第04章直流稳压电源
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简述直流稳压电源的基本功能
简述直流稳压电源的基本功能什么是直流稳压电源直流稳压电源（DC Regulated Power Supply）是一种将交流电转化为直流电并提供稳定电压输出的设备。
它通过内部电路对输入电压进行转换、整流、滤波和稳压等处理，从而提供一个稳定可靠的直流电源供电给电子设备使用。
直流稳压电源广泛应用于电子工程、实验室、通信设备以及工业自动化等领域，其功能多样化且具有稳定性强、响应速度快等特点。
直流稳压电源的基本功能1. 稳定输出电压直流稳压电源的主要功能之一是提供稳定的输出电压。
通过内部稳压电路的控制和反馈机制，直流稳压电源可以实时调整输出电压，以保持在设定的稳定值范围内。
稳定输出电压是直流稳压电源的基本要求，它能够有效保护被供电设备的正常运行，并降低电子元件的损坏风险。
2. 可调电压和电流直流稳压电源通常具有可调节输出电压和电流的功能。
用户可以通过旋钮、按钮或数字输入方式对输出电压和电流进行调整。
这个功能使得直流稳压电源适用于不同类型的电子设备，可以根据需要提供不同的电压和电流输出。
3. 短路保护和过载保护直流稳压电源内置了短路保护和过载保护功能，能够在供电设备发生短路或过载情况时自动切断电源输出，以保护供电设备和稳压电源本身的安全。
短路保护和过载保护是直流稳压电源应具备的重要功能，能够有效预防因电路故障而引起的意外事故。
4. 超低纹波和噪声直流稳压电源会通过滤波电路减小输出电压中的纹波和噪声。
纹波指的是输出电压中存在的交流成分，噪声则是指输出电压中的随机波动信号。
通过降低纹波和噪声水平，直流稳压电源能够提供高质量的直流电源，适用于对电源干扰要求较高的设备。
5. 温度保护直流稳压电源还常常具备温度保护功能，可以通过内置传感器实时监测设备内部的温度，并在温度过高时自动切断供电。
温度保护功能能够防止电源过热，保护电子设备的正常运行。
6. 数字化控制和远程控制现代直流稳压电源通常具备数字化控制和远程控制的功能。
直流稳压电源-电子技术实践基础
• 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。
u
u
u
O
t
220 V u
O
t
合适的 交流电压
u
O
t
单向 脉动电压
O
t
O
t
滤波
稳压
整流电路的任务： 把交流电压转变为直流脉动的电压。
整流电路分类：
单相 三相
半波 全波
一般取 τ = RLC (5 10)T (T:电源电压的周期)
近似估算: Uo=(1.2~1.4)U2
Io= Uo/RL
(b) 流过二极管瞬时电流很大
RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导
电时间越短 iD的峰值电流越大
(c) 二极管承受的最高反向电压
U RM = 2U 2
(2). 稳压管稳压电路的工作原理
UI =UR UO IR = IDZ IL
电网电压UI UO (UZ) IDZ IR UR UO
若U I
U
R，则U
基本不变。利用
O
R上的电压变化补偿
U
的波动。
I
RL
UO
(U Z
)
IDZ
IR
RL IL I R
uo= uc u2
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。
电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降，时间常数 = RL C
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
• 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。
u
u
u
O
t
220 V u
O
t
合适的 交流电压
u
O
t
单向 脉动电压
O
t
O
t
滤波
稳压
整流电路的任务： 把交流电压转变为直流脉动的电压。
整流电路分类：
单相 三相
半波 全波
一般取 τ = RLC (5 10)T (T:电源电压的周期)
近似估算: Uo=(1.2~1.4)U2
Io= Uo/RL
(b) 流过二极管瞬时电流很大
RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导
电时间越短 iD的峰值电流越大
(c) 二极管承受的最高反向电压
U RM = 2U 2
(2). 稳压管稳压电路的工作原理
UI =UR UO IR = IDZ IL
电网电压UI UO (UZ) IDZ IR UR UO
若U I
U
R，则U
基本不变。利用
O
R上的电压变化补偿
U
的波动。
I
RL
UO
(U Z
)
IDZ
IR
RL IL I R
uo= uc u2
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。
