
Ta
D1
u1
+
u2–
io
RL +
u2+ uo
–
b D2
忽略二极管正向压降
u2
0
uo
uD1
2
3
t 4
uD2 0 ~ ：
uD2 = 2u2
直流稳压电源
11
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
VRM= 2V2
直流稳压电源
18
10.1.1 单相桥式整流电路
6. 桥式整流电路的特点 优点：输出电压高，纹波较小，管子所承受的最大反向电 压较低，变压器全程给负载提供电流，使用效率高。
缺点：二极管用得过多。目前已有整流桥堆出售。
几种常见的硅整流桥外形：
+ ~~ -
直流稳压电源
5
1.单相半波整流电路
+ –
u1
Ta
+
u2
D io RL
u2 >0 时:
二极管导通，忽略二
极管正向压降，
u
o
uo=u2
–
b
u2<0时:
二极管截止, uo=0
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
直流稳压电源
6
单相半波整流电压波形
u2
10 直流稳压电源
直流稳压电源
1
内容
10.1 小功率整流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 *10.3 开关式稳压电路
直流稳压电源
2
要求
单相桥式整流电路及性能参数计算 电容滤波电路的工作原理 串联反馈式稳压电路工作原理及输 出电压的计算
直流稳压电源
3
10.1 小功率整流滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路 10.1.2 滤波电路
~+~-
+AC-
直流稳压电源
19
单相半波、全波与桥式整流电路性能参数比较
vi
iD
++
v_2
v_O RL
Tr vi
iD1
+
_ v2
D1
+_v2 D2
iD2
+
v_O RL
半波
全波
VO
0.45V2
0.9V2
桥式全波
0.9V2
iD
iL
iL/2
iL/2
VRM
2V 2
2 2V2
2V 2
直流稳压电源
20
10.1.2 滤波电路
Ta
D1
u1
u2 io RL
uo
t
u2 uo
0 2
b
Uo
=
1
0
uo
D2
d (t
)
=
1
0
2U2 sin td(t)
2 =
2U2
= 0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
直流稳压电源
12
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
Ta
D1
u1
u2 io RL u2 uo
二极管上的平均电流：
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: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。
原理：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。
直流稳压电源
21
10.1.2 滤波电路
直流稳压电源
14
10.1.1 单相桥式整流电路 2. 工作原理 利用二极管的单向导电性
直流稳压电源
15
10.1.1 单相桥式整流电路
3. 整流输出电压电流平均值VL和IL
VL=1
π 0
2V2si ntdt =
22 V2
0.9V2
IL
=
VL RL
=
0 .9V 2 RL
直流稳压电源
16
10.1.1 单相桥式整流电路
uD
Ta D
0
u1
uo
u2
RL u
o
b
uD
2
3
t 4
直流稳压电源
7
输出电压平均值u（D Uo）,输出电流平均值（Io )：
Ta D
io uo
u1
u2
RL u
t
o
0 2
b
Uo
=1
2
u2
0o
d
(t
)
=
1
2
0
=
2U2
= 0.45U2
2U2 sin td(t)
Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
几种滤波电路的基本形式
（a）电容滤波电路 （b）电感电容滤波 （c）型滤波电路
(C型滤波)
电路（倒L型）
类型 ：根据电容接在负载前还是电感接在负载前分为电容 输入式和电感输入式。电容滤波电路多作于小功率 电源中，而电感滤波电路多用于较大功率电源中。
直流稳压电源
22
10.1.2 滤波电路
1、电容滤波电路
直流稳压电源
17
10.1.1 单相桥式整流电路
5. 整流元件参数的计算
平均电流(ID)与反向峰值电压(VRM)是选择整流管的
主要依据。
1）平均电流(ID)
在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过
每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。
ID
=1 2IL
=0.45V2 RL
2）反向峰值电压(VRM)
ID
=
1I
2
o
b D2
uD
二极管承受的最高反向电压： 0 2
t
U DRM = 2 2U2
直流稳压电源
13Biblioteka Baidu
10.1.1 单相桥式整流电路
1. 电路结构
Tr 为 变 压 器 ， 其 作用是将交流电
网 电 压 v1 变 成 交 流电压v2，
v2= 2V2si nt
四只整流二极管D1~D4接成电桥形式； RL是要求供电的负载。
4. 纹波
用傅里叶级数对vL波形进行分解后得：
v L =2 V 2 2 3 4 c2 o t s 1 4 c 54 o t s 3 4 c 56 o t . s ..
