第9讲 直流电源
直流电源
3）纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏 表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。
当电源的内电阻可以忽略不计时，可以认为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的电位差或电压。
为了取得较高的直流电压，常将直流电源串联使用，这时总电动势为各电源的电动势之和，总内阻也为各电 源内电阻之和。由于内阻增大，一般只能用于所需电流强度较小的电路。为了取得较大的电流强度，可以将等电 动势的直流电源并联使用，这时总电动势即为单个电源的电动势，总内阻为各电源内电阻的并联值。
基本原理
单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而 形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非 静电作用（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两 个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。
直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后，在电源外部（外电路），由于电 场力的推动，形成由正极到负极的电流。而在电源内部（内电路），非静电力的作用则使电流由负极流到正极， 从而使电荷的流动形成闭合的循环。
表现电源本身的一个重要特征量是电源的电动势，它等于单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时非静电 力所作的功。
240V高压直流供电系统（HVDC）作为一项简单、可靠的技术，减少了电力转换环节，提高了供电可靠性和效 率，受到了业界的广泛。航天通信部门应积极跟踪电源科技的发展变化，应用实践中的探索成果，将新技术转换 为新应用，提升航天通信系统的可靠性水平。
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什么是直流电源
直流电源是提供稳定直流电压输出的电力设备。了解直流电源的定义和作用， 以及直流与交流的区别。
直流电源的分类
功能模块
概述直流电源的功能模块， 如过压保护和短路保护。
直流电源的设计与应用
1 设计的基本原则
介绍直流电源设计的基 本原则，包括负载需求 和稳定性考虑。
2 应用场景
探讨直流电源的应用场 景，如电子设备、工业 控制和通信系统。
3 使用注意事项
提供直流电源使用时需 要注意的事项，如正确 连接和安全操作。
输出形式分类
介绍不同类型的直流电源根据其输出形式进行分类。
输入特性分类
介绍不同类型的直流电源根据其输入特性进行分类。
控制方式分类
介绍不同类型的直流电源根据其控制方式进行分类。
直流电源的组成
主要组成部分
解释直流电源的主要组成部 分，如变压器、整流器和稳 压器。
工作原理
阐述直流电源的工作原理， 包括电压转换和电流稳定。
直流电源的维护和故障排除
1
维护方法
第九章直流稳压电源
UO ：稳压输出电压；
C1、C实2现：频率补偿， 消除较长接线时的
电感效应；(0.1 ~ 1F)
C3 ：减小稳压电源输出端由输入电源引起的低频干扰； 瞬时增减电流时，不致引起输出电压有较大的波动；
(1F以上)
D：当输入端短路时，给C3一个放电通路，防止C3两端电 压作用于调整管，造成发射结的损坏。
整流电路的输出电压是单一方向的，但是脉动较大， 含有较大的谐波成分， 不能适应大多数电子线路及设备 的需要。
滤波电路用于滤去整流输出电压中的谐波。
滤波电路的特点：
均采用无源电路（电容滤波、电感滤波、π型滤 波）；
理想情况下，滤波后只保留直流成分，而滤去所 有交流成分；
能够输出较大电流；
9.3 滤波电路
9.2.1 单相半波整流电路
一、工作原理
u2
2U2
0
uo
2U2
0
uD
0
2U2
io
2
4
3
t
t
t
~220V 50HZ
a D io
+uD– +
u2
u–o RL
b
设变压器副边电压为 u2 2U2sint
0
t
9.2.1 单相半波整流电路
二、主要参数
经整流后得到的单向脉动
电压，含有丰富的谐波成分，
3
uo
o
D1D3 D2D4 D1D3 导通 导通 导通
io
o iD1iD3 iD2iD4 iD1iD3
a
D4
D1
~220V t 50HZ
u2
b
D3
D2
t
ID(AV)
直流电源培训课件
缺点是二极管用得较多 。
7.3 滤 波 电 路
从前面的分析可知，无论何种整流电 路，它们的输出电压都含有较大的脉动成 分。为了减少脉动，就需要采取一定的措 施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降 低输出电压中的脉动成分，另一方面又要 尽量保留其中的直流成分，使输出电压接 近于理想的直流电压。
