第七章直流电源
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教学重点：单相半波整流电路、单相桥式整流电路。 教学难点：滤波电路和稳压电路的工作原理。
2
电池
直流发电机
直流稳压电源
3
3
直 流 电 源
功能：把交流电转换成直流电输出。
4
一、直流电源的结构
由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四
部分组成。
5
一、直流电源的结构
1、变压器
根据不同负载对电压的要求，提供适当的电压。
电
桥
路
式
整
流
整流电路：
将变压器输出的交流电压转换成单方向变化的脉动电压，
即把交流电转换成脉动直流电。
利用二极管的单向导电性来完成整流的目的。 9
复习：二极管
10
在分析整流电路工作原理时，把二极管当作
理想元件来处理，即二极管的正向导通电阻为
零，反向电阻为无穷大。
11
1、半波整流电路的工作原理
组成：由一只二极管与负载电阻串联而成。 12
uo
2U 2
2U2 sin t 2 2U2 cos2t 2 2U2 cos4t.....
2
3
15
直流分量： 2U 2 /
交流谐波：直流分量以外各量
基波 2U2 sin t
2
周期更小的谐波项
19
（2）脉动系数S
脉动系数S定义为输出电压中基波的最大值与输出电压 的平均值之比。
单相半波整流电路输出电压的脉动系数S：
2、整流电路
把变压器输出的交流电转换成脉动直流电。
6
一、直流电源的结构
3、滤波电路
降低整流电路输出电压中的脉动成分，使输出电压成为 比较平滑的直流电压。
4、稳压电路
使输出电压在电网电压或负载电阻变化时，保持稳定。
7
复习：变压器
变压器输入 端（原边）
变压器输出 端（副边）
8
二、整流电路
整 流
整流方式： 半 波 整 流
第七章 直流电源
一、直流电源的结构 二、整流电路
1、单相半波整流电路工作原理 2、单相半波整流电路的主要参数 3、单相桥式整流电路工作原理 4、单相桥式整流电路的主要参数 三、滤波电路 四、稳压电路
1
第七章 直流电源
教学目的与要求： 1、掌握直流电源的结构。 2、掌握单相半波整流电路、单相桥式整流电路的工 作原理和主要参数。 3、了解滤波电路和稳压电路的工作原理。
答：当变压器输出侧采用半波整流电路时,变压器输出 侧电压有效值80V。
23
思考：能否实现对副边电压的全波整流？
24
3、单相桥式整流电路的工作原理
组成：由四只二极管接成电桥形式
电
路
u 1
图
D4
D1
u 2
D3
D2
u1 2U1 sin t u2 2U 2 sin t
+
R uo L -
25
3、单相桥式整流电路的工作原理
Io Uo / R L 0.171A ID Io 0.171A URM 2U2 27V
22
例题：为了安全，机床上常用36V直流电压供电的白炽 灯作为照明光源，假设变压器输出侧采用半波整流电路, 那么变压器输出侧电压有效值为多少？
解：根据半波整流电路公式：Uo 0.45U2
得 U2 U0 / 0.45 36V / 0.45 80V
3、单相桥式整流电路的工作原理
a
+
D4
u2
D1 D3
RL uo
D2
b
_
u2
t
uo
t
28
3、单相桥式整流电路的工作原理
单相桥式整流电路输出电压：
uo
2U 2 sin t 2k t 2k
（k 1、2、3）
- 2U 2 sin t 2k t 2 2k
可见，桥式整流电路克服了半波整流电路只利用电源半 个周期的缺点，也是全波整流电路的一种。
IO
Uo RL
wenku.baidu.com
0.45U 2 RL
