第六章 直流电源电路 6.1 直流电源的组成 功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压 交流电源 负载 变压 整流 滤波 稳压 u1 第六章 直流电源电路 6.1 直流电源的组成 交流电源 负载 变压 整流 滤波 稳压 u1 u2 u3 u4 uo 功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压

6.2 整流电路 一、单相半波整流电路 3. 工作波形 1. 电路结构 – + a Tr D uo u b RL io u uo 6.2 整流电路 一、单相半波整流电路 3. 工作波形 1. 电路结构 – + a Tr D uo u b RL io u t O uo O 2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通； uD O u 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。

4. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo (2) 整流电流平均值 Io (3) 流过每管电流平均值 ID (4) 每管承受的最高反向电压 UDRM (5) 变压器副边电流有效值 I

5. 整流二极管的选择 平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二极管的主要依据。 选管时应满足： IOM ID ， URWM  UDRM 半波整流电路的优点：结构简单，使用的元件少。 缺点:电源利用率低，输出的直流成分比较低；输出波形的脉动大； 只用在要求不高，输出电流较小的场合。

－ － 二、单相桥式整流电路   1. 电路结构 3. 工作波形 io u a + u uo RL – uo b 2. 工作原理 t 3. 工作波形 RL u io uo 1 2 3 4 a b + – u   － uo uD t － 2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb，二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。 uD2uD4

－ －   1. 电路结构 3. 工作波形 RL u io uo 1 2 3 4 a b + – u uo uD t 2. 工作原理 3. 工作波形 RL u io uo 1 2 3 4 a b + – u －   uo uD t － 2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb，二极 管 1、3 导通，2、4 截止 。 u 负半周，Va<Vb，二极 管 2、4 导通，1、3 截止 。 uD2uD4 uD1uD3

4. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo (2) 整流电流平均值 Io (3) 流过每管电流平均值 ID (4) 每管承受的最高反向电压 UDRM (5) 变压器副边电流有效值 I

例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。 解：变压器副边电压有效值 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压一般应高出 5%~10%，即取 U = 1.1  111  122 V 每只二极管承受的最高反向电压 整流电流的平均值 流过每只二极管电流平均值

例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V， 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。 可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。 变压器副边电压 U  122 V 变压器副边电流有效值 I = 1.11 Io= 2  1.11 = 2. 2 A 变压器容量 S = U I = 122  2.2 = 207. 8 V A

试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？ 例 uo u π 2π 3π 4π t w o uo + _ ~ u RL D2 D4 D1 D3 解：当D2或D4断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。

则正半周时，二极管D2、D3导通，电流经D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。 uo + _ ~ u RL D2 D4 D1 D3 如果D2接反 则正半周时，二极管D2、D3导通，电流经D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。 如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，将因电流过大而烧坏。

6.3、 滤波器 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。 滤波：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。 方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。

u >uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC 。 一、电容滤波器 1. 电路结构 3. 工作波形 uo u t O – + a D uo u b RL io ic i + C = uC 2. 工作原理 u >uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC 。 u <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC按指数规律下降， uo= uC 。 二极管承受的最高反向电压为 。

4. 电容滤波电路的特点及输出电压估算 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。 RLC 越大  电容器放电越慢  输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。 为了得到比较平直的输出电压 (T — 电源电压的周期) 近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波） 当负载RL 开路时，UO 

有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。 例： u RL uo + – ~ C 解：1. 选择整流二极管 流过二极管的电流 变压器副边电压的有效值 二极管承受的最高反向电压 可选用二极管2CP11 IOM =100mA URWM =50V

例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。 + – ~ C 解：2. 选择滤波电容器 取 RLC = 5  T/2 已知RL = 200 可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器

二、 形滤波器 ~ ~  形 LC 滤波器 + 滤波效果比L、C滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。 u uo – + RL uo + – ~ C2 C1  形 LC 滤波器 滤波效果比L、C滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。 R u RL uo + – ~ C2 C1  形 RC 滤波器 比 形 LC 滤波器的体积小、成本低。

6.4、稳压管压管电路 限流调压 一. 电路 + – UI RL C IO UO u IR R DZ Iz 二. 工作原理 U I UZ 稳压电路 UO = UZ IR = IO + IZ 设UI一定，负载RL变化 RL(IO) IR   UO (UZ )   IZ UO 基本不变 IR (IRR) 基本不变 

1. 电路 + – UI RL C IO UO u IR R DZ Iz 2. 工作原理 U I UZ UO = UZ IR = IO + IZ 设负载RL一定， UI 变化  IR  UI UZ   IZ  UO 基本不变 IRR  

3. 参数的选择 (1) UZ = UO (2) IZM= (1.5 ~ 3) Iomax (3) UI = (2 ~ 3) UO 适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。

6.5 串联型稳压电路 1. 电路结构 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。 Ui T R2 UZ RL UO  + – R3 UB DZ Uf R1 调整元件 比较放大 基准电压 取样电路

当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO 升高时，有如下稳压过程： 2. 稳压过程 UI T R2 UZ RL UO  + – R3 UB DZ Uf R1 由电路图可知 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO 升高时，有如下稳压过程： UO Uf  UB  IC  UCE  UO 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。

3. 输出电压及调节范围 Ui T R2 UZ RL UO  + – R3 UB DZ Uf R1 输出电压

6.6、 集成稳压电源 单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。 最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。 1. 分类 输出正电压78XX 输出固定电压 输出可调电压 三端稳压器 输出负电压79XX XX两位数字为输出电压值 （1. 25 ~ 37 V 连续可调）

1 — 公共端 3—输入端 2 —输出端 1—输入端 3 —公共端 2 —输出端 2. 外形及引脚功能 塑料封装 1 — 公共端 3—输入端 2 —输出端 79xx 1—输入端 3 —公共端 2 —输出端 78xx W7800系列稳压器外形 W7900系列稳压器外形

3. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 CO W7805 Ci Ui + _ UO 1 2 3 输入与输出之间的电压不得低于3V！ 0.1~1F 1F 为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。

(2)同时输出正、负电压的电路 2 3 220V + C W7815 Ci +15V 1 W7915 CO – 15V 24V 1F

I2≈I1=IR+IB= -UBE/R+IC/β （3）提高输出电压的电路 CO W78XX Ci UI + _ UO 1 2 3 UXX UZ R DZ UXX: 为W78XX固定输出电压 UO= UXX + UZ （4）提高输出电流的电路 IC CO W78XX Ci UI + _ 1 2 3 R IR I2 IO T IB I1 IO= I2 + IC I2≈I1=IR+IB= -UBE/R+IC/β 如β=10、UBE=-0.3V、R=0.5Ω、 I2 =1A时，IC=4A UO