滤波电路一般由电抗元件组成， 如在负载电阻两端并联电容器C，或 与负载串联电感器L，以及由电容器、 电感器复合而成的各种组合式滤波电 路。常见的结构如图7.7所示。
1. 工作原理及输入输出波形
电路中各处的波形如图7.1（b）所示。 由图可知，利用二极管的单向导通这一特 性，使变压器副边的交流电压转换成为负 载两端的单向脉动电压，从而达到整流的 目的。由于这种电路只在交流电压的半个 周期内才有电流流过负载，因此称为单相 半波整流电路。
2. 参数计算
(1) 负载上输出的平均电压U0 (2) 整流二极管正向平均电流ID (3) 整流二极管所承受的最大
7.4.1稳压电路及其主要技术指标
1. 主要技术指标
(1) 内阻（也称输出电阻）R0 (2) 稳压系数Sr (3) 电压稳定度SV
2. 硅稳定管稳定电路
(1) 电路组成和工作原理
稳压管稳压电路如图7.16所示。
图7.16硅稳压管稳压电路
(2) 各参数的估算
① 内阻R0 ② 稳压系数Sr ③ 限流电阻的选择
7.2.1单相半波整流电路
带有纯阻负载的单相半波整流电路如 图7.1（a）所示，这是一种最简单的整流 电路。它由变压器T、整流二极管VD及负 载RL3部分组成。二极管VD具有正向导通、 反向截止的开关作用，所以将交流电变成 了脉动的直流电，称为整流二极管；负载 RL将电能转换成其他能量。
直流电源教学课件
检查电源外观是否完好，有无破损、变形等现象。
定期检查电源的外观
定期清理电源的灰尘
定期检查电源的接线
定期进行电源的性能测试
使用干燥的抹布轻轻擦拭电源表面，保持清洁。
定期检查电源接线是否松动、老化等现象，及时处理。
按照厂家提供的测试方法，定期对电源进行性能测试，确保电源性能正常。
电源的维护与保养
05
输出电压调节范围
电源在负载变化时保持输出电压稳定的能力。
负载调整率
电源的效率与性能指标
03
CHAPTER
直流电源的分类与选择
线性电源是早期常用的电源，其工作原理是将交流电经过变压器降低电压，再经过整流电路整流成直流电。
线性电源的优点是稳定性好、输出纹波小，适用于对电压稳定性要求较高的设备。
线性电源的缺点是效率较低，体积较大，发热量大。
交流电经过电源变压器降低电压。
整流器将交流电转换为脉动的直流电。
滤波器平滑输出脉动的直流电，减少纹波。
稳压器根据负载变化调整输出电压，保持电压稳定。
01
02
03
04
电源的工作原理
电源将输入的电能转换为输出的电能的能力，以百分比表示。
效率
输出电压中的交流成分，越小越好。
纹波电压
稳压器能够保持输出电压稳定的范围。
在实际应用中，可以根据设备的具体需求选择合适的直流电源，以达到最佳的性能和稳定性。源自选择合适的直流电源04
CHAPTER
直流电源的安装与使用
选择通风良好、灰尘少、干燥、无潮湿、无易燃易爆物、无腐蚀性气体的场所。
电源的安装位置
电源的安装高度
电源的接线
根据电源的型号和规格，确定电源的安装高度，确保电源散热良好。
直流电源工作原理
直流电源工作原理1．高频开关电源的组成高频开关电源由以下几个部分组成，如下图所示：图1：（高频开关电源原理图）一、主电路从交流电网输入直流输出的全过程，包括；1．输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤。
同时也阻碍本机产生的杂音反馈到公共电网。
2．整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。
3．逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。
当然并不是频率越高越好，这里还涉及到元器件，成本，干扰，功耗等多种因素。
4．输出整流与滤波：是根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率与脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。
三、驱动电路将控制电路传输过来的控制信号进行分相、隔离和放大，控制驱动逆变器。
并提供辅助电源和各种保护信号。
四、显示设定电路对输出电压、电流进行检测显示。
同时操作者可以通过此电路对输出电压进行调整。
2. 基本工作原理B KL图2：（开关型稳压电源示意图）开关型稳压电源的示意图如图2所示。
开关K 接通时，输入电源VDC 通过开关K 和滤波电路提供给负载RL ，在整个开关接通期间，电源VDC 向负载提供能量；当开关K 断开时，输入电源E 便中断了能量的提供。
可见，输入电源向负载提供能量不像串联线性调整型稳压电源那样连续，而是断续的，为使负载能得到连续的能量供给，开关型稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部分能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。
图2中，由电感L 、电容C2和二极管D 组成的电路，就具有这种功能。
