《模拟电子技术》-第9章 直流稳压电源

（ 3）脉动系数是用于衡量整流电路输出电压平滑程度的参 ） 数，其定义为整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值 之比。 之比。
S= U O1M = U O ( AV ) 2U 2 2 = π ≈ 1.57 2U 2 2
π
（4）二极管承受的最大反向电压： ）二极管承受的最大反向电压：
U R max = 2 U 2
U O ( AV ) RL
1 S= 4 RL C 1 T
第9章直流稳压电源
9.3.2电感滤波电路 电感滤波电路
如图示： 单相桥式整流电感滤波电路 如图示：
第9章直流稳压电源
电感滤波电路是利用电感的通直隔交作用来实现滤波作用 的。由于电感对交流呈现一定的阻抗，整流后所得到的单向 由于电感对交流呈现一定的阻抗， 脉动直流电中的交流成分将降落在电感上。感抗越大， 脉动直流电中的交流成分将降落在电感上。感抗越大，降落 在电感上的交流成分越多；又由于若忽略电感的电阻， 在电感上的交流成分越多；又由于若忽略电感的电阻，电感 对于直流没有压降， 对于直流没有压降，所以整流后所得到的单向脉动直流电中 的直流成分经过电感，全部落在负载电阻上， 的直流成分经过电感，全部落在负载电阻上，从而使得负载 电阻上所得到的输出电压的脉动减小，达到滤波目的。 电阻上所得到的输出电压的脉动减小，达到滤波目的。
（3）选择滤波电容 ）
RL = U O ( AV ) I O ( AV ) = 30 = 100 0.3
1 1 T= = = 0.02s f 50
因为
R L C ≥ (3 ~ 5)
T 2
U 时， O ( AV ) ≈ 1.2U 2 ，所以取： 所以取：
RL C = 5 ×
T = 5 × 0.01 = 0.05s 2
第9章直流稳压电源
解：（1）输出电压平均值为： ）输出电压平均值为：
U O ( AV ) ≈ 0.9U 2 = 0.9 × 20 = 18V
输出电流平均值为： 输出电流平均值为： U O ( AV ) 18 = = 120mA I O ( AV ) = 150 RL （2）流过二极管电流的平均值为： ）流过二极管电流的平均值为：
第9章直流稳压电源
第9章直流稳压电源
2．主要参数 ． 用于描述整流电路性能好坏的主要参数为： 用于描述整流电路性能好坏的主要参数为：输出电压平均 值、输出电流平均值、脉动系数和二极管承受的最大反向 输出电流平均值、 电压。 电压。 （1）输出电压平均值：输出电压在一个周期内的平均值。 ）输出电压平均值：输出电压在一个周期内的平均值。
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3．整流二极管的选择 ．
I F > I D ( AV ) ≈
0.45U 2 RL
U RM > U R max = 2 U 2
通常允许电网电压有的变动，所以实际选择整流二极管时， 通常允许电网电压有的变动，所以实际选择整流二极管时， 为了保证电路能够安全工作，需满足： 为了保证电路能够安全工作，需满足：
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9.3.3 复式滤波电路
倒L型滤波电路 ： 型滤波电路
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LC
Π
型滤波电路： 型滤波电路：
RC
Π
型滤波电路
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【例9-3】在单相桥式整流电容滤波电路中，已知交流电源 】在单相桥式整流电容滤波电路中， 要求输出直流电压为30V，输出电流为 的频率 f = 50 Hz ，要求输出直流电压为 ， 0.3A。试求： 。试求： （1）变压器副边电压有效值。 ）变压器副边电压有效值。 （2）选择整流二极管。 ）选择整流二极管。 （3）选择滤波电容。 ）选择滤波电容。
U O ( AV ) = 1 π ∫0 2 U 2 sin ωtd (ωt ) = 2π 2U2
π
≈ 0.45U 2
（2）输出电流平均值：输出电流在一个周期内的平均值。 ）输出电流平均值：输出电流在一个周期内的平均值。
I O ( AV ) =
U O ( AV ) RL
≈
0.45U 2 RL
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I F > 1.1 I D ( AV ) ≈ 1.1 ×
0.45U 2 RL
U RM > 1.1U R max = 1.1 2 U 2
第9章直流稳压电源
例：在单相桥式整流电路中，已知变压器副边电压有效值 在单相桥式整流电路中， 试求： U 2 = 20V ，负载电阻 R L = 150 ，试求： （1）输出电压平均值和输出电流平均值。 ）输出电压平均值和输出电流平均值。 （ 2）流过二极管电流的平均值和二极管所承受的最大反向 ） 电压。 电压。 （ 3）当电网电压的波动范围为时 ， 整流二极管的最大整流 ） 当电网电压的波动范围为时， 平均电流和最高反向工作电压至少为多少？ 平均电流和最高反向工作电压至少为多少？
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9.2 整流电路 9.2.1 单相半波整流电路
整流电路的作用是能够将交流电压变成单向脉动的直流电 常用的整流元件是二极管。 压。常用的整流元件是二极管。 常用的整流电路有半波、全波和桥式整流电路3种 常用的整流电路有半波、全波和桥式整流电路 种。 单相半波整流电路如图所示