电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降，时间常数 = RL C
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
《直流稳压电源概述》课件
电压调整率
电压调整率
指在一定的输入电压范围内，输出电压的变化量与输入电压 变化量的比值。它是衡量电源对输入电压变化的适应能力的 重要指标。
性能要求
理想的电压调整率应为零，即输入电压变化时输出电压应保 持不变。但在实际应用中，由于各种因素的影响，电压调整 率不可能为零。因此，需要选择具有较小电压调整率的电源 ，以保证电子设备的性能稳定。
分类与用途
分类
根据不同的分类标准，直流稳压电源可分为线性稳压电源、开关稳压电源等类型 。
用途
直流稳压电源广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备、工业自动化等领域， 为各种电子元器件和设备提供稳定的直流电源，保证其正常工作和性能。
02
直流稳压电源的组成
电源变压器
01
02
03
作用
将电网中的交流电压转换 成较低的交流电压，为整 流电路提供合适的输入电 压。
纹波电压
纹波电压
指直流稳压电源输出电压中的交流成 分，表现为一定频率的波纹状波动。 它是衡量电源性能的重要指标之一， 对电子设备的正常工作具有重要影响 。
抑制能力
纹波电压的抑制能力是指电源输出电 压中纹波电压的幅度与主输出电压的 比值。抑制能力越高，纹波电压越小 ，电源的性能越好。
04
直流稳压电源的应用
直流稳压电源能够为这些设备提供稳定的直流电，确保电力 系统的安全和稳定运行。
05
直流稳压电源的发展趋势与展望
高效率、高稳定性
总结词
随着能源问题的日益突出，直流稳压电 源的高效率和稳定性成为了研究的重要 方向。
VS
详细描述
为了提高能源利用效率和系统稳定性，研 究者们不断探索新型的转换拓扑结构和控 制方法，如采用软开关技术、多模式控制 策略等，以实现高效稳定的直流稳压电源 。
直流稳压电源—稳压电路(电子技术课件)
串联型稳压电路
一、电路结构
串联型稳压电路方框图
一、电路结构
是 VT2 的 集 电 极负载电阻 又作VTl的基极 偏置电阻
基准电压源
串联型稳压电路
调整管 比较放大器
采样分压器
二、工作原理
电路是通过控制串接在输入电压 与负载之间的调整管实现稳压
三、输出电压计算
输出电压
Uo
R1 R2
RP R2 RP
CWX17系列（正电压）
CWX37系列（负电压）
一、主要型号
封装
外形封装、引脚功能及符号
注意 不同型号或不同封装的引脚功能排序不一样，使用时要注意看说明书。
符号
IN 3
2 OUT
CWX17
1 ADJ
IN 2
3 OUT
CWX37
1 ADJ
二、应用电路
UREF典型值等于1.25V
Uo
UR1
UR2
1.25 1
二、应用电路
1.输出固定电压的电路接法
3
CW7905
1 -5V
输出固定正电压(+12V)
输出固定负电压(-5V)
Ci、Co：减小输入电压、输出电压的脉动，改善负载的瞬态响应。
二、应用电路
2.可同时输出正、负电压的电路
CW7815
CW7915 用一个78系列和一个79系列集成稳压器连接
二、应用电路
二、工作原理
2.负载波动
若电源电压不变，即整流滤波后的输出电压Ui 不变，此时若负载RL减小时，则引起负载电流 Io增加，电阻R上的电流IR和其两端的电压UR均 增加，则输出电压Uo 减小，Uo（UZ）的减小 则使IZ下降较多，从而抵消了Io的增加，保持 I=Io+IZ基本不变，也就保持了Uo基本恒定。
一、电路结构
串联型稳压电路方框图
一、电路结构
是 VT2 的 集 电 极负载电阻 又作VTl的基极 偏置电阻
基准电压源
串联型稳压电路
调整管 比较放大器
采样分压器
二、工作原理
电路是通过控制串接在输入电压 与负载之间的调整管实现稳压
三、输出电压计算
输出电压
Uo
R1 R2
RP R2 RP
CWX17系列（正电压）
CWX37系列（负电压）
一、主要型号
封装
外形封装、引脚功能及符号
注意 不同型号或不同封装的引脚功能排序不一样，使用时要注意看说明书。
符号
IN 3
2 OUT
CWX17
1 ADJ
IN 2
3 OUT
CWX37
1 ADJ
二、应用电路
UREF典型值等于1.25V
Uo
UR1
UR2
1.25 1
二、应用电路
1.输出固定电压的电路接法
3
CW7905
1 -5V
输出固定正电压(+12V)
输出固定负电压(-5V)
Ci、Co：减小输入电压、输出电压的脉动，改善负载的瞬态响应。
二、应用电路
2.可同时输出正、负电压的电路
CW7815
CW7915 用一个78系列和一个79系列集成稳压器连接
二、应用电路
二、工作原理
2.负载波动
若电源电压不变，即整流滤波后的输出电压Ui 不变，此时若负载RL减小时，则引起负载电流 Io增加，电阻R上的电流IR和其两端的电压UR均 增加，则输出电压Uo 减小，Uo（UZ）的减小 则使IZ下降较多，从而抵消了Io的增加，保持 I=Io+IZ基本不变，也就保持了Uo基本恒定。
