电子技术 教学课件 作者 陈瑞 第6章 直流电源.ppt

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1、第6章　直流电源本章提要：电子设备中的直流电源,主要由变压、整流、滤波和稳压等电路组成。本章主要对整流、滤波和稳压电路的组成、工作原理及特性参数进行详细讨论和分析。最后简单介绍了固定式三端集成稳压器的应用及开关稳压电路的特点。6.1直流电源的组成6.2单相整流及滤波电路6.3直流稳压电路本章小结主要内容第6章　直流电源用来消除由于电网电压波动负载改变等对其产生的影响从而使输出电压稳定将单方向脉动的直流电中所含的大部分交流成份滤掉，得到一个较平滑的直流电6.1直流电源的组成小功率直流电源一般由交流电源、变压器、整流、滤波和稳压电路几部分组成，

2、如图6-1所示。将常规的交流电压变换成所需要的交流电压图6-1直流电源电路的组成框图将交流电变换成单方向脉动的直流电6.2单相整流及滤波电路6.2.1单相桥式整流电路单相桥式整流电路，如图6-2a所示。简化为4个二极管组成一个桥形，所以称为桥式整流电路当u2是正半周时，二极管VD1和VD3导通，而二极管VD2和VD4截止，负载RL上的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与u2正半周相同的电压；在u2的负半周时,u2的实际极性是下正上负，二极管VD2和VD4导通，而VD1和VD3截止，负载RL上的电流仍是自上而下流过负载，负载上得到了与u2正

3、半周相同的电压。如图6-3所示。图6-3单相桥式整流电路波形图2.单相桥式整流电路的参数计算（1）输出电压的平均值UO和直流电流IO的计算图6-3单相桥式整流电路波形图（u2为变压器副边电压的有效值）（2）整流二极管承受的最大反向电压UDRM从图6-3可以看到二极管在截止时所承受的最高反向电压就是u2的最大值，即：3.单相桥式整流电路的特点（1）直流输出电压高，输出电压脉动较小。（2）电源变压器在正、负半周都有电流供给负载,变压器等到了充分利用，效率较高。(２）整流二极管的平均整流电流ID在单相桥式整流电路中，由于每个二极管只在半个周期内导

4、通，所以流经每个管子的平均电流为6.2.2滤波电路为了得到平滑的直流电压波形，必须采用滤波电路，以改善输出电压的脉动性。因为经过整流后，输出电压在方向上没有变化，但输出电压波形含有较大的谐波分量。滤波电路电容滤波电感滤波LC滤波Ⅱ型滤波电容滤波电路是小功率整流电路中的主要滤波形式。电容滤波是在负载两端并联一只较大容量电容器，如图6-4a所示。图6-4当变压器二次侧电压u2处于正半周并且数值大于电容两端电压uc时，二极管VD1和VD3导通，这时给电容C充电，如图b中的AB段当u2上升到峰值后开始下降，电容通过负载电阻RL放电，其电压uc也开始

5、下降，如图b中的BC段。电容C继续通过RL放电，uc按指数规律缓慢下降，如图b中的CD段如此周而复始地进行充、放电，得到图b所示的的波形（实线）。显然该波形比没有滤波时平滑得多。输出电压的平均值为：其中T为交流电的周期。上式表明，当负载开路，即时，当时，在实际应用中，为了获得较好的滤波效果，保证输出电压的平滑，使脉动成分减小，电容器C的容量选择应满足。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为±10%，电容的耐压值应大于。电容滤波电路的特点：（1）负载电流不能过大，否则会影响滤波效果。（2）适用于负载变动不大、电流较小的场合。（3）由于输

6、出直流电压较高，整流二极管截止时间长，导通角小，故整流二极管冲击电流较大。在选择管子时要注意选整流电流IF较大的二极管。6.3直流稳压电路整流、滤波后得到的直流输出电压往往会随时间而有些变化，造成这种直流输出电压不稳定的原因有两个方面：（1）是当负载改变时，因为整流变压器和整流二极管、滤波电容都有一定的等效电阻，因此当负载电流变化，即使交流电网电压不变，直流输出电压也会改变；（2）是电网电压的变化（允许有±10%的变化），即使负载未变，直流输出电压也会改变。因此在整流滤波电路后面再加一级稳压电路，以获得稳定的直流输出电压。硅稳压管稳压电路如

7、图6-5所示。图中稳压管VDZ与负载电阻RL并联，在并联后与整流滤波电路连接时，要串联一个限流电阻R。图6-5稳压管稳压电路6.3.1硅稳压管稳压电路1.稳压电路工作原理(1)如果输入电压UI不变而负载电阻RL减小，这时负载上电流IL要增加，电阻R上的电流也有增大的趋势，则也趋于增大，这将引起输出电压的下降。稳压管的反向伏安特性已经表明，如果UZ略有减小，稳压管电流IZ将显著减小，IZ的减少量将补偿IL所需要的增加量，使得IR基本不变，这样输出电压也就基本稳定下来。同理，负载电阻RL增大时，IL减小，IZ增加，保证了IR基本不变，同样稳定了

8、输出电压UO。（2）如果负载电阻RL保持不变，而电网电压的波动引起输入电压UI升高时，电路的传输作用使输出电压（稳压管两端电压）也升高。由稳压管反向特性知，IZ将显著增加，于是电