第10章 直流电源资料

参数计算：
(1) 整流输出电压的平均值Uo(AV)
全波整流时，负载电压 的平
均值Uo(AV)为:
uo
UO( AV )
1
2
2
0 uod (t )
t 0 2
22
U2 0.9U2
负载上的(平均)电流:
IO( AV )
UO RL
0.9U 2 RL
南航金城学院自动化系模电课程组
(2)二极管平均电流与反向峰值电压
1.负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少？ 2.二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均 值各为多少？
3.若不小心将输出端短路，则会出现什么现象？
南航金城学院自动化系模电课程组
2. 单相桥式整流电路
组成：由四个二极管组成桥路
T
u1
D3
u2
D1
RL
D4
uo
D2
D1 D2 u2
D3 D4
RL uo
T
u1
D3
u2
D1
RL
D4
uo
D2
南航金城学院自动化系模电课程组
讨论1： 若单相半波整流电路中的二极管接反，则
将产生什么现象？ 讨论2 ： 若单相桥式电路中若有一只二极管接反，
则将产生什么现象？
南航金城学院自动化系模电课程组
10.3 滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路：将脉动直流电压转变成平滑的直流电 压。
u2
uo
南航金城学院自动化系模电课程组
u2正半周时电流通路：
+
T
u1
A
D3
u2
D1
D4
RL uo
B
D2
–
D1 、D4导通， D2、D3截止
南航金城学院自动化系模电课程组
u2负半周时电流通路：
T-
u1
A
D3
u2
D1
RL
D4
u0
B
D2
+
D2、D3 导通， D1 、D4截止
南航金城学院自动化系模电课程组
第10章 直流电源
10.1 直流电源的组成及各部分的作用 10.2 整流电路 10.3 滤波电路 10.4 电稳压管稳压电路
南航金城学院自动化系模电课程组
10.1 直流电源的组成及各部分作用
直流电源的组成：
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
规律下降，时间常数 = RL C
内阻使 uO u2
C 越大， RL越大， τ放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。
南航金城学院自动化系模电课程组
二极管的导通角
无滤波电容时θ＝π。 有滤波电容时θ < π，且 二极管平均电流增大，故 其峰值很大！
导通角
脉 动
C RL
平均电流(ID(AV)与反向峰值电压(URM)是选择整 流管的主要依据。
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(AV) 是负 载平均电流的一半。
I D( AV )
1 2
IO( AV )
0.45U2 RL
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U RM 2U 2
滤波的方法一般采用无源元件电容或电感，利用 其对电压、电流的储能特性达到滤波的目的。
南航金城学院自动化系模电课程组
1. 电容滤波电路
结构特点：电容与负载RL并联。 a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路 滤波原理：利用储能元件电容两端的电压不能突 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。
电压uo的稳定。
南航金城学院自动化系模电课程组
10.2 整流电路
整流电路的任务： 把交流电压转变为直流脉动的电压。
整流电路分类：
常见的小功率整流电路有：单相半波整流，全 波整流，桥式整流等。
为分析方便，假设所用元件为理想元件。
整流二极管的伏安特性：
理想化特性
正向导通电压为0， 正向电阻为0。
实际特性
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
D3
RL
u2
D1 D4
uo
D2 b
u2
u2>0 时
u2<0 时
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路:
a D1 RLD4b
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路:
b D2 RLD4a
uo
uD2,uD3 uD1,uD4
t
t 输出是脉动的直流
t
南航金城学院自动化系模电课程组
南航金城学院自动化系模电课程组
10.2 整流电路 1. 单相半波整流电路 （1）工作原理
u2
u2
u2的正半周，D导通， A→D→RL→B，uO= u2 。 u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2； uO=0。
南航金城学院自动化系模电课程组
10.2 整流电路
（2）主要参数 在研究整流电路时，至少应考查整流电路输出电
URmax 2U2
I D(AV)
I L(AV)
0.45U 2 RL
考虑到电网电压波动范围为±10％，二 极管的极限参数应满足：
I
F
1.1
0.45U 2 RL
UR 1.1 2U2
南航金城学院自动化系模电课程组
10.2 整流电路 例10.2.1：在图示整流电路中，已知电网电压波动范
围是±10%，变压器副边电压有效值U2=30V，负载电阻 RL=100Ω，试问:
压平均值（UO（AV））和输出电流平均值（IL（AV））
两项指标。
已知变压器副边电压有效值为U2
1
UO(AV) 2π
π 0
2U2sin td( t)
UO(AV)
2U 2 π
0.45U 2
I L(AV)
UO(AV) RL
0.45U2 RL
南航金城学院自动化系模电课程组
10.2 整流电路 （3）二极管的选择
南航金城学院自动化系模电课程组
例10.2.2：在图示整流电路中，已知电网电压波动范围 是±10%，变压器副边电压有效值U2=30V，负载电阻 RL=100Ω，试问: 1.负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少？ 2.二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值 各为多少？ 3.若整流桥中的二极管D1开路或短路，分别会产生什 么现象？
南航金城学院自动化系模电课程组
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
u2
uo
t
加入滤波电容
时的波形
来自百度文库
无滤波电容
时的波形
t
南航金城学院自动化系模电课程组
uo
t
u2上升, u2大于电容
u2下降， u2小于电容上的电压。
上的电压uc,u2对电容充电， uo= uc u2
二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uc按指数