10直流电源

u1
u2
D1 D2
D3 D4
D5
D6
+C2– +C4– +C6– 2 2U 2 2 2U 2 2 2U 2 u2的第二个正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成回 路， C1补充电荷，C3充电到： 2 2U
2
u2的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1构 成回路， C2补充电荷， C4充电到：2 2U 2
u1 D4 u2 D3 D2 D1 RL
u0
+
桥式整流电路
图 单相桥式整流电路的习惯画法
桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
A
D4 u2 B
u2
D1
D3 D2
RL
u2>0 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RLD3B
t
u2<0 时
D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RLD4A
U o1m S Uo
4 2U 2 2 3π 0 .67 3 2 2U 2 π
二、平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要 依据。 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 ID 是负载平 均电流的一半。
U o1m U' o1m 1 1 S S' Uo C 2 ( R // RL ) U'o C 2 ( R // RL )
二、 L-C 型滤波电路
L
u1
u2 uo1
C
RL
uo
设uo1的直流分量为U´O，交流分量的基波的幅 值为U´O1m，： S' 0.67 U U' 0.9U
把电容接在相应电容组的两端，即可获 得所需的多倍压直流输出。
10.4
稳压二极管稳压电路
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压管 稳压电路
线性 稳压电路
开关型 稳压电路 效率较高，目 前用的也比较 多，但因学时 有限，这里不 做介绍。
电路最简单， 但是带负载能 力差，一般只 提供基准电压， 以下主要讨论线 性稳压电路。 不作为电源使 用。
第十章 直流电源
10.1 直流电源的组成和各部分的作用
u1 u2
整 流 u3 电 路
滤 波 u4 电 路
稳 压 电 路
uo
电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流
电压u2。 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流
电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压uo的稳定。
Uo=0.9U2 IL=0.9U2 /RL
(3) uo平均值Uo：
1 (4) 二极管上的平均电流：I D I L 0.45U 2 / RL 2
10.2.3 单相桥式整流电路的工作原理 u2正半周时 电流通路
D4 u2 D3 D2 D1
T u1
+
RL uo
桥式整流电路
u2负半周时 电流通路
T
1 U2 I D I L 0 .45 2 RL
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U RM 2U 2
图
利用桥式整流电路实现正、负电源
图
三相整流电路及其波形
10.3 滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。 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。
U o1m
RL R RL
1 C 2 1 2 ( R // RL ) ( ) C 2
2
U' o1m
1 ( R // RL ) 通常选择滤波元件的参数使得： C 2 U o1m RL 1 U'o1m R RL C 2 ( R // RL )
uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S´的关系：
IL 1 Uo (2~3) (2~3) 2 2 RL
(3) 输出特性(外特性)
1.4U2 0.9U2
uo 电容滤波 纯电阻负载
0
IL
输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和 S 也随之改变。 如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多, S 增大。
结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流
iL=0
u2 RL uo
uo=0
b
Ta
u1 u2 b
D
RL
iL
uo (1) 输出电压波形：
Ta
D RL
iL uo
u1
u2
b (2) 输出电压平均值（Uo）：
1 2π 2U 2 Uo 0 uodt π 0.45U 2 2π (3) 二极管上的平均电流：
ID =IL=0.45U2/RL
*10.3.4 倍压整流电路的工作原理
一、二倍压整流电路
D1 u1 u2 + – RL
C1 C2
D2
uo
u2的正半周时：D1 导通，D2截止，理 想情况下，电容C1 的电压充到： 2U 2
u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理 想情况下，电容C2 的电压充到： 2U 2
+ –
负载上的电压： uo 2 2U 2
较小且负载变动不大的场合。
10.3.2 电感滤波 电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。 L
u1
u2
RL
uo
电感滤波电路
L
u1
u2
RL
uo
一、滤波原理
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。 当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 约为： U =0.9U
二、多倍压整流电路
2U 2 C1 + –
C3 D3 D2 D4 C4
C5 D5
D6 C6
u1
u2
D1
+C2– 2 2U 2
u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1 充电到： 2U 2
u2的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路， C2充电到： 2U 2 2
2U 2 2 2U 2 2 2U 2 C3 C1– – +C5 – + +
―整流”指把大小、方向都变化的交流电变成单向脉 动的直流电，能完成整流任务的设备称为整流器。 “滤波”指滤除脉动直流电中的交流成分，使得输 出波形平滑，能完成滤波任务的设备称为滤波器。 “稳压”指输入电压波动或负载变化引起输出电压 变化时，能自动调整使输出电压维持在原值。
10.2 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。
一、 RC– 型滤波电路
R
u1
u2 C1
uo1´ C2
RL
uo
设uo1的直流分量为U´O，交流分量的基波的幅 值为U´O1m，则：
uo的直流分量：
RL Uo U'o R RL
R
u1
u2
C1
uo1´ C2 RL uo
uo的交流分量的基波的幅值：
U o1m
U o1m
RL //( jX C 2 ) U'o1m R RL //( jX C 2 ) 1 RL C 2 U' o1m R RL 1 2 2 ( R // RL ) ( ) C 2
0 .9U 2 负载上的(平均)电流: I L RL
2. 脉动系数Ｓ S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo之比。 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
2 4 4 4 uo 2U 2 ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) π 3π 15 35π
o o 2
U o1m
RL //( jX C ) U'o1m jX L RL //( jX C )
U o1m //( jX C )
1 RL 通常选择滤波元件的参数使得： C
U o1m jX C 1 U' o1m U' o1m 2 jX L jX C 1 LC
I O 0 T 0
VO / VO VI / VI VO Ro I O VO ST T
I O 0 T 0
VI 0 T 0
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。
10.2.1 整流电路的分析方法及其基本参数
T u1 D
a
u 2 iL
u2 >0 时，二极管导通。
RL
uo
忽略二极管正向压降： uo=u2
b T u1 D a u2<0时，二极管截止, 输出电流为0。
uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S´的关系：
U o1m U'o1m 1 1 S S' 2 2 Uo 1 LC U'o 1 LC
三、LC – 型滤波电路
L
uo1
u1
u2
C1
C2
RL
uo
显然， LC – 型滤波电路输出电压的脉动系 数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由 于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波 时，提高了输出电压。