《电工电子技术》课件——直流稳压电源
直流稳压电源
稳压电路的作用：当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直
流电压稳定。
直流稳压电源的整流电路
主要
内容
滤波电路
稳压电路
单相整流电路工作原理
整流电路
整流电路是指交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单
向导电特性。因此，二极管是构成整流电路的关键元件。
单相整流电路
半波整流
单相整流电路
电阻 R 上的压降增加，以抵偿 U1 的增加，从而使负载
电压 UO 保持近似不变。
滤波电路
如果交流电源电压降低而使 U1 降低时，负载电压 UO 也要降低，因而
稳压管的电流 IZ 就显著减小，电阻 R 上的压降也减小，仍然保持负载电压 UO
保持近似不变。同理，如果当电源电压保持不变而是负载电流变化引起负载电
负载平均电流为 IO = 0.45 U2 / RL
单相半波整流电路中二极管的平均电流就是整流
输出的电流，即 ID = IO 。
图2 单相半波整流电路
单相整流电路
二极管截止时承受的最大反向电压：
在 u2 负半周时，二极管 VD 所承受到的最大反向电压
为 u2 的最大值，即 UDRM = 2 U2 。
图5 半波整流电容滤波电路及其波形
滤波电路
（1）电容滤波电路
电源在向 RL 供电的同时，又向 C 充电储能，由于充电时间常数很小，充电很
快，输出电压 u0 随 u2 迅速上升，当 uc=√2 U2 后， u2 开始下降，u2 < uc ， VD 反偏
截止，由电容 C 向 RL 放电，放电时间常数由电容 C 和负载电阻 RL 决定，电容较大，
在 u2 正半周时，VD1、VD3 导通，VD2、VD4 截止。此时， VD2、
《直流稳压电源》课件
《直流稳压电源》PPT课 件
本课件内容旨在介绍直流稳压电源的定义、工作原理、特点与应用，讲解其 分类、选型与设计注意事项，探讨直流稳压电源在市场上的发展趋势。
直流稳压电源：定义与工作原理
定义
直流稳压电源是一种能够提供稳定直流电压输出的 装置，常用于电子设备和实验室应用。
工作原理
通过输入电源变换和控制电路，将电流和电压调整 到稳定的数值，确保输出电压不受外界因素影响。
开关稳压电源
利用开关元件将输入电源高频开关，经过变压和整 流等过程得到稳定输出。
直流稳压电源：选型与设计注意事项
负载需求
根据负载电流和电压要求选择合适的电源型号 和输出功率。
安全保护
电流过载、短路保护等安全功能，提供设备和 操作者安全保障。
效率与功率因数
考虑电源的效率和功率因数，确保能够满足设 备的能量消耗和电压稳定性。
散热与噪音
合理散热设计，减少电源产生的噪音对设备的 干扰。
直流稳压电源：市场发展趋势
1
小型化与集成化
电源体积越来越小，功能集成度高，满
高效节能
2
足紧凑设备的需求。
采用高效率和节能技术，提高电源转换
效率，减少能源消耗。
3
可靠性与稳定性
提升产品质量，降低故障率，确保长期 稳定运行。
直流稳压电源：特点与应用
1 高稳定性
具备稳定的输出电压和电 流，适用于对电源精度要 求较高的应用场景。
2 可调性强
具备调整输出电压和电流 的能力，适应不同设备和 实验验、电子设 备、无线通信、工业自动 化等领域。
直流稳压电源：分类
线性稳压电源
采用电压调节器和电流放大器，通过线性元件调节 电源输出电压。
本课件内容旨在介绍直流稳压电源的定义、工作原理、特点与应用，讲解其 分类、选型与设计注意事项，探讨直流稳压电源在市场上的发展趋势。
直流稳压电源：定义与工作原理
定义
直流稳压电源是一种能够提供稳定直流电压输出的 装置，常用于电子设备和实验室应用。
工作原理
通过输入电源变换和控制电路，将电流和电压调整 到稳定的数值，确保输出电压不受外界因素影响。
开关稳压电源
利用开关元件将输入电源高频开关，经过变压和整 流等过程得到稳定输出。
直流稳压电源：选型与设计注意事项
负载需求
根据负载电流和电压要求选择合适的电源型号 和输出功率。
安全保护
电流过载、短路保护等安全功能，提供设备和 操作者安全保障。
效率与功率因数
考虑电源的效率和功率因数，确保能够满足设 备的能量消耗和电压稳定性。
散热与噪音
合理散热设计，减少电源产生的噪音对设备的 干扰。
直流稳压电源：市场发展趋势
1
小型化与集成化
电源体积越来越小，功能集成度高，满
高效节能
2
足紧凑设备的需求。
采用高效率和节能技术，提高电源转换
效率，减少能源消耗。
3
可靠性与稳定性
提升产品质量，降低故障率，确保长期 稳定运行。
直流稳压电源：特点与应用
1 高稳定性
具备稳定的输出电压和电 流，适用于对电源精度要 求较高的应用场景。
2 可调性强
具备调整输出电压和电流 的能力，适应不同设备和 实验验、电子设 备、无线通信、工业自动 化等领域。
直流稳压电源：分类
线性稳压电源
采用电压调节器和电流放大器，通过线性元件调节 电源输出电压。
《直流稳压电源》课件
。
负载调整率
指在一定负载范围内， 输出电压随负载变化的
程度。
