第18章 直流稳压电源

第 18 章 直流稳压电源
18.1 整流电路 18.2 滤波电路 18.3 稳压电路
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小功率直流电源的组成及各部分的作用
直流电源是能量转换电路，将220V（或380V） 50Hz的交流电转换为直流电。
改变电压值 通常为降压
半波整流
交流变脉 动的直流
全波整流
减小脉动
1) 负载变化输出电压 基本不变； 2) 电网电压变化输出 电压基本不变。
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18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a
io
3. 工作波形 u
+ 4
1 +
2U
－b u–
3
2
uo –
－RL
uo
t
2U
2. 工作原理
t
u 正半周，Va>Vb，
uD
t
二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。
2U
uD2 uD4
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18.1.2 单相桥式整流电路
输出是单向脉动 的直流电压！
整流电流平均值 Io Io
变压器副边电流有效值 I
Uo RL
0.45
U RL
I
1 2π
π ο
( I msin
t )2 d
t
1.57Io
7
u
2U
Tr a D io
O
t
+
+
uo
u
RL uo
2U
io
–
–
O
b
uD
t
O
t
2U
(4) 流过每管电流平均值 ID ID Io
(5) 每管承受的最高反向电压 UDRM
分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
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18.1 整流电路
整流电路要研究的问题：
1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和
最高反向工作电压
为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器
t t
二极管D 截止 。
思考：D反接， uo的波形？
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4. 参数计算 Tr a
D io
u
2U
O
+
+
t
u
RL uo uo
–
–
2U
io
b
O
半波整流时，变 t压
(1) 整流电压平均值 Uo
Uo
1 2π
π
ο
2Usin td( t) 0.45U
器副边电流为非正 弦波！有效值与最 大值不满足 2 的 关系。
(2) (3)
电路 u1
Tr D4
u2
D3
整流桥
D1
RL u0
D2
简化 画法
Tr
u1
u2
RL u0
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4. 参数计算
a +
4
io 1
u
2U
+
t
u b– 3
uo RL
uo
2–
2U
io
(1) 整流电压平均值 Uo
t
(2)
(3)
整变流压电 器流 副U平 边o均 电值流π1有Ioοπ效值I2oUI变正siUR压弦noL器波td副电0(.9边 流RUt电 的L) 流 有0有 效.9效 值U 值 ！为
U = 1.1 111 122 V
变比 K 220 1.8 122
整流电流的平均值
Io
Uo RL
100 50
2
A
变压器副边电流有效值 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A
变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A 16
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V， 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。
UDRM 2U
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5. 整流二极管的选择 查手册，看参数，选型号 平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二
极管的主要依据。 选管时应满足： IOM 1.1ID ， URWM 1.1 UDRM
半波整流电路的优点：结构简单，使用的元件少。 缺点：只利用了电源的半个周期，所以电源利用率 低，输出的直流成分比较低；输出波形的脉动大。 故半波整流只用在要求不高，输出电流较小的场合。
• 滤直波流电 电路 压:u4将。单向脉动直流电压u3转变为平滑的
• 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持
输出电压u0的稳定。
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18.1 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。
整流原理： 利用二极管的单向导电性。
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等
+ ~~ -
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例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V， 负的载变电比阻 和容RL量=，50并选，择负二载极电管压。Uo=100V，试求变压器
解：变压器副边电压有效值 U Uo 100 111 V 0.9 0.9
考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器
副边电压一般应高出 5%~10%，即取
内阻为0。
理想化特性
实际特性
整流二极管的伏安特性：
正向导通电压为0， 正向电阻为0。
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18.1.1 单相半波整流电路
1. 电路结构
3. 工作波形
Tr a D io
u
+
+
2U
u
RL uo
O
–
–
t
uo
b 2. 工作原理
u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
2U
O
uD
O
u 负半周，Va< Vb，
2U
I
1 2π
2π οBiblioteka ( I msint )2 d
t
1.11Io
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a +
4
io 1
u
2U
u b– 3
+ uo RL 2–
i1,3 uo
2U
t
i2,4
整流二极管的选择 同半波整流电路
uD
t
t
应满足：IOM 1.1ID URWM 1.1UDRM
(4) 流过每管电流平均值 ID
2U uD2
uD1
1. 电路结构
－a + 4 1
io
+
3. 工作波形 u
2U
b
u –
3
2
uo –
－RL
uo
t
2U
2. 工作原理
u 正半周，Va>Vb，二极 uD
t
管 1、3 导通，2、4 截止 。
t
u 负半周，Va<Vb，二极 2U uD2 管 2、4 导通，1、3 截止 。 uD4
uD1
uD3
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单相桥式整流电路
uD4
uD3
1 ID 2 Io
(5) 每管承受的最高反向电压 UDRM
UDRM 2U 14
桥式整流电路的优点：
+AC-
(1) 输出直流电压高； (2) 脉动较小； (3) 二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。
目前，半导体器件厂已将整流二极 管封装在一起，制成单相及三相整流 桥模块，这些模块只有输入交流和输 出直流引线。减少接线，提高了可靠 性，使用起来非常方便。
在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电 压波动±10％，且负载有一定的变化范围。
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小功率直流稳压电源的组成
交 流
u1
电
源
整 u2 流 u3
电 路
滤 波 u4
电
路
稳
压 电
uo
负 载
路
•
电源变压器: 电压u2。
将交流电网电压u1变为合适的交流
• 整流电路: 将交流电u2变为单向脉动的直流电u3。