单相半波整流电路中流过二极 管电流的平均值：
ID
IO
0.45U2 RL
17
（2）脉动系数S 整流电路输出电压的脉动系数S定义为输出电压中基
波的最大值与输出电压的平均值之比。 单相半波整流电路输出电压：
18
（2）脉动系数S
单相半波整流电路输出电 压用付里叶级数展开为：
s 2U2/2 1.57
2U2 /
半波整流电路的输出电压脉动程度很大，其基波峰值约 为输出电压平均值的1.57倍。
脉动系数是整流电路输出波形平滑程度的一项指标。20
（3）二极管最大反向峰值电压 U RM
二极管最大反向峰值电压定义为在整流电路中，当二 极管不导通时，二极管两端承受的最大反向电压。
15
2、单相半波整流电路的主要参数
（1）输出直流电压U o
输出直流电压定义为整流电路输出电压的平均值。
半波整流电路输出电压：
UO 0
2U2 sin td (t)
2
2U 2[-cosωt ]0
2
2U2
Uo 0.45U2
16
（1）输出直流电压 Uo 0.45U2
单相半波整流电路中输出电流的平均值：
29
3、单相桥式整流电路的工作原理
桥式整流电路的常见画法
30
4、单相桥式整流电路的主要参数
（1）输出直流电压 UO
输出直流电压定义为整流电路输出电压的平均值。
uo
2U 2 sin t 2k t 2k
（k 1、2、3）
- 2U 2 sin t 2k t 2 2k
2
2
Uo
外加反向电压超过了二极管最大允许值，二极管就可能 被击穿而损坏。
半波整流电路反向峰值电压就是变压器副边电压的最大 值，即
U RM 2U 2 21
例题：有一单相半波整流电路如下图所示，已知负载电
阻 RL ， 5电0源变压器副边电压有效值 试求 Uo、Io、ID、U RM
U2 19V
解：Uo 0.45U2 8.55V
1、半波整流电路的工作原理
13
当变压器副边电压处于正半周时，二极管导通
uo u2 2U2 sint
当变压器副边电压处于负半周时，二极管截止
uo 0
14
半波整流电路输出电压：
可见，半波整流电路只在变压器副边电压为正半周时才 有电流通过负载，负半周时没有电流流过负载，故称为半 波整流。
负载上得到的整流电压虽然是单方向的，但其大小是变 化的，即单向脉动电压。
u2 2U 2 sin t
当变压器副边电压处于正半周时，二极管D1、D3导通。
uo u2 2U2 sint （2k t 2k）
26
3、单相桥式整流电路的工作原理
u2 2U 2 sin t u1
当变压器副边电压处于负半周时，二极管D2、D4导通。
uo -u2 - 2U2 sint（ 2k t 2 2k） 27
0
uod (t)
2
0
2U2 sin td(t) - 2U2 sin td(t) 2 2U2
2
电池
直流发电机
直流稳压电源
3
3
直 流 电 源
功能：把交流电转换成直流电输出。
4
一、直流电源的结构
由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四
部分组成。
5
一、直流电源的结构
1、变压器
根据不同负载对电压的要求，提供适当的电压。
电
桥
路
式
整
流
整流电路：
将变压器输出的交流电压转换成单方向变化的脉动电压，
即把交流电转换成脉动直流电。
利用二极管的单向导电性来完成整流的目的。 9
复习：二极管
10
在分析整流电路工作原理时，把二极管当作
理想元件来处理，即二极管的正向导通电阻为
零，反向电阻为无穷大。
11
1、半波整流电路的工作原理
组成：由一只二极管与负载电阻串联而成。 12
uo
2U 2
2U2 sin t 2 2U2 cos2t 2 2U2 cos4t.....