电感L 用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L 中的能量通过二极管D 释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D 使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。
直流电源原理
直流电源原理
直流电源是一种提供恒定电压输出的电源装置。
它的原理基于电流在一个方向上持续流动，而不发生方向的反转。
直流电源的核心元件是直流电源变换器或直流电源转换器。
这些电子装置使用电源电压作为输入，然后通过内部电路将其转换为恒定的直流电压输出。
整个直流电源系统通常由以下几个主要部分组成：
1. 整流器：用于将交流电转换为直流电。
整流器通常包括一个或多个整流二极管，将交流电转换为单向的脉冲直流电。
2. 滤波器：用于平滑输出电压。
滤波器通常由电容器组成，它们能够存储电荷并减少电压波动。
3. 稳压器：用于保持输出电压的恒定性。
稳压器能够对变动的电压进行调节，以确保输出电压始终符合特定的要求。
直流电源的工作原理可以通过如下步骤来描述：
1. 交流电经过整流器，被转换成单向的脉冲直流电。
2. 这些脉冲直流电经过滤波器，通过电容器存储电荷并减少电压波动。
3. 稳压器监测输出电压，并根据需要调整。
它通过控制电流的
流动来保持输出电压的恒定性。
4. 最终得到的恒定直流电压可以供应给其他电子设备使用。
直流电源广泛应用于许多电子设备中，如计算机、手机、电视机等。
它们提供了稳定的电压输出，为这些设备的正常工作提供了可靠的电力支持。
第九章 直流稳压电源
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
一、单相半波整流电路 4．电路的特点 由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由 于电路只在正半周有输出，所以称为半波整流电 路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整 流效率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于 要求不高的场合。整流二极管参数的选择
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
二、单向桥式整流电路 1．电路组成和工作原理
u2 T
a
V1
V2
0
uL
2
3
4
u1 u2 b
V3 V4 RL uL
t
0
2
3
4
t
IL
T
IL + T
+
a
V4 V1 V3 V2 RL
a V4 u2 b
V1 V3 V2 RL
+ uL
+ u1 -
u2
uL -
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
二、单向桥式整流电路
[例9-1] 有一直流负载，需要直流电压UL = 60 V，直流电流IL = 4 A。若采用 桥式整流电路，求电源变压器次级电压U2，并选择整流二极管。 解
因为 U L 0.9U 2
U 所以 2
U L 60 V 66.7 U 0.9 0.9
高
（2）输出电压的平均值有所提高。 当满足RLC≥（3~5）T/2时 ，
UL≈
U2
（半波带负载）
UL≈ 1.2
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第9讲
直流电源
第9讲Leabharlann 1、AC/DC电路 、 电路
第9讲 （1）交流电源滤波器 ）
第9讲 （2）交流电压变换电路和整流电路 ）
第9讲 （3）稳压电路 ）
第9讲
第9讲
2、三端集成稳压器 、
第9讲 （1）三端固定输出正稳压器 ） 命名为78X X系列，如7805、7812等。其中“78”后面 系列， 命名为 系列 、 等 其中“ 后面 的数字代表该稳压器输出的正电压数值，以伏特为单位。 的数字代表该稳压器输出的正电压数值，以伏特为单位。 例如7805即表示稳压输出为 ，7812表示稳压输出 即表示稳压输出为5V， 表示稳压输出12V等。 例如 即表示稳压输出为 表示稳压输出 等 （2）三端固定输出负稳压器 ） 该系列稳压器命名为79X X系列，其引脚排列、命名 系列， 该系列稳压器命名为 系列 其引脚排列、 方法及外形均与78X X系列相同。 系列相同。 方法及外形均与 系列相同 （3）三端可调输出正稳压器 ） 其三端是指：电压输入端、电压输出端和电压调整端。 其三端是指：电压输入端、电压输出端和电压调整端。 在电压调整端外接电位器后，可对输出电压进行调节。 在电压调整端外接电位器后，可对输出电压进行调节。 LMll7、LM217、LM317就是输出电压能在 就是输出电压能在1.2-37V范围可 、 、 就是输出电压能在 范围可 调的三端可调稳压器，最大输出电流是1.5A。 调的三端可调稳压器，最大输出电流是 。
第9讲 （4）三端可调输出负稳压器 ） 有：LMl37、LM237、LM337。最大输入电压为 、 、 。最大输入电压为40V，其输出电压为 可调)， ，其输出电压为-1.2—37V(可调 ，最大输出电流为 可调 1.5A。 。
第9讲