稳压基础

电子技术

模拟电路部分

第九章

直流稳压电源

第九章直流稳压电源

§9.1 直流稳压电源的组成和功能§9.2 单相整流电路

§9.3 滤波电路

§9.4 倍压整流电路的工作原理*

§9.5 稳压电路

§9.6 集成稳压电源

?电源变压器: 将交流电网电压u 1变为合适的交流电压u 2。

稳u 1

u 2

u 3u 4u o

整流电路滤波电路压电路

?整流电路: 将交流电压u 2变为脉动的直流电压u 3。?滤波电路: 将脉动直流电压u 3转变为平滑的直流电压u 4。

?稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压u o 的稳定。

§9.1 直流稳压电源的组成和功能

§9.2 单相整流电路

整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的

电压。

常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、

桥式和倍压整流等。

为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

§9.2.1 单相半波整流电路的工作原理

u 2 >0 时，二极管导通。

i L

u 1

u 2a T

b

D

R L u o

忽略二极管正向压降：u o =u 2u 1

u 2

a T

D

R L u o

i L =0

u 2<0时，二极管截止,输出电流为0。

u o =0

t

ωu o

(4) 输出电压平均值（U o ）：

(1)

输出电压波形：u 1

u 2

a T

b

D

R L

u o

i L

()?

===

π

20

2

2

45.02d 1U U t u U o o ω(3) 二极管上承受的最高电压：2

2U U RM =(2) 二极管上的平均电流：

I D = I L

§9.2.2

单相全波整流电路的工作原理

u 1

u 2a T

b

D 1R L

u o D 2

u 2i L (4) u o 平均值U o ：U o =0.9U 2

(1) 输出电压波形：(2) 二极管上承受的

最高电压：

2

22U U RM =t

ωu o

(3) 二极管上的平均电流：L

D I I 2

1

=

§9.2.3 单相桥式整流电路的工作原理

桥式整流电路

+

-u 2正半周时电流通路

u 1

u 2

T

D 4

D 2

D 1D 3

R L u o

桥式整流电路

-+

u 0

u 1

u 2

T

D 4

D 2

D 1D 3

R L

u 2负半周时电流通路

u 2>0 时D 1,D 3导通D 2,D 4截止电流通路:A →D 1→R L →D 3→B

u 2<0 时D 2,D 4导通D 1,D 3截止电流通路:B →D 2→R L →D 4→A

输出是脉动的直流电压！

u 2

t

ωt

ω桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形

u D 4,u D 2

u D 3,u D 1

t

ωu o

u 2D 4

D 2

D 1

D 3

R L

u o

A

B

几种常见的硅整流桥外形：

+ A C -

~+~-~+ -~

§9.2.4 整流电路的主要参数

1. 整流输出电压平均值（U o ）

全波整流时，负载电压U o 的平均值为:

()?

==

π

20

2

90d π

21U .t u U o o ω负载上的(平均)电流:

L

L R U .I 2

90=

一、整流输出电压的平均值与脉动系数

整流输出电压的平均值U o 和输出电压的脉动系数S 是衡量整流电路性能的两个主要指标。

S 定义：整流输出电压的基波峰值U o 1m 与平均值U o

之比。2. 脉动系数Ｓ

67032π

U 22π3242

2

1.U U U S o

m o ≈===

用傅氏级数对全波整流的输出u o 分解后可得:

)

6cos π

354

4cos 1542cos π34π2(22 t t t U u o ωωωω---=

平均电流(I D )与反向峰值电压(U RM )是选择整流管的主要依据。

L

o D R U .I I 2

45

021==2

2U U RM =例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周

导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流I D 是负载平均电流的一半。

二极管截止时两端承受的最大反向电压：

二、平均电流与反向峰值电压

滤波电路的结构特点: 电容与负载R L 并联，或

电感与负载R L 串联。

交流电压

脉动直流电压

整流

滤波

直流电压

原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电

感中的电流)不能突变的特性, 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。

§9.3 滤波电路

§9.3.1 电容滤波电路

以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。

一、滤波原理

桥式整流电容滤波电路

a

u 1

u 2

u 1

b

D 4

D 2

D 1

D 3

R L

u o S C

+–

1.R L 未接入时(忽略整流电路内阻

)

u 2

t u o

设t 1时刻接通电源t 1

整流电路为电容充电

充电结束

没有电容

时的输出

波形

u 1

u 2

u 1

b

4

D 2

D 1

D 3

R L

u o S C

+–

2. R L 接入（且R L

C 较大）时(忽略整流电路内阻)

u 2

t

u o t

电容通过R L 放电，在整流电路电压小于电容电压时，二

极管截止，整流电路不为电容充电，u o 会逐渐下降。

u 1

u 2

u 1

b

4

D 2

D 1

D 3

R L

u o S C

+–

u 2

t

u o

t

只有整流电路输出电压大于u o 时，才有充电电流i D 。因此整流电路的输出电流是脉冲波。整流电路的输出电流i D

a

u 1

u 2

u 1

b

D 4

D 2

D 1

D 3

R L

u o S C

+–

i D

可见，采用电容滤波时，整流管的导

u 2

t

u o 电容充电时，电容电压滞后于u 2

。整流电路的输出电流

R L C 越小，输出电压越低。

3. R L 接入（且R L C 较大）时(考虑整流电路内阻)

a

u 1

u 2

u 1

b

D 4

D 2

D 1

D 3

R L

u o S

C +–