输出电流
01
02
03
04
输出电流
指直流稳压电源输出的直流电 流值，通常以安培（A）为单
位。
电流精度
指输出电流的误差范围，通常 以百分比表示。
负载调整率
指在一定输出电压下，输出电 流随负载变化的程度。
短路保护功能
指直流稳压电源在短路情况下 能够自动切断输出的保护功能
工作原理
利用电磁感应原理，通过一次绕组和 二次绕组的匝数比来降低或升高电压 。
整流电路
作用
将交流电转换成直流电。
工作原理
利用二极管的单向导电性，将交流电的正负半周 转换成单一方向的直流电。
类型
半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路等 。
滤波电路
01
02
03
作用
将整流后的脉动直流电转 换成平滑的直流电。
输入电流范围
指直流稳压电源能够正常工作的输入 电流范围。
效率
指直流稳压电源将输入的电能转换为 输出的电能的效率，通常以百分比表 示。
温升
指直流稳压电源在工作过程中内部温 度的升高，通常以摄氏度（℃）为单 位。
04
直流稳压电源的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
定期检查
定期检查电源的输入和输出电压、电流是否正常 ，确保其工作状态良好。
更换保险丝
如发现电源内部保险丝熔断，应及时更换相同规 格的保险丝，并检查电源是否存在故障。
ABCD
清洁除尘
定期清洁电源外壳表面，去除灰尘和污垢，保持 其散热良好。
软件更新
负载调整率
指在一定负载范围内， 输出电压随负载变化的
程度。
输出电流
01
02
03
04
输出电流
指直流稳压电源输出的直流电 流值，通常以安培（A）为单
位。
电流精度
指输出电流的误差范围，通常 以百分比表示。
负载调整率
指在一定输出电压下，输出电 流随负载变化的程度。
短路保护功能
指直流稳压电源在短路情况下 能够自动切断输出的保护功能
工作原理
利用电磁感应原理，通过一次绕组和 二次绕组的匝数比来降低或升高电压 。
整流电路
作用
将交流电转换成直流电。
工作原理
利用二极管的单向导电性，将交流电的正负半周 转换成单一方向的直流电。
类型
半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路等 。
滤波电路
01
02
03
作用
将整流后的脉动直流电转 换成平滑的直流电。
输入电流范围
指直流稳压电源能够正常工作的输入 电流范围。
效率
指直流稳压电源将输入的电能转换为 输出的电能的效率，通常以百分比表 示。
温升
指直流稳压电源在工作过程中内部温 度的升高，通常以摄氏度（℃）为单 位。
04
直流稳压电源的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
定期检查
定期检查电源的输入和输出电压、电流是否正常 ，确保其工作状态良好。
更换保险丝
如发现电源内部保险丝熔断，应及时更换相同规 格的保险丝，并检查电源是否存在故障。
ABCD
清洁除尘
定期清洁电源外壳表面，去除灰尘和污垢，保持 其散热良好。
软件更新
直流稳压电源教学课件
主要功能包括提供稳定的直流电压输出， 保护电子器件，满足特定的电路工作需 求。
直流稳压电源的分类
线性稳压电源
通过线性电路稳压的方式产生稳定输出电压，效率较低但稳定性好。
开关稳压电源
通过开关电路进行高效稳压，效率高但需要滤波电路来减小纹波。
双线性稳压电源
结合了线性稳压电源和开关稳压电源的优点，具有较高的效率和稳定性。
电的基本知识
1 电源的概念
电源是提供电流和电
2 常用电源的分类
3 直流电源和交流
常见的电源包括电池、
电源的区别
压的装置，用于供给
直流电源、交流电源
直流电源的电流和电
电子设备所需的电能。
等。
压方向恒定，交流电
源的电流和电压周期
性变化。
直流稳压电源的工作原理
1
整流电路
将交流电转换为直流电，通过二极
滤波电路
实验结果数据的分析
通过对实验结果数据的分析，总结出实验的结 论。
结语
直流稳压电源的应用领域广泛，未来的发展趋势和展望，推荐补充阅读材料。
直流稳压电源的测量方法
1 电压、电流的测量方法
使用电压表和电流表等测试仪器进行测量。
2 稳压精度的测量方法
测试稳压电源输出电压与设定值。
直流稳压电源的设计
1
稳压器的选择
2
根据需求选择适合的线性稳压器或
开关稳压器。
3
电源电路设计要点
选择合适的稳压模式、滤波电路和 稳压元件，布局合理。
过流保护电路设计
设计电流保护电路，防止过大电流 对电源和电路的损坏。
相关知识点讲解
二极管的基本知识
介绍二极管的构造、正向特性和反向特性。
第4章直流稳压电源
晶闸管又称可控硅，从外型上区别有螺栓式和平板式 等。晶闸管的外形及符号如图4-12所示。晶闸管有三个电 极：阳极A、阴极K、门极G。在图4-12(a)中带有螺栓的一 端是阳极A，利用它和散热器固定，另一端是阴极K，细引 线为门极G。在图4-12(b)中示出大功率的平板式晶闸管， 其中间金属环连接出来的引线为门极，离门极较远的端面 是阳极A，较近的端面是阴极K，安装时用两个散热器把平 板式晶闸管夹在中间，以保证它具有较好的散热效果。晶 闸管的图形符号如图4-12(c)所示，文字符号为VT。
