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1、 电工与电子技术基础 第17章 直流电源 电工与电子技术基础 华南理工大学电子与信息学院第17章 直流电源17.1 二极管整流电源 电工与电子技术基础 第17章 直流电源整流电路整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。交流电压变为脉动的直流电压。滤波电路滤波电路:脉动的直流电压脉动的直流电压转转变为平滑的直流电压。变为平滑的直流电压。稳稳压电路压电路:使输出电压稳定使输出电压稳定,不受电网波动及负载变不受电网波动及负载变化的影响。化的影响。直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成:17.1 17.1 二极管稳压电源二极管稳压电源 电工与电子技术基础 第17章 直流电源17.1.1 整流电路1.1.单
2、相半波整流电路单相半波整流电路整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。u1二极管导通二极管导通u2 0时，二极管时，二极管D导通导通，忽略二极管正向压降忽略二极管正向压降,u0=u2 u2 0 0 时时D D1 1,D,D3 3导通导通D D2 2,D,D4 4截止截止电流通路电流通路:由由A A经经D D1 1R RL LD D3 3B Bu u2 20 uC时，时，二极管二极管D仍然仍然导通导通，uo=u2。u2正半周增加正半周增加时，二极管时，二极管D导通导通，忽略其导通压，忽略其导通压降，降，uo=u2；此时电容此时电容C充电，充电，uC
3、=u2。电工与电子技术基础 第17章 直流电源当当u2uC时，时，二极管二极管D截止，电容通过负载放电截止，电容通过负载放电,uo=uC。可见，电容滤波后使可见，电容滤波后使u2的脉动程度降低，输出电的脉动程度降低，输出电压的平均值增大。压的平均值增大。电工与电子技术基础 第17章 直流电源输出电压的平均值输出电压的平均值U0：半波滤波：半波滤波：全波滤波：全波滤波：u0t设设t t1 1时刻时刻接通电源接通电源t1u0tu2ttu2空载滤波：空载滤波：电工与电子技术基础 第17章 直流电源一般取一般取(T:电源电压的周期电源电压的周期)电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(1)输出电压输出电
4、压U0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U0(平均值平均值)愈大，愈大，输出特性输出特性(外特性外特性):uo电容电容滤波滤波1.4U20.9U20Io无电容无电容滤波滤波滤波电容滤波电容选取原则选取原则输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻RL或或C的变化而改变的变化而改变,U0也随之改变。也随之改变。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降愈多。下降愈多。电工与电子技术基础 第17章 直流电源电容滤波电路适用于输出电压较高电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电负载电流较小且负载变动不大的场合。流较小且负载变动不大的场合。(2)流过二极管瞬时电流很
5、大流过二极管瞬时电流很大 RLC越大放电越慢越大放电越慢U0越高越高,负载电流的平均值越负载电流的平均值越大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故一般选管时，取故一般选管时，取结论结论u0t二极管导通，二极管导通，电容充电电容充电二极管截止，二极管截止，电容放电电容放电 电工与电子技术基础 第17章 直流电源2.电感滤波电感滤波 在桥式整流电路与负载间串入电感在桥式整流电路与负载间串入电感L，就构就构成了电感滤波电路。成了电感滤波电路。u2u1RLLu0 对于直流分量对于直流分量,L相当短路相当短路,输出电压大部分降在输出电压大部分降在RL上。对于高频分量，上
6、。对于高频分量，XL增大增大,输出电压大部分降在输出电压大部分降在XL上。上。因此因此在输出端可得到比较平滑的直流电压。在输出端可得到比较平滑的直流电压。电工与电子技术基础 第17章 直流电源电感滤波的特点电感滤波的特点:整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，适用于低电压大电流比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合。的场合。缺点是电感铁芯笨重缺点是电感铁芯笨重,体积大体积大,易引起电磁干扰。易引起电磁干扰。输出电压的平均值输出电压的平均值U0：u2u1RLLu0Uo=0.9U2 电工与电子技术基础 第17章 直流电源3、复式滤波复
7、式滤波u0Ru2u1C1C2u0RLRC-滤波滤波 电工与电子技术基础 第17章 直流电源 例例 整流滤波电路如图所示，负载电阻整流滤波电路如图所示，负载电阻 RL=100，电容，电容 C=100F，变压器副边电压有效值，变压器副边电压有效值U2=10V，二极管为，二极管为理想元件，试求：输出电压理想元件，试求：输出电压 UO 和输出电流的平均值和输出电流的平均值IO，及二极管承受的最高反向电压及二极管承受的最高反向电压 URM。解：解：电工与电子技术基础 第17章 直流电源例例 整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容C=500F，负载电阻，负
