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1、你的世界,我的世界,就业中心家电专业：李老师,第九章 直流稳压电源,模拟电路,实验室使用的直流稳压电源,小型直流电源,微机电源,21.5V小型快速充电器,带整流、电容滤波部分,电源变压器,整流部分,带整流部分,带整流、电容滤波、集成稳压的312V可调直流电源,直流电源的发展趋势,当今电源产业中占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通信用的AC/DC开关电源、AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、UPS、交流变频调速电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、中频感应加热电源、电力操作电源、绿色照明电源、高效可靠低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等等。,发展趋势：高效率、低损耗、智能化、
2、数字化、小型轻量化、安全可靠、无电力公害、电磁干扰小等。,退出,一、直流稳压电源的分类,稳压二极管稳压电源：电路简单，功率小，稳压精度低。晶体管串联调整式稳压电源：电路简单，工作可靠，功率较大，稳压精度高。集成稳压器：体积小，可靠性高，温度特性好，使用方便，价格便宜。开关稳压电源：效率高，温升低，便于集成化，但电路复杂，有高频干扰。,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,滤 波 电 路,稳 压 电 路,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u
3、o的稳定。,二、直流稳压电源的分类和组成,退出,功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压,各组成部分功能,1、电源变压器,将交流电网供给的交流电压u1 变换为符合整流器所需要的交流电压u2。,u1,单相交流220V50HZ电源变压器,2、整流电路,利用二极管的单向导电性 将低压交流电变换成单向脉动直流电（如uD1）.,u2,整流二极管,1N4001,1N4002,利用电容、电感阻抗特性将脉动的直流电（如uD1）变换成较平直的直流电压（如uD2）。,uD1,3、滤波电路,电容器,电感器件,4、稳压电路,采用稳压电路使输出的直流电压在交流电源电压上下波动或负载变化时，能够保持稳定（如uD2到u
4、s)。,uD2,稳压二极管,三端集成稳压,整流电路的作用：把交流电压转变为脉动的直流电压。,第二节 整流电路,常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。,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，反向电阻为无穷大。,退出,单相半波整流电路的工作原理,u2 正半周 时，二极管导通。,忽略二极管正向压降：uo=u2,u2负半周时，二极管截止,输出电流为0。,uo=0,退出,单相半波整流电路,3.工作波形,1.电路结构,(3)二极管上承受的最高电压：,(2)二极管上的平均电流：,ID=IL,退出,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
5、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；变压器电流含有直流成分，容易饱和。故半波整流只用在要求不高，输出电流较小的场合。,二、单相全波整流电路的工作原理,u1,u2,a,T,b,D1,RL,uo,D2,u2,iL,(1)输出电压波形：,(2)二极管上承受的最高电压：,退出,在所有单相整流电路中，全波整流电路，二极管承受的反向电压最高。,全波整流的输出电压的平均值为半波整流的2倍,负极性全波整流电路,试分析其工作原理,单相桥式整流电路的工作原理,桥式整流电路,u2正半周时电流通路,退出,桥式整流电路,u0,u2负半周时电流通路,退出,单相桥式整流电路的工作原理,
6、u20 时,D1,D3导通D2,D4截止电流通路:A D1RLD3B,u20 时,D2,D4导通D1,D3截止电流通路:B D2RLD4A,输出是脉动的直流电压！,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,退出,工作原理,分析的前提,(b)理想变压器,u2 正半周时,电压u2为正半周时D1、D3导通，D2、D4截止,二极管D1、D3电流,二极管D1、D3承受的反向电压,详细分析,u2负半周时,二极管D2、D4电流,二极管D2、D4承受的反向电压,电压u2为负半周时D1、D3截止，D2、D4导通,工作原理小结,u2 为正半周：,a,D1,RL,D3,b,D2 D4 截止,t,uo,u2 为负半周：
7、,b,D2,RL,D4,a,D1 D3 截止,输入电压,整流电路输出电压,输出电流,输出电流的平均值,问题?在下面三种情况下，电路的工作情况如何？,2.若D3 管反接,3.若D3 管短路,1.若D3 管开路,解：,1.正半周不通，,2.,3.,负半周正常。,结果？,烧坏变压器，U0=0,负半周变压器被短路。,烧坏变压器，U0=0,结果？,负半周变压器被短路。,为半波整流，,结果？,常见的几种电路形式,(1)输出直流电压高；(2)脉动较小；(3)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
