直流电源复习.ppt

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1、第十章第十章直流电源直流电源10.1直流电源的组成及各部分作用直流电源的组成及各部分作用10.2整流电路整流电路10.3滤波电路滤波电路10.4稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路10.5串联型稳压电路串联型稳压电路10.6开关型稳压电路开关型稳压电路本章重点和考点：本章重点和考点：1.重点掌握整流、滤波和稳压的流程及参数的计算重点掌握整流、滤波和稳压的流程及参数的计算。2.掌握串联型稳压电路原理。掌握串联型稳压电路原理。10.1直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用图图 10.1.1直流稳压电源的方框图直流稳压电源的方框图电网电网电压电压电源电源变压器变压器整流整流电路电路

2、滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路负负载载 稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路:稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流电压基本保持不变。电压基本保持不变。电压基本保持不变。电压基本保持不变。变压器变压器变压器变压器：变压：变压：变压：变压(通常是降压通常是降压通常是

3、降压通常是降压)和隔离。和隔离。和隔离。和隔离。整流电路整流电路整流电路整流电路：是将交流电转换为脉动的直流电。是将交流电转换为脉动的直流电。是将交流电转换为脉动的直流电。是将交流电转换为脉动的直流电。滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路：是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。10.2整流电路整流电路10.2.1整流电路的分析方法及其基本参数整流电路的分析方法及其基本参数优点：使用元件少。优点：使用元件少。缺缺点点

4、：输输出出波波形形脉脉动动大大；直直流流成分小；变压器利用率低。成分小；变压器利用率低。图图一、工作原理一、工作原理图图 10.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路二、主要参数二、主要参数1.输出电压平均值输出电压平均值 UO(AV)输出电压平均值就是负输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值载电阻上电压的平均值2.负载电流的平均值负载电流的平均值3.脉动系数脉动系数三、二极管的选择三、二极管的选择根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压来选择二极管的型号。压来选择二极管的型号。二极管的正向电流等于负载电流平均值二极管的正向电流等于负

5、载电流平均值二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压值电压对于二极管对于二极管最大整流平均电最大整流平均电流流IF和和最高反向工作电压最高反向工作电压UR均应留均应留10%的余地，以保证的余地，以保证二极管安全工作。二极管安全工作。10.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路图图 10.2.4单向桥式整流电路单向桥式整流电路图图 10.2.5单向桥式整流电路的习惯画法单向桥式整流电路的习惯画法一、单向桥式整流一、单向桥式整流电路的组成电路的组成在实用电路中，多采用全在实用电路中，多采用全波整流电路，最常用的是波整流电路，最常用的是单向桥式整流电

6、路单向桥式整流电路二、工作原理二、工作原理1.u2 0时，电流由时，电流由+流出，经流出，经D1、RL、D2流入流入-。2.u2 0时，电流由时，电流由-流出，经流出，经D3、RL、D4流入流入+。图图 10.2.6单相桥式整流电路的波形图单相桥式整流电路的波形图三、输出电压平均值三、输出电压平均值 UO(AV)和输出电流的平均值和输出电流的平均值IO(AV)脉动系数：脉动系数：四、二极管的选择四、二极管的选择每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只每只二极管的平均电流二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。只有负载电

7、阻上电流平均值的一半。二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压对于二极管对于二极管最大整流平均电最大整流平均电流流IF和和最高反向工作电压最高反向工作电压UR均应留均应留10%的余地，以保证的余地，以保证二极管安全工作。二极管安全工作。单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路桥式整流电路的特点桥式整流电路的特点桥式整流电路的特点桥式整流电路的特点优点：优点：输出电压高，纹波较小，管子所承受的最大反向电输出电压高，纹波较小，管子所承受的最大反向电压较低，变压器全程给负载提供电流，使用效率高。压较低，变压器全程给负载提

8、供电流，使用效率高。缺点：缺点：二极管用得过多。目前已有整流桥堆出售。二极管用得过多。目前已有整流桥堆出售。几种常见的硅整流桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+-滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联，并联，或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。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RLLRLC10.3滤波电路滤波电路滤波：滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。10.3.1电容滤波电路电容滤波电路图图 10.3.1(a)滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路滤波电容容量较大，一般采滤波电容容量较大

9、，一般采用电解电容器。用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。作用，使输出电压趋于平滑。滤波电路输出电压波形滤波电路输出电压波形(b)理想情况下的波形理想情况下的波形 (c)考虑整流电路内阻时的波形考虑整流电路内阻时的波形a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（电容器的充、放电）（电容器的充、放电）RL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a

10、u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL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)u2tuot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充电充电放电放电au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuotu2上升，上升，u2大于电容大于电容上的电压上的电压uc，u2对电容充电，对电容充电，uo=uc u2时间常数时间常数 =(RL/Rint)Cu2下降，下降，u2小于电容上的电压。小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。二极管承受反向电压而截止。电容电容C通过通过RL放电，放电，uc按指数按指数规律下降，时间常数规

