模电课件ppt第10章-直流电源

+ VD4
+
u1
u2
-
-
VD2
u2
VD1
O
+ io iD1/ iD2
VD3 uo RL
O
-
iD3/ iD4
u2 正半周内， VD1、VD2 导电， VD3、VD4 截止；
O
io
O
u2 负半周时，VD3、VD4 导电， uo
VD1、VD2截止。
O
uD1
正、负半周均有电流流过负
O
载电阻 RL且方向一致。
半波整流
全波整流
桥式整流
UO（AV）/U2
S
ID（AV）/ IO（AV） URM / U2
0.45
157%
100%
1.41
0.90
67%
50%
2.83
0.90
67%
50%
1.41
16
[例10.2.1]某电子装置要求电压值为15V的直流电源， 已知负载电阻RL等于100Ω，试问： ①如果选用单相桥式整流电路，则变压器二次电压U2 应为多大？整流二极管的正向平均电流ID(AV)和最大反 向峰值电压URM等于多少？输出电压的脉动系数S等 于多少？ ②如果改用单相半波整流电路，则U2 、 ID(AV) 、 URM 和S各等于多少？
2π
π
3π
2 U2 ωt
2U2
RL
2 U2
ωt
RL
2Uω2t RL
ωt
2U2
ωt
2U2 上页
下页
ωt 首页
例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4
断开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如
何？如果D2 或D4因击穿或烧坏u而短路，后果又如何？
~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1 或D3也将因电流过大而烧坏。
四、 整流电路的主要参数
以单相桥式整流电路为例
1. 输出直流电压 UO(AV)
uo
O
UO(AV) =
1 2π
2π
uOd (ωt)
0
1π
UO(AV) = π
2U2sinωtd(ωt) =
0
2U2
1. 电路组成
+
VD4
+
u1 -
u2
VD1 + io
-
VD2
VD3 uo RL
-
电路中用了四个二极管，接成电桥形式，
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故称为桥式整流电路。
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2. 桥式整流电路的其他画法
+
+
ui -
u2
-
+ uo RL
-
VD1
+
+
ui -
u-2
VD4
+ VD3
RL uo
VD2
-
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3. 工作原理
直流电源一般包括四个组成部分，即电源变压器、整 流电路、滤波器和稳压电路。
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电网 电压
电源 变压器
整流 电路
滤波器
稳压
负
电路
载
电网电 压信号
变压器输 出信号
整流输 出信号
滤波输 出信号
稳压输 出信号
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整流电路的作用： 利用具有单向导电性能的整流元件， 将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。 滤波器的作用： 尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉， 使输出电压成为比较平滑的直流电压。 稳压电路的作用： 使输出的直流电压， 在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
第一节 单相整流电路
直流电源的组成 单相半波整流电路 单相桥式整流电路 整流电路的主要参数
下页 总目录
一、直流电源的组成
电子设备中所用的直流电源，通常是由电网提供的交 流电经过整流、滤波和稳压后得到的。 对直流电源的主要要求： 能够输出不同电路所需要的电压和电流； 直流输出电压平滑，脉动成分小； 输出电压的幅值稳定； 交流电变换成直流电时的转换效率高。
π
3π
仿真
2 U2
ωt 2 U2
RL ωt
2 U2 ωt
ωt 2 U2
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优点: 结构简单，所用元件少， u2
缺点： 输出波形脉动大；
O
iO= iD
直流成分比较低；
O
变压器利用率低；
uo
变压器电流含有直流成分， O
容易饱和。
uD
所以只能用在输出电流较小，O 要求不高的场合。
2 U2sinωt
O
iO = iD1 = u2 / RL 。 u2负半周内， VD2导通，
uO
VD1截止
O
uD1
uD1 = 2u2 ， uo = -u2， iD2 = 0，
O
iO = iD2 = uo / RL
2U2
2π
ωt
2U2 RL
2U2
ωt
RL
ωt
2U2
RL ωt
2U2 ωt
ωt
2 2U2
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u2
π
2π 3π
ωt
22 π U2 = 0. 9 U2
2. 脉动系数 S
整流电路输出波形的傅立叶级数表示为：
uo
2U
2
2
4 3
cos
2wt
4 15
cos
4wt
4 35
cos
6wt
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uo
2U
2
2
4 3
cos
2wt
4 15
cos
4wt
4 35
cos
6wt
UO1m =
42 3π
U2
o
π
D4
uo
wt
2π 3π 4π
解：当D2或D4断开后
o
wt
π 2π 3π 4π
电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导
通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，
D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。
~
+D2 _u
D3
D1
+ RL _uo
D4
如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流 经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因 此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。
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二. 单相半波整流电路
iD
u2
T +
VD + io
O
+ u1 -
u2
+ uD uo
RL
iO= iD
-
-
O
单相半波整流电路
u2正半周内
iO = iD =
u2 RL
uo
O
uO = u2
uD = 0
uD
u2负半周内：iO = iD = 0
O
uO = 0
uD = u2
2 U2sinωt
2π
输出电压平均值是半波整流
的两倍，
Oπ
脉动成分比半波整流时有所 iD1
下降。
O
iD2
O
二极管承受的反向电压较大
最大值为2 2U2 。
iO
O
uO
变压器必须有中心抽头， O
uD1
变压器利用率不高。
O
2U2
2π
ωt
2U2 RL
2U2
ωt
RL
ωt
2U2
RL ωt
2U2 ωt
ωt
2 2U2
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三、 单相桥式整流电路
2π
π
3π
2 U2
ωt 2 U2
RL ωt
2 U2 ωt
ωt 2 U2
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单相全波整流电路
VD1
u2 Oπ
+•
•
+ u2
-
iD1
u1 -
•+ u2
iD2
-
VD2
iD1
O
+ io
iD2
uo RL
O
-
u2正半周内， VD1导通， VD2截止， iO
uD1 = 0， uo = u2， iD2 = 0，
uo(AV ) 2 2 U 2
S
U o1m
42 3
U
2
0.67
Uo(AV) 2 2 U2
3. 二极管正向平均电流 ID(AV)
ID(AV) =
1 2
IO(AV)
4. 二极管最大反向峰值电压 URM
URM = 2 U2
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第十章 直流电源
表 10 - 1 单相整流电路的主要参数
主要参数 电路形式