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

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1 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 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

2 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 。

3 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

4 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。

5 － － 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

6 － －   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

7 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

8 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

9 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 = V A

10 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。

11 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。

12 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)。

13 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 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 。

14 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 

15 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

16 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

17 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。

18 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 

19 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  

20 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。

21 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

22 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。

23 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

24 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）

25 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

26 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。

27 (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

28 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