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4．5 稳压电路
3．电路特点
硅稳压管稳压电路结构简单，元件少。但输出电压由稳 压管的稳压值决定，不可随意调节，因此输出电流的变化 范围较小，只适用于小型的电子设备中。
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4．5 稳压电路
4．5．2 串联型晶体管稳压电路 1．电路结构
图4-18为三极管串联稳压电路原理图，它由取样电路、 基准电压、比较放大器及调整元件等环节组成，其方框图 如图4-19所示。
• (4)稳压电路用来消除由于电网电压波动、负载改变对其产生 的影响，从而使输出电压稳定。
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4.1 整流电路
4.1.1 单相半波整流电路
1．工作原理
单相半波整流电路如图4—2(a)所示。它是最简单的整流 电路，由整流变压器、整流二极管V及负载电阻RL组成。其 中v1 、v2分别为整流变压器的原边和副边交流电压。
在负载电阻RL得到的是如图4－2 (b)所示的单向脉动电 压。
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4.1 整流电路
二 A→极V设→管在R交LV→流因B电→加压A正。正半注向周意电(到0～，压t1忽)而，略v导2二＞极通0，管，A正端电向电压流位降比IL时B的端，电A路点位径电高位，是 与C点电位相等，则v2几乎全部加到负载RL上，RL上电流方向与 电压极性如图4-2所示。
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4．5 稳压电路
3．电路特点
硅稳压管稳压电路结构简单，元件少。但输出电压由稳 压管的稳压值决定，不可随意调节，因此输出电流的变化 范围较小，只适用于小型的电子设备中。
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4．5 稳压电路
4．5．2 串联型晶体管稳压电路 1．电路结构
图4-18为三极管串联稳压电路原理图，它由取样电路、 基准电压、比较放大器及调整元件等环节组成，其方框图 如图4-19所示。
• (4)稳压电路用来消除由于电网电压波动、负载改变对其产生 的影响，从而使输出电压稳定。
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4.1 整流电路
4.1.1 单相半波整流电路
1．工作原理
单相半波整流电路如图4—2(a)所示。它是最简单的整流 电路，由整流变压器、整流二极管V及负载电阻RL组成。其 中v1 、v2分别为整流变压器的原边和副边交流电压。
在负载电阻RL得到的是如图4－2 (b)所示的单向脉动电 压。
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4.1 整流电路
二 A→极V设→管在R交LV→流因B电→加压A正。正半注向周意电(到0～，压t1忽)而，略v导2二＞极通0，管，A正端电向电压流位降比IL时B的端，电A路点位径电高位，是 与C点电位相等，则v2几乎全部加到负载RL上，RL上电流方向与 电压极性如图4-2所示。
电工与电子技术直流稳压电源电子教案
电工与电子技术-直流稳压电源电子教案第一章：直流稳压电源概述1.1 直流稳压电源的定义与作用1.2 直流稳压电源的分类及特点1.3 直流稳压电源的应用领域第二章：直流稳压电源的组成及工作原理2.1 直流稳压电源的组成2.2 整流电路的工作原理2.3 滤波电路的工作原理2.4 稳压电路的工作原理第三章：直流稳压电源的设计与计算3.1 设计直流稳压电源时需要考虑的因素3.2 整流电路的设计与计算3.3 滤波电路的设计与计算3.4 稳压电路的设计与计算第四章：常用直流稳压电源电路及其应用4.1 线性稳压电源电路及其应用4.2 开关稳压电源电路及其应用4.3 模块化直流稳压电源电路及其应用第五章：直流稳压电源的测试与维护5.1 直流稳压电源的测试方法5.2 直流稳压电源的测试仪器的选用5.3 直流稳压电源的维护与故障排除第六章：直流稳压电源的实用案例分析6.1 通信设备中的直流稳压电源应用案例6.2 计算机系统中的直流稳压电源应用案例6.3 工业控制电路中的直流稳压电源应用案例第七章：开关稳压电源的效率提升与损耗分析7.1 开关稳压电源的效率提升方法7.2 开关稳压电源的常见损耗分析7.3 开关稳压电源的效率优化设计第八章：直流稳压电源的环保与安全8.1 直流稳压电源的环保要求8.2 直流稳压电源的安全措施8.3 直流稳压电源的环保与安全在实际应用中的重要性第九章：直流稳压电源在新能源领域的应用9.1 太阳能光伏系统中的直流稳压电源应用9.2 电动汽车充电器中的直流稳压电源应用9.3 直流稳压电源在新能源领域的发展趋势第十章：直流稳压电源技术的未来展望10.1 直流稳压电源技术的发展趋势10.2 直流稳压电源技术在物联网中的应用10.3 未来直流稳压电源技术的创新方向重点和难点解析一、直流稳压电源的定义与作用：重点关注点：理解直流稳压电源的基本概念和其在电路中的关键作用。
