教学材料《电路模型》-第十章

10.1整流电路利用具有单向导电性能的整流元件（二极管、晶闸管），将正负交替变化的正弦交流电压转换成单向脉动直流电压的电路称为整流电路。10.1.1单相半波整流电路单相半波整流电路如图10-1所示。它由变压器、二极管VD及负载电阻RL组成。由于二极管VD具有单相导电性，只有它的阳极电位高于阴极电位时才能导通。当u2为负半周时，二极管VD因承受反向电压而截止。此时负载电阻上无电流流过，负载电阻上电压为零，变压器副边电压全部加在二极管VD上。下-页

返回10.1整流电路单相半波整流电压的平均值为流过负载电阻RL的电流平均值为流经二极管的电流平均值与负载电流平均即上-页

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返回10.1整流电路组成单相半波整流电路时，除根据负载所需要的直流电压和直流电流选择整流元件外，还要考虑整流元件截止时所承受的最高反向电压。很显然，单相半波整流电路中二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器二次侧交流电压的幅值U2M，即

10.1.2单相桥式整流电路为了克服单相半波整流的缺点，在实用电路中采用单相全波整流电路，最常用的是单相桥式整流电路。单相桥式整流上-页

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返回10.1整流电路电路由4只二极管接成电桥形式，使u2正、负半周都有同一方向的脉动电流流过负载。当变压器二次侧电压u2变化一个周期时，在负载电阻RL上的电压uo和电流io是单向全波脉动电压和电流。单相桥式整流电路的整流输出电压的平均值Uo比半波时增加了一倍，即流过负载电阻的电流平均值为上-页

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返回10.1整流电路

在单相桥式整流电路中，每两只二极管串联导通半个周期，在一个周期内负载电阻均有电流流过，且方向相同。而每只二极管流过的电流平均值是负载电流的一半，即每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即上-页

返回10.2滤波电路前面介绍的整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，其中含有和交流分量，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源，但许多电子设备需要平稳的直流电源。电容滤波电路如图10-4(a)所示，由于电容器的容量较大，所以一般采用电解电容器。电解电容器具有极性，使用时其正极要接电路中高电位端，负极要接低电位端，若极性相反，容易造成电容器爆裂损坏。如图10-4(a)所示，由于电容C并联在负载电阻上，所以电容C两端的电压就是负载两端的电压，假设电路接通时，恰恰在由负到正过零的时刻，这时二极管开始导通，电源在向负载供电的同时又对电容C充电。下-页

返回10.2滤波电路由以上分析可知，整流电路输出侧并联滤波电容器之后，具有以下特点。(1)二极管的导通角减小，但负载所需的能量和对电容器充电所需的能量均要在二极管导通时提供，所以二极管中通过的是很大的冲击电流。未接滤波电容时，整流二极管的导通角为π，接人滤波电容后，导通角小于π，电容器容量越大导通角就越小，如图10-4(b)所示。

(2)对半波整流电路，二极管承受的最大反向电压增高。半波整流电路接人电容滤波器的情况如图10-4(a)所示，当交流电压为负半周时，由于电容器放电很慢，电容C的端电压仍将缓慢下降，当交流电压达负半周最大值时，电容上-页

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返回10.2滤波电路C的端电压井不为零，故二极管所承受的反向电压为：交流电压负半周对应的电压值加电容器对应时刻剩余的电压值，其可能出现最大反向电压的条件是负载开路的情况，这种条件下由于电容器没有放电回路所以电压将不会降低，始终保持正半周充电时达到的最高电压值，即正半周的峰值电压。(3)输出电压易受负载变动的影响，外特性不好。一般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值。当电容足够大时，半波整流电路：UO=U2桥式整流电路：UO=1.2U2

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返回10.2滤波电路

为了获得较平滑的输出电压，即加入滤波电容后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流。为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。单相半波整流电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为uDR=uC+u2，当负载开路时，二极管承受的反向电压最高。上-页

返回10.3直流稳压电路整流和滤波后的电压往往会随交流电源电压的波动和负载的变化而变化，而电压的不稳定有时会产生测量和计算的误差，引起控制装置的工作不稳定，因此许多电子设备都需要有稳定的直流电源供电。

10.3.1并联型稳压电路图10-5所示为并联型稳压电路。由稳压二极管和限流电阻R组成，稳压二极管在电路中应为反向连接，它与负载电阻RL并联后，再与限流电阻串联。输入电压波动时会引起输出电压波动。下面来分析稳压电路的作用。若Ui升高将引起Uo随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流和电压迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。下-页

返回10.3直流稳压电路当负载电流发生变化引起输出电压发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。10.3.2串联型稳压电路

1．电路的组成及各部分的作用电路如图10-6所示。(1)取样环节：由R1、Rp、R2组成的分压电路构成，它将输出电压UO分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。(2)基准电压：由稳压二极管VDz和电阻R3构成的稳压电路，为电路提供一个稳定的基准电压Uz，作为调整、比较的标准。上-页

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返回10.3直流稳压电路(3)比较放大环节：由VT2和R4构成的直流放大器，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ比较放大后来控制调整VT1。(4)调整环节：由T作在线性放大区的调整管VT1组成，VT1的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCE1改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。

2．电路工作原理当输入电压或输出电流变化引起输出电压增加时，取样电压相应增大，使VT2管的基极电流和集电极电流随之增加，VT2管的集电极电位VC2下降，因此VT1管的基极电流下降，使得下降，UCE1增加，Uo下降，使Uo保持基本稳定。上-页

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返回10.3直流稳压电路3．电路的输出电压设VT2发射结电压UBE2可忽略，则10.3.3集成稳压器随着集成电路的发展，出现了集成稳压电源，或称集成稳压器。集成稳压器是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路，因而具有体积小、可靠性高、使用灵活、价格低廉等优点，因此得到广泛的使用。上-页

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返回10.3直流稳压电路集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是三端式集成稳压器。三端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端3个接线端子，分三端固定式和三端可调式两类，其外形相似。在电子电路中，常需要同时输出正、负电压的双路直流电源。由集成稳压器组成的正、负双路输出的稳压电路形式很多，图10-8所示电路为集成稳压器的舆型应