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I F > 1.1 I D ( AV ) ≈ 1.1 ×
0.45U 2 RL
U RM > 1.1U R max = 1.1 2 U 2
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9.2.2 单相桥式整流电路
单相桥式整流电路，如图所示。 单相桥式整流电路，如图所示。
第9章直流稳压电源
1．工作原理 ． 其工作波形如图所示。 其工作波形如图所示。
π
（4）二极管承受的最大反向电压： ）二极管承受的最大反向电压：
U R max = 2 U 2
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3．整流二极管的选择 ．
I F > I D ( AV ) ≈
0.45U 2 RL
U RM > U R max = 2 U 2
通常允许电网电压有的变动，所以实际选择整流二极管时， 通常允许电网电压有的变动，所以实际选择整流二极管时， 为了保证电路能够安全工作，需满足： 为了保证电路能够安全工作，需满足：
1 120 = 60mA I D ( AV ) = I O ( AV ) = 2 2 二极管承受的最大反向电压为： 二极管承受的最大反向电压为：
U R max = 2 U 2 = 2 × 20 = 28.3V
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（ 3）当电网电压的波动范围为时 ， 所选择的整流二极管的 ） 当电网电压的波动范围为时， 参数应满足： 参数应满足：
C=
0.05 = 500 F 100
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滤波电容所承受的最高电压为： 滤波电容所承受的最高电压为：
2 U 2 = 2 × 30 = 35.5V
的电解电容器。 可选择 500 F / 50V 的电解电容器。
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9.3.4 倍压整流电路
所谓倍压整流电路是指利用电容的储能作用， 所谓倍压整流电路是指利用电容的储能作用，由多个电容和 二极管组成， 二极管组成，能够获得几倍于变压器副边电压的输出电压的 电路。 电路。 二倍压整流电路 ：
I F > 1.1 I D ( AV ) = 1.1 × 60 = 66mA
U RM > 1.1U R max = 1.1 × 28.3 = 31.1V
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9.3 滤波电路 9.3.1 电容滤波电路
如图示： 单相桥式整流电容滤波电路 如图示：
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1．工作原理 ． 单相桥式整流电容滤波电路的工作波形如图示： 单相桥式整流电容滤波电路的工作波形如图示：
第9章直流稳压电源
解：（1）变压器副边电压有效值为： ）变压器副边电压有效值为：
U O ( AV ) 30 = = 25V U2 = 1.2 1.2
（2）流过二极管电流的平均值为： ）流过二极管电流的平均值为：
1 0 .3 = 0.15 A I D ( AV ) = I O ( AV ) = 2 2
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9.4.2 串联型稳压电路
串联型稳压电路 ：
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当电网电压波动或者负载电阻变化时， 当电网电压波动或者负载电阻变化时，都能够引起输出电压 变化。现假设由于电网电压波动，输入电压增加， 变化。现假设由于电网电压波动，输入电压增加，使得输出 电压增大，则该稳压电路的稳压原理为： 电压增大，则该稳压电路的稳压原理为：
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2．主要参数 ． （1）输出电压平均值：输出电压在一个周期内的平均值。 ）输出电压平均值：输出电压在一个周期内的平均值。
U O ( AV ) =
1
π
∫0
π
2 U 2 sin ωtd (ωt ) =
2 2U2
π
≈ 0 .9 U 2
输出电流在一个周期内的平均值。 （2）输出电流平均值 输出电流在一个周期内的平均值。 ）输出电流平均值:输出电流在一个周期内的平均值
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如图示： 考虑整流电路内阻的工作波形 如图示：
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2．主要参数 ． （1）输出电压平均值： ）输出电压平均值：
U O ( AV ) = 2 U 2 (1 T 4 RL C )
（2）输出电流平均值： ）输出电流平均值：
I O ( AV ) =
（3）脉动系数： ）脉动系数：
1 0.45U 2 I D ( AV ) = I O ( AV ) ≈ 2 RL
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（ 3）脉动系数是用于衡量整流电路输出电压平滑程度的参 ） 数，其定义为整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值 之比。 之比。
S= U O1M U O ( AV ) 4 2U2 2 = 3π = ≈ 0.67 2 2U2 3