难点解析：直流稳压电源的分类和特点，以及如何根据应用需求选择合适的直流稳压电源。
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电流通路：b→T2→RL→D1→a
控制极电压uG在 t =α+ 时施加， 故在+ ≤t≤2第时04章，直流T稳压2电和源 D1 导通。
12
第11章 直流稳压电源
3. 工作波形
u2
O
uG
+
O uO
a + u2 -
b
t
+ uG T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO -
负载 RL 上得到不完整 的全波脉动电压 。
t
O
13
+
2 t 第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
4. 主要参数
uO
(1) 负载直流电压
＋ 2 t
∫ UO=
1
2U2sintd(t)
=
2 2
U2
1+cos
2
UO =
0.9U2
1+cos
2
(2) 负载直流电流
IO=
UO RL
第04章直流稳压电源
14
第11章 直流稳压电源
[例11.2.1] 一单相桥式半控整流电路，要求直流输 出电 压 UO 在 40 ~ 90 V的范围内可 调，求输入交流电 压和控制角的变 化范围。
稳定 直流
稳压
直流
电路
第04章直流稳负压电载源
2
第11章 直流稳压电源
电源变 压器
将市电变换为整流所需的 交流电压
整流 电路
将交流电变换为方向不变 的直流电
滤波
将脉动直流电变换为平滑
电路
的直流电压
稳压 电路
3
将不稳定的直流电压变换 为稳定直流电压
第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
11.2 整流电路
第11章 直流稳压电源
1. 工作原理
u2 负半周，D2 和 D4 导通，uO = -u2
Ta
＋
-
D4
D1
Io ＋
u1
u2
－
+
D3
D2
b
RL uo －
电流通路：b → D2 R D4 第04章→直流稳L压电→源 → a
6
第11章 直流稳压电源
u2
O uo io
O iD1 , D3
O
iD2 , D4
电流通路：a → T1 → RL → D2 →b
控制极电压uG在 t=α时施加， 11 故在≤t≤时，第T041章和直流D稳压2电导源通
第11章 直流稳压电源
2. 工作原理
Ta
+ +
u1
u2
-
-
+
uG
T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
负半周，T1、D2承受反向电压截止，
T2、D1 承受正向电压。
一、不控整流电路
T
a
+
+
D4
D1
u1
u2
-
-
D3
D2
b
iO +
RL uO -
第04章直流稳压电源
4
第11章 直流稳压电源
1. 工作原理
u2 正半周，D1 和 D3 导通， uO= u2
T
a
iO
+
+
+
D4
D1
u1
u2
R uO
-
-
D3
D2
L
b
-
电流通路：a→D1第→04章R直流L稳→压电D源3 →b
5
uD1 , D3
O
7
uD2 , D4
D1 D2 ＋ ＋
ωt
u2
RL uo
－ D4 D3 －
ωt ωt
ωt
第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
2. 整流电路的计算
(1) 负载直流电压
(2) 负载直流电流
∫ UO=
1
0 2U2sintd(t)
IO=
UO RL
=
2
2
U2
(3) 二极管平均电流 1
VD4 VD3
uo √2 U2
电容放电
C 或 RL
Io ＋ RL uo
－
O
17
RL →∞ ωt
第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
结论
① 滤波使 uo 的波形更平滑，提高了 uo 的平均值。
② uo 的平滑程度取决于放电时间常数 = RLC 。
③ 二极管的导通时间缩短了。
2. 电容滤波电路的计算
[解] = 0º时，UO= UOmax = 90 V， 故
U2 = UO / 0.9 = 90 / 0.9 = 100 V
UO = 40 V 时，
cos = 2UO
0.9U2
-1 = 2×40 0.9×100
= arccos(-0.111) = 96.4º
-1 = -0.111
故 的变化范围为0º~ 96.4º。
+
uG
T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
单相桥式整流电路中的两个二极管用可控 的 晶闸管替换 —— 半控。