11、律下降，时间常数 =RL C放电时间常数放电时间常数 远远大于远远大于充电时间常数充电时间常数，滤波效果取决于放电滤波效果取决于放电，其值愈大，滤波效果愈好。，其值愈大，滤波效果愈好。二、输出电压平均值二、输出电压平均值当负载开路时当负载开路时当当RLC（35)T/2时时考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于三、脉动系数三、脉动系数 S 约为约为 10%20%u2tuot只有整流电路输出电只有整流电路输出电压大于压大于u uc c时，才有充时，才有充电电流。因此二极管电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。中的电流是脉冲波。二极管中的二极管中的电流电流充电电流充电

12、电流au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC四、整流二极管的导通角四、整流二极管的导通角二极管的导通角二极管的导通角 ILmaxILminIZM ILmax+IZ10.5串联型稳压电路串联型稳压电路稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调。输出电流较小，输出电压不可调。串联型稳压电路串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引入电在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定；可通过改变反馈网络的参压负反馈使输出电压稳定；可通过改变反馈网络的参数使输出电压可调。数使输出

13、电压可调。10.5.1串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理一、基本调整管电路一、基本调整管电路D DZ Z(a)稳压管稳压电路稳压管稳压电路基本调整管电路基本调整管电路图图10.5.1(b)加晶体管扩大负载加晶体管扩大负载电流的变化范围稳压电路电流的变化范围稳压电路图图10.5.1(c)常见画法的稳压电路常见画法的稳压电路T的工作电源为的工作电源为UI，不稳定，不稳定“输入信号输入信号”为稳定电压为稳定电压UZ在在UI变化或负载电阻变化或负载电阻RL变变化时，输出电压基本不变。化时，输出电压基本不变。稳压原理：晶体管的调节作用，稳压原理：晶体管的调节作用，T应工作在放大状态。应工作

14、在放大状态。调整管与负载串联调整管与负载串联串联型稳压电源电路串联型稳压电源电路调整管工作在线性区调整管工作在线性区线性稳压电源电路线性稳压电源电路二、具有放大环节的串联型稳压电路二、具有放大环节的串联型稳压电路基本调整管稳压电路基本调整管稳压电路输出电压仍不可调节，且输出电压将因输出电压仍不可调节，且输出电压将因UBE的变化而变化，稳定性较差。的变化而变化，稳定性较差。1.电路的构成电路的构成图图图图 具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路电路组成电路组成 (b)(b)常见画法常见画法采样电路：采样电路：R R1 1、

15、R R2 2、R R3 3；比较放大电路：比较放大电路：A；基准电压电路：由基准电压电路：由R R、VDVDZ Z 提供。提供。调整管：调整管：VT；2.稳压原理稳压原理UI UO UF UId UBE IC UCEUO 图图10.5.2具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路动画动画avi16-1.avi3.输出电压的可调范围输出电压的可调范围由由于于 U+=U-，UF=UZ，所以所以当当 R2 的滑动端调至最上端时，的滑动端调至最上端时，UO 为最小值为最小值:当当 R2 的的滑滑动动端端调调至至最最下下端端时时，UO 为最大值为最大值:则：则：图图 10.5.2串联型直流

16、稳压电路串联型直流稳压电路TDZR+-VI+-VO-+R1R3AVZ例：已知变压器副边例：已知变压器副边u2的有效值为的有效值为16V。稳压管的稳定电压。稳压管的稳定电压UZ+5.3V，晶体管的，晶体管的UBE1UBE2=0.7V，R1300，R2200，R3300。估算电容估算电容C1上的电压上的电压UI=？(2分分)估算输出电压的可调范围。估算输出电压的可调范围。(6分分)解：解：估算估算C1上的上的电压电压UIUI1.2U2=1.216=19.2V估算估算输输出出电压电压的可的可调调范范围围 输输出出电压电压的可的可调调范范围围:9.6V16V。10.15 直流直流稳压电稳压电源如源如图

17、图P10.15所示所示（1）说说明明电电路的整流路的整流电电路、路、滤滤波波电电路、路、调调整管、基准整管、基准电电压电压电路、比路、比较较放大放大电电路、采路、采样电样电路等部分各由哪些元件路等部分各由哪些元件组组成。成。（2）标标出集成运放的同相出集成运放的同相输输入端和反相入端和反相输输入端。入端。解：（解：（1）整流）整流电电路：路：D1D4；滤滤波波电电路：路：C1；调调整管：整管：T1、T2；基准；基准电压电电压电路：路：、R、DZ；比；比较较放大放大电电路：路：A；取；取样电样电路：路：R1、R2、R3。（2）为为了使了使电电路引入路引入负负反反馈馈，集成运放的，集成运放的输输入入端上端上为为“”下下为为“”。（3）输输出出电压电压的表达式的表达式为为 例：一直流例：一直流稳压电稳压电源如源如图图所示：所示：变压变压器副器副边电压稳压边电压稳压管管Dz的的稳压值稳压值Uz8V，R1K，RL1K。求求:a.开关开关K1、K2都打开都打开时时，Uo 伏，伏，UL 伏伏二极管二极管UDRM 伏伏b.b.开关开关K1闭闭合、合、K2打开打开时时，Uo 伏，伏，UL 伏伏二极管二极管UDRM 伏伏c.c.开关开关K1、K2都都闭闭合合时时，Uo 伏，伏，UL 伏伏