第1章 功率电子线路-5

1000
1.00 图1-5-7全波和桥式整流电路输出电压特性 0.0
Vo/ 2 V2
0.58
0.3
RS RL
1.0
0.1 0.1
CL RL 100
1000
100% 10%
Rrip
图1-5-8 整流电路纹波系数特性 0.0
A Rs/RL
半波
0.01 — 0.30
0.3
全波、桥式
0.01 —
RS
0.30
= RC
1< 2 < 3 t
放电速度：
V
Vc = Vc(0)et /
= RC
1< 2 < 3
t
如图 1–5–2(a)所示，CL 一定时，RL 越小，纹波越大。 如图 1–5–2(b)所示，RL 一定时，CL 越大，纹波越小。
参见图 1–5–1(b)和图 1–5–1(c)，经过 RL CL 的滤波， 输出电压是直流电压 VO 和一个锯齿状波动电压的叠加。
IO 与 VO 与全波整流电路相同，但截止时的反向 电压由两只二极管共同承担。
电压和电流的波形如图 1 –5–5(d)、(e)、(f)所示。
图 1-5-5 桥式整流电路及其电压和电流波形
三、三种整流电路的性能
1．半波整流电路
优点：元件少，电路简单。 缺点：VO 小，纹波大。
2．全波整流电路
优点：VO 大，纹波小。 缺点：二极管承受的反向电压高。
串联型稳压器组成：调整管、取样电路、基准电压源 和比较放大器。
调整管——功率管或复合管与负载串联。 比较放大器——单管放大器、差分放大器、集成运放 等。
基准电压源——温度系数 很小的电压源电路。
比较放大器——单管放大 器、差分放大器、集成运放等。
图 1-5-12(a) 串联稳压电路的组成方框图
T5 — 调整管，工作在放大区。
由于电流脉冲的频率比半波整流提高一倍，输出的直 流电流 IO 和输出电压 VO 比半波整流电路大，RL 和 CL 的 滤波作用提高，纹波电压比半波整流电路小。
O
2．桥式整流电路
如图 1–5–5(a)所示，v2 正峰值附近 D1、D3 导通，D2、D4 截止。 v2 负峰值附近 D2、D4 导通，D1、D3 截止。
一、半波整流电路
半波整流电路如图 1–5–1(a) 所示。
在图 1–5–1(a)中，Tr — 电源变压器；D — 整流二极 管；RL — 负载电阻；CL — 滤波电容。
设
v2 =V2msin t
忽略二极管导通电压，并设
导通电阻为 RD。 vD = v2 - vo
v2 > vo 二极管导通，电 容充电。
四、倍压整流电路
倍压整流电路如图 1– 5–9 所示。适用于 VO 大， IO 小的场合。
动态平衡后，v2 正峰 值附近 D1 导通，向 CL1 充 电 ， 充 电 电 压 vO1 ， v2 负峰值附近 D2 导通，向 CL2 充电，充电电压 vO2。 负载 RL 上的电压为半波整流电路的两倍。
同样原理可以构成多次倍压电路。
3．桥式整流电路
优点：VO 大，纹波小，输出功率相同时，变压器的 伏安容量比全波整流小。
缺点：二极管数量多。
• 见图１－５－６， • 图１－５－７， • 图１－５－８
1.00 图1-5-6半波整流电路输出电压特性
Vo/ 2 V2
0.44
0.1 0.1
CL RL 100
0.0
0.3
RS RL
1.0
第 1 章 功率电子线路
1.5 整流与稳压电路
1.5.1 整流电路 1.5.2 串联型稳压器 1.5.3 开关型稳压器
整流电路的功能是将电力网提供的交流电压变换为直 流电压。稳压电路具有调节功能，将整流电路输出的不稳 定直流电压转换为稳定的直流电压。
1.5.1 整流电路
整流电路有半波、全波、桥式三种基本形式。
R1、R2 取样电路。
取样电压: 由 T1、T2
组成VS的=差nV分O 放= 大R1器R2作R2为V比O 较基放准大电器压为，VTR3、EF
T4 为有源负载。
当
VS = VREF
VO = VI VCE5
若 VI 或 RL 变化使 VO 增加
VO VS (VREF 不变) Ic2 VC2 VB5 Ic5 VCE5 VO 。
波动电压称为纹波电压。
直流电压 VO 及纹波电 压的大小与 RL 和 CL 的数值 有关。
二、全波和桥式整流电路 1．全波整流电路
全波整流电路如图 1–5–4(a) 所 示。
当 v2 > vO 时，二极管导通，所 以在 v2 的正负半周 D1 和 D2 轮流 导通。
稳态波形如图 1–5–4(b)所示。
串联型稳压器
1.5.2 串联型稳压器
一、工作原理 1．组成
串联型稳压器的组成如图 1-5-12(a)所示。 串联型稳压器组成：调整管——功率管或复合 管与负载串联。
比较放大器——单管放大 器、差分放大器、集成运放等。
图 1-5-12(a) 串联稳压电路的组成方框图
RL
A
1.0
0.1% 0.1
CL RL 100
1000
RS 为整流器内阻 RT 为线圈损耗电阻
Rrip 纹波系数
RS = RD RT
１．由图可见，当
RS RL
一定时，随着 CLRL 增大，VO 增大，
Rrip 减小
２．由图可见，当
CL RL
一定时，随着 RS
RL
VO Rrip均减小
增大，
３．其中，全波和桥式整流电路输出电压比半波的大，纹波系数 比半波整流电路的小．
SI
=
VO VO
VI，IO =恒值
3．输出电阻 Ro
将稳压源等效为一个电压源时的内阻。
Ro
=
VO IO
VI
= 恒值
除以上参数外，还有纹波抑制比 Srip 和输出电压温度系数
二、稳压性能
1．稳压系数 SV
输入电压变化 VI 时，输出电压的相对变化量称为稳 压系数
SV
=
VO VO
VI =恒值
2．负载调整率 SI
输入电压 VI 不变，输出电流变化时，输出电压的相对 变化量称为负载调整率
SI
=
VO VO VI ，IO =恒值
1．稳压系数 SV
SV
=
VO VO
VI =恒值
2．负载调整率 SI
v2 < vo 二极管截止，电 容放电。
动态平衡后，二极管电
流 iD = iO 是一串窄脉冲序列。
v2 > vo 二极管导通，电流沿回路Rd，CL电容充电。如：OA v2 < vo 二极管导通，电流沿回路RL，CL电容放电。如：AB
充电速度：
• 充电速度
V
1 2 3
Vc = Vs(1 et / )