电工学课件王怀平第19章直流稳压电源
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电工学直流稳压电源课件
[解] 负载直流电流
IO=
UO RL
=
12 240
A
=
0.05
A
二极管平均电流
ID=
1 2
IO =
1 2
×0.05 A = 0.025 A
变压器的二次电压
U2=
Uo 0.9
=
12 0.9
V = 13.33 V
变压器的电压比
k=
U2 U1
=
220 13.33
= 16.5
电工学直流稳压电源课件
21
8.5 滤 波 电 路
+ C
Co UO -
电工学直流稳压电源课件
35
-
2 CW237 3
Ci
1 R1
Ui
R2
+C
+
• 输出电压计算公式：
UO= ±1.25 ( 1+
R2 R1
)
Co UO
+
电工学直流稳压电源课件
36
第8 章 结束
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电工学直流稳压电源课件
-
31
1
2
7800
＋
3 ＋
C
Ci
Co RL UO
－
电工学直流稳压电源课件
• CW7900 接线图
+
+
u1
u2
-
-
32
3
2
7900
－ 1
C ＋ Ci
Co RL UO
＋
电工学直流稳压电源课件
• 同时输出正负两组电压的接线图
1 CW7805 2
＋
3
Ci
Co
《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 。
第19讲直流稳压电源-PPT文档资料
UDRM2 2U（半波、全波 ） UDRM 2U（桥式 ）
（b）数量关系
• U o有所提高：Uo(1.1~1.4)U2
通常桥式整流取 Uo 1.2U2 若空载 Uo 2U2
通常半波整流取 Uo 1.0U2
• 选电解电容器原则： 据
则 C(3~5) T 2RL
RLC
(3~5)T 2
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。 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。
交流
整流 逆变
直流
19.1.1 单相半波整流电路
1. 电路结构 Tr a D io
3. 工作波形 u
+
+
2U
u
RL uo
2. 稳压过程
T
由电路图可知
+ UI –
+ UB –
+–
++ UZ–
R3
R
1
+R
1
DZUf –
R1
RL R2
+ UUf R R11 R R22UO
U– O U UZ
U BA u(o U ZU f)
当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电 压UO 升高时，有如下稳压过程：
Io
Uo RL
U 0.45
RL
(3) 流过每管电流平均值 ID ID Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UDRM 2U
(5) 变压器二次电流有效值 I
I 2 1 πο π(Im sint)2dt1.5I7 o
《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
3.4 倍压整流电路的工作原理
一、二倍压整流电路
D1
+
u1
u2 C1 –
RL
（设RL电阻较大）
C2 + –
D2
u2的正半周时：D1 导通，D2截止，理 想情况下，电容C1
uo 的电压充到： 2U2
u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理 想情况下，电容C2
的电压充到： 2U2
负载上的电压： uo 2 2U2
整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是 衡量整流电路性能的两个主要指标。
1. 整流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为:
U o
1 2π
2π 0
uod
t
0.9U
2
负载上的(平均)电流:
IL
0.9U 2 RL
(9-12)
2. 脉动系数Ｓ，又称纹波系数
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo 之比。
较小且负载变动不大的场合。
(9-22)
3.2 电感滤波
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。
L
u1
u2
RL
uo
电感滤波电路
(9-23)
L
பைடு நூலகம்u1
u2
RL
uo
一、滤波原理
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。
因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压
约为：
Uo=0.9U2
(9-24)
u1
u2
L
《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。
19chapter19 直流稳压电源
5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
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19.3 直流稳压电源
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的 输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负 载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻 抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。 其内阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可 以是一个独立的电子部件。
第19章 直流稳压电源
19.1 整流电路 19.2 滤波器 19.3 直流稳压电源
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第19章 直流稳压电源
本章要求：
1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及
参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作
原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。
19.3.4 集成稳压电源
单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使
用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
引出端,故称之为三端集成稳压器。
1. 分类
三 端 稳 压 器
输出正电压
输出固定电压
78XX
输出负电压
79XX
XX两位数字为输出电压值
输出可调电压（1. 25 ~ 37 V 连续可调）
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19.2.1 电容滤波器
1. 电路结构 a D i io
3. 工作波形 u
2U
+ u
+ C
ic RL
+ uo =
uC
O
–
–
uo
动画
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19.3 直流稳压电源
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的 输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负 载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻 抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。 其内阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可 以是一个独立的电子部件。
第19章 直流稳压电源
19.1 整流电路 19.2 滤波器 19.3 直流稳压电源
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第19章 直流稳压电源
本章要求：
1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及
参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作
原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。
19.3.4 集成稳压电源
单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使
用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
引出端,故称之为三端集成稳压器。
1. 分类
三 端 稳 压 器
输出正电压
输出固定电压
78XX
输出负电压
79XX
XX两位数字为输出电压值
输出可调电压（1. 25 ~ 37 V 连续可调）
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19.2.1 电容滤波器
1. 电路结构 a D i io
3. 工作波形 u
2U
+ u
+ C
ic RL
+ uo =
uC
O
–
–
uo
动画
《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
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2021/3/9
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第19章 直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
变压
整流
滤波
交流电源
稳压 负载
u1
u2
u3
u4
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
2021/3/9
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19.1 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。
D2 D4 D6
在 t1 ~ t2 期间 共阴极组中a点电位最高，D1 导通； 共阳极组中b点电位最低，D4 导通。