第04章直流稳压电源
10
第11章 直流稳压电源
2. 工作原理
Ta
+ +
u1
u2
-
-
+
uG
T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
正半周，T2、D1 承受反向电压截止，
T1、D2 承受正向电压，
电
子
技 术
第 11 章 直流稳压电源
11.1 直流稳压电源的组成 11.2 整流电路 11.3 滤波电路 11.4 稳压电路
第04章直流稳压电源
1
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下一章
第11章 直流稳压电源
11.1 直流稳压电源的组成
~
大小不合
大小合适
脉动
适的交流
的交流
直流
交流
电源变
整流
电源
压器
电路
滤波 电路
不稳定 的直流
(1) 选择整流二极管；(2) 选择滤波电容器；(3) 负载电阻 断路时的输出电压UO ；(4) 电容断路时的输出电压UO。
解：(1) 选择整流二极管
IO=
UO = RL
30 =0.3 A
100ID= 2 IOUO= 0.9U2(4)二极管反向电压
最大值
第04章直流稳压电源 URm= 2 U2
8
第11章 直流稳压电源
3. 整流元件的选择 IF≥ID UR≥URm
4. 整流桥块
~-
+~
-
~
~
+
第04章直流稳压电源
9
第11章 直流稳压电源
二、可控整流电路
1. 电路结构
Ta +
+
u1
u2
-
-
第04章直流稳压电源
15
第11章 直流稳压电源
11.3 滤波电路
电容滤波
电感滤波
＋
复式滤波
＋
＋
＋
＋
＋
第04章直流稳压电源
16
第11章 直流稳压电源
一、电容滤波电路
1. 电容滤波的原理
VD1 VD2
(1) 当二极管导通时 ＋ ＋
＋
电容被充电储能。u1 u2
C
(2) 当二极管截止时 － －
电容放电。
(1) 输出电压的平均值
取: Uo = U2（半波） Uo = 1.2 U2（全波）
(2) 滤波电容的选择
取: C≥(3 ~ 5)
T 2RL =
1.5~2.5 2RLf
√ 电容的耐压：UC第N04≥章直流2稳U压电2 源
18
第11章 直流稳压电源
(3) 整流二极管的选择
IF ≥2ID（电容充电产生冲击电流） UR ≥URm
3. 输出特性（外特性） uo
1.414U2
0.9U2
电容滤波
结论
电容滤波电路适用于 O
Io
输出电压较高，负载
电流较小且负载变动
19
不大的场合。 第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
例11.3.1 一桥式整流、电容滤波电路，已知电源频 率 f = 50 Hz ，负载电阻 RL=100 ，输 出直流电压 UO = 30 V 。试求：
控制极电压uG在 t =α+ 时施加， 故在+ ≤t≤2第时04章，直流T稳压2电和源 D1 导通。
12
第11章 直流稳压电源
3. 工作波形
u2
O
uG
+
O uO
a + u2 -
b
t
+ uG T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO -
负载 RL 上得到不完整 的全波脉动电压 。
t
O
13
+
2 t 第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
4. 主要参数
uO
(1) 负载直流电压
＋ 2 t
∫ UO=
1
2U2sintd(t)
=
2 2
U2
1+cos
2
UO =
0.9U2
1+cos
2
(2) 负载直流电流
IO=
UO RL
第04章直流稳压电源
14
第11章 直流稳压电源
[例11.2.1] 一单相桥式半控整流电路，要求直流输 出电 压 UO 在 40 ~ 90 V的范围内可 调，求输入交流电 压和控制角的变 化范围。
稳定 直流
稳压
直流
电路
第04章直流稳负压电载源
2
第11章 直流稳压电源
电源变 压器
将市电变换为整流所需的 交流电压
整流 电路
将交流电变换为方向不变 的直流电
滤波
将脉动直流电变换为平滑
电路
的直流电压
稳压 电路
3
将不稳定的直流电压变换 为稳定直流电压
第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
11.2 整流电路
第11章 直流稳压电源
1. 工作原理
u2 负半周，D2 和 D4 导通，uO = -u2
Ta
＋
-
D4
D1
Io ＋
u1
u2
－
+
D3
D2
b
RL uo －
电流通路：b → D2 R D4 第04章→直流稳L压电→源 → a
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第11章 直流稳压电源
u2
O uo io
O iD1 , D3
O
iD2 , D4
电流通路：a → T1 → RL → D2 →b
控制极电压uG在 t=α时施加， 11 故在≤t≤时，第T041章和直流D稳压2电导源通