8、载电阻RL=5k，开关，开关S1闭合、闭合、S2断开时，直流电断开时，直流电压表压表(V)(V)的读数为的读数为141.4V 141.4V，求，求 (1)(1)开关开关S1闭合、闭合、S2断开时直流断开时直流电流表的读数电流表的读数;(2);(2)开关开关S1断开、断开、S2闭合时，直流电流表的读闭合时，直流电流表的读数数;(3);(3)开关开关S1、S2均闭合时，直流电流表的读数。均闭合时，直流电流表的读数。(设电流表内设电流表内阻为零，电压表内阻为无穷大阻为零，电压表内阻为无穷大)。解：解：(1)开关开关S1闭合、闭合、S2断开时断开时:A 的读数为零。的读数为零。此时空载：此时空载：电工
9、与电子技术基础 第17章 直流电源(2)开关开关S1断开、断开、S2闭合时，闭合时，(3)开关开关S1、S2均闭合时，均闭合时，A的读数为的读数为:A的读数为的读数为:返回V的读数为的读数为:V的读数为的读数为:电工与电子技术基础 第17章 直流电源17.1.3 稳压电路1.1.稳压管稳压电路稳压管稳压电路C+LR0u+-C+LR+-0u0ut0ut电容滤波电路电容滤波电路 稳压管稳压管稳压电路稳压电路 电工与电子技术基础 第17章 直流电源滤滤波波电电路路减减小小了了整整流流输输出出电电压压的的波波动动，可可以以得得到到波波动动较较小小的的直直流流输输出出电电压压。但但是是，如如果果输输入入
10、交交流流电电源源电电压压发发生生波波动动，或或负负载载电电流流发发生生变变动动（这这种种情情况况经经常常出出现现），输输出出直直流流电电压压都都可可能能产产生生变变化化。如如何何保保证证在在这这些些情情况况下下，输输出出直直流流电电压压保保持持恒恒定定，这这就就是是稳压电路的功能。稳压电路的功能。稳稳压压电电路路稳稳定定输输出出直直流流电电压压的的基基本本思思想想是是：在在输输出出直直流流电电压压的的电电路路中中设设置置一一个个吸吸收收波波动动成成分分的的元元件件（调调整整元元件件），当当市市电电或或负负载载波波动动时时，调调整整元元件件将将根根据据输输出出直直流流电电压压的的变变动动情情况况
11、，确确定定调调整整方方向向和大小，以保证输出的直流电压不发生变化。和大小，以保证输出的直流电压不发生变化。最最简简单单的的稳稳压压电电路路是是利利用用稳稳压压二二极极管管在在反反向向击击穿穿情情况况下下的的稳稳压压特特性性，将将负负载载并并联联在在稳稳压压管管两两端端，只只要要保保证证稳稳压压管管处处于于反反向向击击穿穿稳稳压状态又不损坏，在负载两端就能够得到稳定的直流电压。压状态又不损坏，在负载两端就能够得到稳定的直流电压。电工与电子技术基础 第17章 直流电源调整元件调整元件:R整整流流滤滤波波输输出出电电压压Ui被被分分成成两两部部分分：一一部部分分是是负负载载得得到到的的直流输出电压直
12、流输出电压Uo，另一部分则是降在调整元件上的电压另一部分则是降在调整元件上的电压IR稳压原理分析稳压原理分析:1）电源波动电源波动(负载不变负载不变)C+LR+-+-R+-IRR -=IRUUOO+=IIIRZO =IUUZOZ UO Ui电网电压电网电压 基本不变基本不变 电工与电子技术基础 第17章 直流电源2）负载变化负载变化(电网电压不变电网电压不变)OU IRR+=ZOIIIROI IZ =UUOZ+=IIIRZOIRR OU基本不变基本不变C+LR+-+-R+-电路特点：电路特点：a)稳压管要反接稳压管要反接 b)串了串了R才有稳压作用。才有稳压作用。稳压管在稳压中起电流控制作用，
13、使输出电压很小的变化，稳压管在稳压中起电流控制作用，使输出电压很小的变化，产生产生Iz很大的变化，并通过串联电阻很大的变化，并通过串联电阻R调压的作用达到稳压调压的作用达到稳压的作用。的作用。如如果果电电阻阻R取取值值太太小小，则则稳稳压压管管中中的的电电流流将将可可能能太太大大而而损坏器件，所以，该电阻又称为限流电阻。损坏器件，所以，该电阻又称为限流电阻。电工与电子技术基础 第17章 直流电源2.串联型稳压电路串联型稳压电路稳压原理稍后自行分析。稳压原理稍后自行分析。调整管调整元件调整管调整元件放大作用放大作用 电工与电子技术基础 第17章 直流电源3.集成稳压电路集成稳压电路W78系列系列
14、(输出正电压输出正电压)，W79系列系列(输出负电压输出负电压)典型电压值：典型电压值：5V、9V、12V、15V、18V、24V等。等。型号后型号后XX两位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值 电工与电子技术基础 第17章 直流电源 1.1.输出固定正电压输出固定正电压应用电路：应用电路：注意：注意：输入与输出端之间的电压差不得低于输入与输出端之间的电压差不得低于3V！Ci:抵消输入较长抵消输入较长 导线的电感，防导线的电感，防 止自激振荡。止自激振荡。Co:稳定瞬时增减稳定瞬时增减 负载电流所引起负载电流所引起 的输出电压的波的输出电压的波 动。动。电工与电子技术基础 第17章 直流电
15、源 2.输出固定负电压输出固定负电压 3.同时输出正、负电压同时输出正、负电压注意：注意：1）79系列是系列是2脚输入，脚输入，1脚接地脚接地2）电容极性）电容极性 电工与电子技术基础 第17章 直流电源 4.输出可调电压输出可调电压三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器输出电压的最大调节输出电压的最大调节范围为范围为1.2537V。电工与电子技术基础 第17章 直流电源【例例17.317.3】用两个用两个W7815稳压器能否构成输出为稳压器能否构成输出为30V或或30V或或15V的直流稳压电路的直流稳压电路?220V1234+30V-30V+15V-15VW7815+W7815+W7815+电工与电子技术基础 第17章 直流电源 电工与电子技术基础 华南理工大学电子与信息学院 第17章结 束