8、来非常方便。,桥式整流电路的优点：,几种常见的硅整流桥外形：,退出,四、倍压整流电路,1、二倍压整流电路,iD1,iD2,分析时的两个要点：设负载开路，电路进入稳态。,u2正半周C1充电：AVD1C1B,u2负半周，B C2 VD2 A,负载上获得的输出电压：,二倍压整流电路另一形式,U2正半周时，D1导通、D2截止，电源经C1、D1形成回路，向电容C1充电，C1被充电至 值；U2负半周时，D2导通，D1截止，电源经C2、D2、C1形成回路，于是变压器次级电压与电容C1两端电压相加，通过对C2充电，使C2两端电压达到接近 数值，实现二倍压整流。,2、多倍压整流电路,适用于要求输出电压较高、负载
9、电流较小的场合。,二、多倍压整流电路,u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到：,u2的第一个负半周：u2、C2、D2、C1构成回路，C2充电到：,退出,u2的第二个正半周：u2、C1、C3、D3、C2构成回路，C1补充电荷，C3充电到：,u2的第二个负半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1构成回路，C2补充电荷，C4充电到：,把电容接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。,退出,电 子 蚊 拍,第三节滤波电路,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,
10、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)。,电容滤波器 1.电路结构,2.工作原理,u uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC 增加，uo=uC。,u uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC按指数规律下降，uo=uC。,=uC,3.工作波形,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。,滤波原理,退出,1.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,退出,2.RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻),电容通过RL放电，在
11、整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。,退出,uo,R,u2,u1,C1,C2,RL,二、RC 型滤波电路,退出,滤波原理：整流输出的电压先经C1滤波，滤除大部分交流成分，然后在加到由R和C2构成的滤波电路中。C2的容抗和R构成一个分压电路，因C2容抗很小，所以对交流成分的衰减量很大，达到滤波的目的。,注意：加大C1可提高滤波效果，但可能会烧整流二极管，所以C1容量不可太大；当R1不变时，加大C2可提高滤波效果；当C2容量不变时，加大R可提高滤波效果，但加大R，就会使输出的直流电压U0变小。,退出,RC-形滤波器,RC 形滤波器的体积小、成本低。电路结构
12、简单，滤波效果好。,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出电压脉动很小的场合。,三、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。,退出,利用电感通直流阻交流的特性实现滤波,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。,退出,电感滤波的特点,负载越小，滤波效果越好，适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。,退出,四、L-C 型滤波电路,退出,原理：相比
13、较单独一个电感滤波，这种滤波电路在负载上并联了一个电容C，可以使输出电压的脉动成分比仅用电感滤波时更小。,特点：LC滤波在负载电流变化时，都有好的滤波效果，所以对负载的适应能力比较强；但是，由于使用了铁芯电感，制作工艺复杂，体积笨重，成本较高，不适应电路和整机小型化的要求。,五、LC 型滤波电路,显然，LC 型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输出电压。,退出,通过比较可见：LC 型滤波器的滤波效果是最好的。,六、电子滤波器电路,电路中：VT是电子滤波管，C1为基极滤波电容，R1为VT管基极偏置电阻，RL为电路负载，R1和ZD组成二极管稳压电路，C2为输出滤波电容。,电子滤波器的作用是进行滤波，它的滤波效果相当于一只容量为C1这么大小的电容的滤波效果，可见电子滤波器的滤波性能很好。,六、电子滤波器电路,电子滤波器本身只起滤波作用，没有稳压作用，但基极接入稳压管ZD后，由于稳压管能使基极电压稳定，这样发射极输出电压也比较稳定，所以，这种电子滤波器不但能滤波还能够实现稳压。,为进一步提高滤波效果，可采用双管电子滤波器，两只电子滤波管构成复合管电路，这样总电流放大倍数更高，显然可以提高滤波效果和稳压效果。,
