电工电子技术 第9章 直流稳压电源

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1、电工电子技术任万强张钢主编中国水利水电出版社返回章目录9.1单相整流电路9.3集成稳压器第9章直流稳压电源9.2滤波电路整流电路就是利用二极管的单向导电性，将交流电变换为单向脉动直流电的电路。根据交流电的相数，整流电路分为单相整流、三相整流等。通过本章的学习要求掌握小功率直流电源中常用的单相半波、单相桥式整流电路及滤波稳压电路的原理和应用要点。电子设备的正常运行离不开稳定的电源，除了在某些特定场合下采用太阳能电池或化学电池作电源外，多数电路的直流电是由电网的交流电转换来的。这种直流电源的组成以及各处的电压波形如图9.1

2、所示。知识点和学习要求图9.1直流稳压电源组成框图图9.1中各组成部分的功能如下：（1）电源变压器：将电网交流电压（220V或380V）变换成符合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得电子设备所需的直流电压。因为大多数电子电路使用的电压都不高，这个变压器是降压变压器。（2）整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。（3）滤波电路：利用储能元件电容器C两端的电压（或通过电感器L的电流）不能突变的性质，把电容C（或电感L）与整流电路的负载RL并联（

3、或串联），就可以将整流电路输出中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电。在小功率整流电路中，经常使用的是电容滤波。（4）稳压电路：当电网电压或负载电流发生变化时，滤波电路输出的直流电压的幅值也将随之变化，因此，稳压电路的作用是使整流滤波后的直流电压基本上不随交流电网电压和负载的变化而变化。在小功率直流电源中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和三相整流电路等。整流（和滤波）电路中既有交流量，又有直流量。对这些量经常采用不同的表述方法：输入（交流）——用有效值或最大值；输出（直流）——用平均值；二极管正

4、向电流——用平均值；二极管反向电压——用最大值。9.1单相整流电路利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电压变为单向脉动电压。本章为便于分析整流电路，把整流二极管当作理想元件，即认为它的正向导通电阻为零，而反向电阻为无穷大。但在实际应用中，应考虑到二极管有内阻，整流后所得波形，其输出幅度会减少0.6~1V，当整流电路输入电压大时，这部分压降可以忽略。但输入电压小时，例如输入为3V，则输出只有2V多，需要考虑二极管正向压降的影响。单相整流电路有单相半波整流电路、单相全波整流电路和桥式整流电路三种形式。单相半波整流电

5、路如图9.2所示。图9.2单相半波整流电路9.1.1单相半波整流电路1．单相半波整流电路的工作原理利用二极管的单向导电性，在变压器副边电压U2为正的半个周期内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载RL上得到半个周期的直流脉动电压和电流；而在U2为负的半个周期内，二极管反向偏置，二极管VD截止，处于关断状态，负载中没有电流流过，负载上电压为零。由于二极管的单向导电作用，将变压器副边的交流电压变换成为负载RL两端的单向脉动电压，达到整流目的，其波形如图9.3所示。因为这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，所以称为

6、单相半波整流电路。设变压器副边绕组电压为。当u2为正半周时，二极管VD导通，负载RL上的电压uo、流过RL的电流io及二极管的电流iD分别为2．直流电压UO和直流电流IO的计算利用傅立叶级数将单相半波脉动电压分解为式中第一项为uo的直流分量，即uo在一个周期的平均值UO，即可以看出，在半波整流情况下，负载上的直流电压只有变压器副边绕组电压有效值的45%。如果考虑二极管正向电阻和变压器内阻引起的压降，UO的数值还要低一些。负载上的直流电流图9.3单相半波整流电路波形3．二极管参数的计算在单相半波整流电路中，流过二极管的电

7、流就等于输出电流从图9.2可看出，二极管在截止时所承受的最高反向电压u2就是的最大值，即在选择二极管时，所选管子的最大整流电流和最高反向工作电压，应大于上式的计算值。4．纹波系数KT整流输出后的电压除含有直流分量外，还含有不小的高次谐波分量，这些谐波分量总称为纹波。常用纹波系数来衡量输出电压中的纹波大小，它定义为输出电压交流有效值与平均值（直流分量）之比，即而输出交流电压有效值为对于半波整流电路，所以纹波系数为可见半波整流电路输出电压的纹波是比较大的。单相半波整流电路结构简单，只用一个整流管，但输出波形脉动大，输出直流

8、电压低，变压器只工作半周，电源利用率低，故半波整流电路只用在对直流电源要求不高，输出电流较小的场合。9.1.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路应用最广，采用四个整流二极管，组成桥式电路，如图9.4（a）所示。人们常常将图中的四个二极管电路，称为“整流桥”。图9.4（b）采用了整流桥符号的电路图。图9.4单相桥式整流电路1．单相桥式