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
负载两端的电压为线电压uab。
2021/3/9
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2. 工作原理
变压器副边电压 u
ua ub uC
D2 D4 D6
2. 工作原理 在每一瞬间
共阳极组
共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；
共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。
2021/3/9
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2. 工作原理 动画
变压器副边电压 u
ua ub uC
–u+
D1 D3 D5 a
io
+
o
o 2 t
b
RL uo
C
–
uo 负载电压
19.2.3 形滤波器
形 LC 滤波器
L
滤波效果比
+
LC滤波器更好， ~
u
但二极管的冲
–
击电流较大。
++ + C1 C2 RL uo
–
形 RC 滤波器
比 形 LC 滤 ~
+ u
波器的体积小、
–
成本低。
R
++ + C1 C2 RL uo
–
R 愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R 大将使直 流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输
结论： D2 D4 D6 在一个周期中，每个二极 管只有三分之一的时间导 通（导通角为120°）。 负载两端的电压为线电压。
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3. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
Uο
1 π
π
2 π
2Uabsin( t 30)d( t ) 2.34U
36
(2) 整流电流平均值 Io
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
2021/3/9
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2. 工作原理
变压器副边电压 u
ua ub uC
–u+
D1 D3 D5 a
io
+
o
o 2 t
b
RL uo
c
–
uo 负载电压
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
2021/3/9
O
t
2021/3/9
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例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频 率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压 Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
+
解：1. 选择整流二极管 ~
u
流过二极管的电流
–
++ C RL uo
–
ID
1 2
IO
例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频 率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压 Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
+
解：2. 选择滤波电容器 ~
u
取 RLC = 5 T/2
–
++ C RL uo
–
1 50 RLC 5 2 0.05 S 已知RL = 50
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例试2：分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开
时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？
如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
u
~
+D2 u_
D3Leabharlann D1+ RL _uo
o
π
D4
uo
t
2π 3π 4π
解：当D2或D4断开后
o
t
π 2π 3π 4π
电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。 对直流分量: XL=0 ，L相当于短路,电压大部分降在RL 上。对谐波分量: f 越高,XL越大,电压大部分降在L上。 因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。
LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小 的场合，用于高频时更为合适。
2021/3/9
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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。 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。
2021/3/9
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19.1.1 单相半波整流电路
1. 电路结构 Tr a D io
+
2. 工作原理
变压器副边电压 u
ua ub uC
–u+
D1 D3 D5 a
io
+
o
o
2 t
b
RL uo
C
–
uo 负载电压
D2 D4 D6
在 t3 ~ t4 期间
共阴极组中b点电位最高，D3 导通；
共阳极组中c点电位最低，D6 导通。
o
负载两端的电压为线电压ubC。
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
出电压脉动很小的场合。
2021/3/9
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N2 2CZ12A×4
C2 0.047F D1
u 正半周，Va>Vb，二 极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。
3. 工作波形 动画 u
2U
t
uo
2U
t
uD
t
2U uuDD24
2021/3/9
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2021/3/9
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2021/3/9
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可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，
反向工作峰值电压为300V。
变压器副边电压 U 122 V 变比 K 220 1.8
变压器副边电流有效值
122
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
2021/3/9
电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，
负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3
截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。
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~
+D2 u_
D3
D1
+ RL _uo
D4
如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经 D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此 变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。
Io
Uο RL
2.34
U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID
ID
1 3
Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UDRM 3 2U
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19.2 滤波器
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流， 其中既有直流成份又有交流成份。 滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电 压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流 电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达 到平滑输出电压波形的目的。 方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。
5. 整流二极管的选择 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 ID ， URWM UDRM
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19.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构
a
+ 4 1
－b u–
3
2
io
+
uo RL
–－
2. 工作原理
π
2Usin td( t) 0.45U
ο
Io
Uo RL
0.45
U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID ID Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UDRM 2U
(5) 变压器副边电流有效值 I
I
1 2π
π ο
( I msin
t
)2
d
t
1.57Io
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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 172 V ID 1 A