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1、电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,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。,直流稳压电源的组成和功能,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,本课主要介绍：单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流,把交流电压转变为直流脉动的电压。,整流电路分类：,整流电路的任务：,15.2 单相整流电路,(1)单相半波整流电路,二极管导通，忽略二极管正向压降，uo=u2,为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无
2、穷大。,二极管截止,uo=0,u2 0 时:,u20时:,单相半波整流电压波形,输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：,Io=Uo/RL=0.45 U2/RL,二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：,u1,u2,T,D,RL,uo,uD,io,(2)单相全波整流电路,原理：,变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2,当u2正半周时，D1导通，D2截止。,当u2负半周时，D2导通，D1截止。,单相全波整流电压波形,+,忽略二极管正向压降,输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：,Io=Uo/RL=0.9 U2/RL,二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：,二极管上的平均
3、电流：,二极管承受的最高反向电压：,(3)单相桥式整流电路,组成：由四个二极管组成桥路,u2正半周时电流通路,D1、D4导通，D2、D3截止,u2负半周时电流通路,D2、D3 导通，D1、D4截止,u20 时,D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a D1RLD4b,u20 时,D2,D3导通D1,D4截止电流通路:b D2RLD4a,单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,整流输出电压平均值：Uo=0.9U2,负载电流平均值:Io=Uo/RL=0.9 U2/RL,二极管平均电流：ID=Io/2,集成硅整流桥：,(4)整流电路的主要参数,负载电压 Uo的平均值为:,负载上的(平均)电流:,
4、(a)整流输出电压的平均值,S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越小越好。,(b)脉动系数,用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:,平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管的主要依据。,例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。,二极管截止时两端承受的最大反向电压：,(c)二极管平均电流与反向峰值电压,（选购时：二极管额定电流ID),（选购时：反向峰值电压 2URM),15.3 滤波电路,滤波电路的结构特点:电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。,交流电压,脉动直流电压,直
5、流电压,(1)电容滤波电路,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,(a)电容滤波原理,RL未接入时(忽略整流电路内阻),充电结束,没有电容时的输出波形,a,uc,RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻ro),无滤波电容时的波形,加入滤波电容时的波形,u2上升，u2大于电容上的电压uc，u2对电容充电，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,只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。,二极管中的电流,电容充电时，电容电压滞后于u2。,RLC越小，输
6、出电压越低。,RL接入（且RLC较大）时(考虑整流电路内阻ro),近似估算:Uo=1.2U2 Io=Uo/RL,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,(b)电容滤波电路的特点,输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关,RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大,二极管承受的最高反向电压,电容滤波原理的低通滤波器解释,用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:,频率越高，电容的容抗越小,ro,整流电路,(2)电感滤波电路,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。,电感滤波原理(低通滤波器
7、解释）,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。,对直流分量:XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,(3)RC 型滤波器,改善滤波特性的方法：采取多级滤波,RC 型滤波器,将RC 型滤波器中的电阻换为电感，变为LC 型滤波器,15.4 稳压电路,稳压电路的作用:,稳压电源类型:,以下主要讨论线性稳压电路。,电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前用的也比较多。,(1)稳压电路的主要性能指标,(a)稳压系数 S（越小越好）,稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时，输出电
8、压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。,(b)输出电阻Ro（越小越好）,输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。,(2)串联反馈式稳压电路,(a)电路结构的一般形式,串联式稳压电路的组成：（1）基准电压；（2）比较放大；（3）输出电压取样电路；（4）调整元件,因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为：串联反馈式稳压电路。,若因输入电压变化或负载变化而使UO加大,比较放大电路使UB1变小,从而使UO降低.,(b)一种实际的串联式稳压电源,稳压原理,当 UI 增加或输出电流
9、减小使 Uo升高时,(c)输出电压的确定和调节范围,例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求输出电压的调节范围。,(d)实际的稳压电源采取的改进措施,1.比较放大级采用差动放大器或集成运放2.调整管采用复合三极管3.采用辅助电源(比较放大部分的电源)4.用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5.内部加短路和过热保护电路,集成化集成稳压电源,用运放作为比较放大器的串联型稳压电路,最大输出电压,最小输出电压,15.5 集成稳压电源,特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：W7800系列 稳定正电压 W7805 输出+5V W7809 输出+9
10、V W7812 输出+12V W7815 输出+15V W7900系列 稳定负电压 W7905 输出-5V W7909 输出-9V W7912 输出-12V W7915 输出-15V,1端:输入端2端:公共端3端:输出端,W7800系列稳压器外形及接线图,+10V,+5V,注意：输入与输出端 之间的电压不 得低于2V！,1端:公共端2端:输入端3端:输出端,W7900系列稳压器外形及接线图,-10V,-5V,集成稳压电源应用电路,U1=220VU2=8V,UC1=1.2 U2=9.6VUo=5V,集成稳压电源应用电路,（产生正负对称电源）,开关电源原理,PWM:Pulse Width Modulation 脉宽调制,开关电源原理,小测验,推导输出电压UO与输入电压UI1、UI2的关系式,