2
3
15
直流分量： 2U 2 /
交流谐波：直流分量以外各量
基波 2U2 sin t
2
周期更小的谐波项
19
（2）脉动系数S
脉动系数S定义为输出电压中基波的最大值与输出电压 的平均值之比。
单相半波整流电路输出电压的脉动系数S：
2、整流电路
把变压器输出的交流电转换成脉动直流电。
6
一、直流电源的结构
3、滤波电路
降低整流电路输出电压中的脉动成分，使输出电压成为 比较平滑的直流电压。
4、稳压电路
使输出电压在电网电压或负载电阻变化时，保持稳定。
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复习：变压器
变压器输入 端（原边）
变压器输出 端（副边）
8
二、整流电路
整 流
整流方式： 半 波 整 流
第七章 直流电源
一、直流电源的结构 二、整流电路
1、单相半波整流电路工作原理 2、单相半波整流电路的主要参数 3、单相桥式整流电路工作原理 4、单相桥式整流电路的主要参数 三、滤波电路 四、稳压电路
1
第七章 直流电源
教学目的与要求： 1、掌握直流电源的结构。 2、掌握单相半波整流电路、单相桥式整流电路的工 作原理和主要参数。 3、了解滤波电路和稳压电路的工作原理。
答：当变压器输出侧采用半波整流电路时,变压器输出 侧电压有效值80V。
23
思考：能否实现对副边电压的全波整流？
24
3、单相桥式整流电路的工作原理
组成：由四只二极管接成电桥形式
电
路
u 1
图
D4
D1
u 2
D3
D2
u1 2U1 sin t u2 2U 2 sin t
+
R uo L -
25
3、单相桥式整流电路的工作原理
Io Uo / R L 0.171A ID Io 0.171A URM 2U2 27V
22
例题：为了安全，机床上常用36V直流电压供电的白炽 灯作为照明光源，假设变压器输出侧采用半波整流电路, 那么变压器输出侧电压有效值为多少？
解：根据半波整流电路公式：Uo 0.45U2
得 U2 U0 / 0.45 36V / 0.45 80V
3、单相桥式整流电路的工作原理
a
+
D4
u2
D1 D3
RL uo
D2
b
_
u2
t
uo
t
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3、单相桥式整流电路的工作原理
单相桥式整流电路输出电压：
uo
2U 2 sin t 2k t 2k
（k 1、2、3）
- 2U 2 sin t 2k t 2 2k
可见，桥式整流电路克服了半波整流电路只利用电源半 个周期的缺点，也是全波整流电路的一种。
IO
Uo RL
wenku.baidu.com
0.45U 2 RL
单相半波整流电路中流过二极 管电流的平均值：
ID
IO
0.45U2 RL
17
（2）脉动系数S 整流电路输出电压的脉动系数S定义为输出电压中基
波的最大值与输出电压的平均值之比。 单相半波整流电路输出电压：
18
（2）脉动系数S
单相半波整流电路输出电 压用付里叶级数展开为：
s 2U2/2 1.57
2U2 /
半波整流电路的输出电压脉动程度很大，其基波峰值约 为输出电压平均值的1.57倍。
脉动系数是整流电路输出波形平滑程度的一项指标。20
（3）二极管最大反向峰值电压 U RM
二极管最大反向峰值电压定义为在整流电路中，当二 极管不导通时，二极管两端承受的最大反向电压。
15
2、单相半波整流电路的主要参数
（1）输出直流电压U o
输出直流电压定义为整流电路输出电压的平均值。
半波整流电路输出电压：
UO 0
2U2 sin td (t)
2
2U 2[-cosωt ]0
2
2U2
Uo 0.45U2
16
（1）输出直流电压 Uo 0.45U2
单相半波整流电路中输出电流的平均值：
29
3、单相桥式整流电路的工作原理
桥式整流电路的常见画法
30
4、单相桥式整流电路的主要参数
（1）输出直流电压 UO
输出直流电压定义为整流电路输出电压的平均值。
uo
2U 2 sin t 2k t 2k
（k 1、2、3）
- 2U 2 sin t 2k t 2 2k
2
2
Uo
外加反向电压超过了二极管最大允许值，二极管就可能 被击穿而损坏。
半波整流电路反向峰值电压就是变压器副边电压的最大 值，即
U RM 2U 2 21
例题：有一单相半波整流电路如下图所示，已知负载电
阻 RL ， 5电0源变压器副边电压有效值 试求 Uo、Io、ID、U RM
U2 19V
解：Uo 0.45U2 8.55V
1、半波整流电路的工作原理
13
当变压器副边电压处于正半周时，二极管导通
uo u2 2U2 sint
当变压器副边电压处于负半周时，二极管截止
uo 0
14
半波整流电路输出电压：
可见，半波整流电路只在变压器副边电压为正半周时才 有电流通过负载，负半周时没有电流流过负载，故称为半 波整流。
负载上得到的整流电压虽然是单方向的，但其大小是变 化的，即单向脉动电压。
u2 2U 2 sin t
当变压器副边电压处于正半周时，二极管D1、D3导通。
uo u2 2U2 sint （2k t 2k）
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3、单相桥式整流电路的工作原理
u2 2U 2 sin t u1
当变压器副边电压处于负半周时，二极管D2、D4导通。
uo -u2 - 2U2 sint（ 2k t 2 2k） 27
0
uod (t)
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2U2 sin td(t) - 2U2 sin td(t) 2 2U2