可以看出，除了恒定分量 （直流分量）外，其它谐波 分量叠加于直流分量，这些 谐波分量总称为纹波。
由于vL中存在一定的纹波，故需要用滤波电路来滤除纹波电压。
直流稳压电源
8
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
Ta D
io uD
u1
u2
RL u
0 2
t
o
b
UDRM
二极管上的平均电流： ID = IO
承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
直流稳压电源
9
2.单相全波整流电路
+ – + –
Ta
D1
u1
+
u2–
io
RL
u+2 uo
–
b
D2
原理：
变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2
1) RL未接入时
设C两端初始电压为
零。接入交流电后，
当v2为正半周时，经
D1、D3向C充电；v2
为负半周时，经D2、 D4向C充电。
vu22
设t1时刻接
t1
t
通电源
充电结束
vuCo
整流电路为 电容充电
直流稳压电源
4
整流电路的任务
把交流电压转变为直流脉动的电压。
完成这一任务主要靠二极管的单向导电作用，因此 二极管是构成整流电路的关键元件。
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、 桥式和倍压整流等。
当u2正半周时， D1导通， D2截止。 当u2负半周时， D2导通， D1截止。
直流稳压电源
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单相全波整流电压波形
Ta
D1
u1
+
u2–
io
RL +
u2+ uo
–
b D2
忽略二极管正向压降
u2
0
uo
uD1
2
3
t 4
uD2 0 ~ ：
uD2 = 2u2
直流稳压电源
11
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
VRM= 2V2
直流稳压电源
18
10.1.1 单相桥式整流电路
6. 桥式整流电路的特点 优点：输出电压高，纹波较小，管子所承受的最大反向电 压较低，变压器全程给负载提供电流，使用效率高。
缺点：二极管用得过多。目前已有整流桥堆出售。
几种常见的硅整流桥外形：
+ ~~ -
直流稳压电源
5
1.单相半波整流电路
+ –
u1
Ta
+
u2
D io RL
u2 >0 时:
二极管导通，忽略二
极管正向压降，
u
o
uo=u2
–
b
u2<0时:
二极管截止, uo=0
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
直流稳压电源
6
单相半波整流电压波形
u2
10 直流稳压电源
直流稳压电源
1
内容
10.1 小功率整流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 *10.3 开关式稳压电路
直流稳压电源
2
要求
单相桥式整流电路及性能参数计算 电容滤波电路的工作原理 串联反馈式稳压电路工作原理及输 出电压的计算
直流稳压电源
3
10.1 小功率整流滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路 10.1.2 滤波电路
~+~-
+AC-
直流稳压电源
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单相半波、全波与桥式整流电路性能参数比较
vi
iD
++
v_2
v_O RL
Tr vi
iD1
+
_ v2
D1
+_v2 D2
iD2
+
v_O RL
半波
全波
VO
0.45V2
0.9V2
桥式全波
0.9V2
iD
iL
iL/2
iL/2
VRM
2V 2
2 2V2
2V 2
直流稳压电源
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10.1.2 滤波电路
Ta
D1
u1
u2 io RL
uo
t
u2 uo
0 2
b
Uo
=
1
0
uo
D2
d (t
)
=
1
0
2U2 sin td(t)
2 =
2U2
= 0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
直流稳压电源
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二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
Ta
D1
u1
u2 io RL u2 uo
二极管上的平均电流：
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: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。
原理：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。
直流稳压电源
21
10.1.2 滤波电路
直流稳压电源
14
10.1.1 单相桥式整流电路 2. 工作原理 利用二极管的单向导电性
直流稳压电源
15
10.1.1 单相桥式整流电路
3. 整流输出电压电流平均值VL和IL
VL=1
π 0
2V2si ntdt =
22 V2
0.9V2
IL
=
VL RL
=
0 .9V 2 RL
直流稳压电源
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10.1.1 单相桥式整流电路
uD
Ta D
0
u1
uo
u2
RL u
o
b
uD
2
3
t 4
直流稳压电源
7
输出电压平均值u（D Uo）,输出电流平均值（Io )：
Ta D
io uo
u1
u2
RL u
t
o
0 2
b
Uo
=1
2
u2
0o
d
(t
)
=
1
2
0
=
2U2
= 0.45U2
2U2 sin td(t)
Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
几种滤波电路的基本形式
（a）电容滤波电路 （b）电感电容滤波 （c）型滤波电路
(C型滤波)
电路（倒L型）
类型 ：根据电容接在负载前还是电感接在负载前分为电容 输入式和电感输入式。电容滤波电路多作于小功率 电源中，而电感滤波电路多用于较大功率电源中。
直流稳压电源
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10.1.2 滤波电路
1、电容滤波电路
直流稳压电源
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10.1.1 单相桥式整流电路
5. 整流元件参数的计算
平均电流(ID)与反向峰值电压(VRM)是选择整流管的
主要依据。
1）平均电流(ID)
在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过
每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。
ID
=1 2IL
=0.45V2 RL
2）反向峰值电压(VRM)
ID
=
1I
2
o
b D2
uD
二极管承受的最高反向电压： 0 2
t
U DRM = 2 2U2
直流稳压电源
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10.1.1 单相桥式整流电路
1. 电路结构
Tr 为 变 压 器 ， 其 作用是将交流电
网 电 压 v1 变 成 交 流电压v2，
v2= 2V2si nt
四只整流二极管D1~D4接成电桥形式； RL是要求供电的负载。
4. 纹波
用傅里叶级数对vL波形进行分解后得：
v L =2 V 2 2 3 4 c2 o t s 1 4 c 54 o t s 3 4 c 56 o t . s ..
可以看出，除了恒定分量 （直流分量）外，其它谐波 分量叠加于直流分量，这些 谐波分量总称为纹波。
由于vL中存在一定的纹波，故需要用滤波电路来滤除纹波电压。
直流稳压电源
8
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
Ta D
io uD
u1
u2
RL u
0 2
t
o
b
UDRM
二极管上的平均电流： ID = IO
承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
直流稳压电源
9
2.单相全波整流电路
+ – + –
Ta
D1
u1
+
u2–
io
RL
u+2 uo
–
b
D2
原理：
变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2
1) RL未接入时
设C两端初始电压为
零。接入交流电后，
当v2为正半周时，经
D1、D3向C充电；v2
为负半周时，经D2、 D4向C充电。
vu22
设t1时刻接
t1
t
通电源
充电结束
vuCo
整流电路为 电容充电