第十章直流电源new

1、电源变压器电源变压器: 将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电变为合适的交流电压压u2。整流电路整流电路: 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。稳压电路稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响，保持输清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压出电压uo的稳定。的稳定。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路u1u2u3u4uo单相单相三相三相二极管二极管可控硅可控硅桥式桥式倍压整流倍压整流半

2、波半波全波全波本课主要介绍：本课主要介绍：单相半波整流，单相桥式全波整流单相半波整流，单相桥式全波整流把交流电压转变为脉动的直流电压。把交流电压转变为脉动的直流电压。整流电路分类：整流电路分类：1.单相半波整流电路单相半波整流电路二极管导通，忽略二二极管导通，忽略二极管正向压降极管正向压降 uo=u2u1u2aTbDRLuo为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即为分析简单起见，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。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管截止二极管截止, uo=0+io+u2 0 时时:u20 时时D1,D4导通导通D2,D3截

3、止截止电流通路电流通路:a D1RLD4bu21.1UDRM1.12oFII2oDII= =当当D2或或D4断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导通，导通，负载中有电流负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o= =u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截截止，负载中无电流通止，负载中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压，uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oouo+_u+_RLD2D4 D1 D3 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流导通，电流经经D1、D4或或D2、D3而造

4、成电源短路，电流很大，因而造成电源短路，电流很大，因此变压器及此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。 则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压RLLRLC交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压1. 电容滤波电路电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。其电路如图所示。(1)电容滤波原理

5、电容滤波原理a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电结束充电结束没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形加入滤波电容加入滤波电容时的波形时的波形abcdRL接入时接入时(忽略整流电路内忽略整流电

6、路内阻阻)u2处于正半周或者负半周时，处于正半周或者负半周时，且且 u2大于电容上的电压大于电容上的电压uC，u2对电容充电，对电容充电，uo= uC u2 ，见见ab段段cd段，段，u2下降，下降， u2小于电容上的小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截电压。二极管承受反向电压而截止。电容止。电容C通过通过RL放电，放电， uC按指按指数规律下降，时间常数数规律下降，时间常数 = RLCu2上升到峰值后开始下降，上升到峰值后开始下降，电容通过负载电阻电容通过负载电阻RL放电，放电，其电压其电压uC也开始下降，趋也开始下降，趋势与势与u2基本相同，见基本相同，见bc段。段。u2tuot只有整

7、流电路输出电压大只有整流电路输出电压大于于uC时，才有时，才有充电电流充电电流。因此二极管中的电流是脉因此二极管中的电流是脉冲波。冲波。二极管中二极管中的电流的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCa所以必须选用较大容量的所以必须选用较大容量的整流二极管，通常应选择整流二极管，通常应选择其最大整流平均电流其最大整流平均电流IF大大于负载电流的于负载电流的2-3倍。倍。u2tuot电容充电时，电电容充电时，电容电压滞后于容电压滞后于u2。RLC越小，输出越小，输出电压越低。电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (考虑整流电路内阻考

8、虑整流电路内阻)aRLC越小，脉动越大。所以越小，脉动越大。所以RLC越大，滤波效果越好。越大，滤波效果越好。一般取一般取)105(TCRL=(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算: Uo=1.2U2 Io= Uo/RL(b) 流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大RLC 越大越大 Uo越高越高负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大(2)电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(a) 输出电压平均值输出电压平均值Uo与时间常数与时间常数 RLC 有关有关RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo

9、(平均值平均值)愈大愈大(c) 二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压22UURM=RL=，即开，即开路时，路时，22oUU= =电路结构电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。 因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo对直流分量对

10、直流分量: XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上以下主要讨论以下主要讨论线性稳压电路。线性稳压电路。稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路( (小功率设备小功率设备) )电路最简单，但电路最简单，但是带负载能力差，是带负载能力差，一般只提供基准一般只提供基准电压，不作为电电压，不作为电源使用。源使用。效率较高，目效率较高，目前用的也比较前用的也比较多，但因学时多，但因学时有限，这里不有限，这里不做介绍。做介绍。调整管调整管取样电阻取样电阻：晶体管：晶体管T，是电，是电路的核心，路的核心，UCE随随

11、UI和负和负载产生变化以稳定载产生变化以稳定UO。比较放大比较放大基准电压基准电压：电阻：电阻R和稳压管和稳压管DZ构成，是构成，是UO的参考电压。的参考电压。： 电阻电阻R1、R2和和R3构成采样电路，对构成采样电路，对UO 进行取样。进行取样。：集成运放作为比较放大电路，将：集成运放作为比较放大电路，将UO 的取样电压与的取样电压与基准电压比较后放大。基准电压比较后放大。同相比例同相比例运算电路运算电路即即 UO UN UB UO 当电网电压波动或负载电阻的变化当电网电压波动或负载电阻的变化使输出电压使输出电压UO增加，采增加，采样电路将这一变化送到样电路将这一变化送到A的反向输入端，并与

12、同相输入端电位的反向输入端，并与同相输入端电位进行比较放大，使调整管的基极电位降低，必然使输出电压进行比较放大，使调整管的基极电位降低，必然使输出电压UO降低，从而使输出电压得到稳定。降低，从而使输出电压得到稳定。Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例运算电路运算电路最大集电极电流：最大集电极电流：ICmax IEmaxIR1ILmax ILmax最大管压降：最大管压降：UCEmaxUImax UOmin最大耗散功率：最大耗散功率：PCmax ICmax UCEmax根据极限参数根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管。选择调整管。所以选择管子时应满

13、足：所以选择管子时应满足：ICM ILmaxU(BR)CEO UImax UOminPCM ILmax (UImax-UOmin)特点：体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉特点：体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：类型：W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V1端端: 输入端输入端2端端: 公共端公共端3端端: 输出端输出端1231. W7800系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图+_W7805UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：输入电压输入电压UI一般应比输出电压端一般应比输出电压端UO高高3V以上。以