第11章 直流稳压电源
2. 工作原理
Ta
+ +
u1
u2
-
-
+
uG
T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
负半周，T1、D2承受反向电压截止，
T2、D1 承受正向电压。
一、不控整流电路
T
a
+
+
D4
D1
u1
u2
-
-
D3
D2
b
iO +
RL uO -
第04章直流稳压电源
4
第11章 直流稳压电源
1. 工作原理
u2 正半周，D1 和 D3 导通， uO= u2
T
a
iO
+
+
+
D4
D1
u1
u2
R uO
-
-
D3
D2
L
b
-
电流通路：a→D1第→04章R直流L稳→压电D源3 →b
5
uD1 , D3
O
7
uD2 , D4
D1 D2 ＋ ＋
ωt
u2
RL uo
－ D4 D3 －
ωt ωt
ωt
第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
2. 整流电路的计算
(1) 负载直流电压
(2) 负载直流电流
∫ UO=
1
0 2U2sintd(t)
IO=
UO RL
=
2
2
U2
(3) 二极管平均电流 1
VD4 VD3
uo √2 U2
电容放电
C 或 RL
Io ＋ RL uo
－
O
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RL →∞ ωt
第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
结论
① 滤波使 uo 的波形更平滑，提高了 uo 的平均值。
② uo 的平滑程度取决于放电时间常数 = RLC 。
③ 二极管的导通时间缩短了。
2. 电容滤波电路的计算
[解] = 0º时，UO= UOmax = 90 V， 故
U2 = UO / 0.9 = 90 / 0.9 = 100 V
UO = 40 V 时，
cos = 2UO
0.9U2
-1 = 2×40 0.9×100
= arccos(-0.111) = 96.4º
-1 = -0.111
故 的变化范围为0º~ 96.4º。
+
uG
T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
单相桥式整流电路中的两个二极管用可控 的 晶闸管替换 —— 半控。
第04章直流稳压电源
10
第11章 直流稳压电源
2. 工作原理
Ta
+ +
u1
u2
-
-
+
uG
T1
D1
+ uG T2
D2
iO +
RL uO
-
b
正半周，T2、D1 承受反向电压截止，
T1、D2 承受正向电压，
电
子
技 术
第 11 章 直流稳压电源
11.1 直流稳压电源的组成 11.2 整流电路 11.3 滤波电路 11.4 稳压电路
第04章直流稳压电源
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第11章 直流稳压电源
11.1 直流稳压电源的组成
~
大小不合
大小合适
脉动
适的交流
的交流
直流
交流
电源变
整流
电源
压器
电路
滤波 电路
不稳定 的直流
(1) 选择整流二极管；(2) 选择滤波电容器；(3) 负载电阻 断路时的输出电压UO ；(4) 电容断路时的输出电压UO。
解：(1) 选择整流二极管
IO=
UO = RL
30 =0.3 A
100ID= 2 IOUO= 0.9U2(4)二极管反向电压
最大值
第04章直流稳压电源 URm= 2 U2
8
第11章 直流稳压电源
3. 整流元件的选择 IF≥ID UR≥URm
4. 整流桥块
~-
+~
-
~
~
+
第04章直流稳压电源
9
第11章 直流稳压电源
二、可控整流电路
1. 电路结构
Ta +
+
u1
u2
-
-
第04章直流稳压电源
15
第11章 直流稳压电源
11.3 滤波电路
电容滤波
电感滤波
＋
复式滤波
＋
＋
＋
＋
＋
第04章直流稳压电源
16
第11章 直流稳压电源
一、电容滤波电路
1. 电容滤波的原理
VD1 VD2
(1) 当二极管导通时 ＋ ＋
＋
电容被充电储能。u1 u2
C
(2) 当二极管截止时 － －
电容放电。
(1) 输出电压的平均值
取: Uo = U2（半波） Uo = 1.2 U2（全波）
(2) 滤波电容的选择
取: C≥(3 ~ 5)
T 2RL =
1.5~2.5 2RLf
√ 电容的耐压：UC第N04≥章直流2稳U压电2 源
18
第11章 直流稳压电源
(3) 整流二极管的选择
IF ≥2ID（电容充电产生冲击电流） UR ≥URm
3. 输出特性（外特性） uo
1.414U2
0.9U2
电容滤波
结论
电容滤波电路适用于 O
Io
输出电压较高，负载
电流较小且负载变动
19
不大的场合。 第04章直流稳压电源
第11章 直流稳压电源
例11.3.1 一桥式整流、电容滤波电路，已知电源频 率 f = 50 Hz ，负载电阻 RL=100 ，输 出直流电压 UO = 30 V 。试求：