电工学下第七版秦曾煌版直流稳压电源

直流稳压电源

第18章

18.1

18.2 滤波器

18.3 直流稳压电源

第18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。

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系

第18章

直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压

u 4u o u 3u 2u 1交流电源

负载变压整流滤波稳压

18.1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。

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。2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系

t ωu D O 18.1.1 单相半波整流电路

2. 工作原理

u 正半周，V a >V b ，二极管D 导通；

3. 工作波形u 负半周，V a < V b ，二极管D 截止。1. 电路结构

–++–a Tr D u o u b

R L i o

u ωt O u o O t ωU 2U 2U 2-

4. 参数计算(1) 整流电压平均值U o (2) 整流电流平均值I o L

L R U R U I 45.0o o ==(3) 流过每管电流平均值I D

o D I I =(4) 每管承受的最高反向电压U DRM U U 2DRM =(5) 变压器副边电流有效值I o πο57.1 d ) sin (π212m I t t I I ==?ωω) d( sin 2π21ποt t U ωω?=U 0.45=o U

5. 整流二极管的选择平均电流I D 与最高反向电压U DRM 是选择整流二极管的主要依据。选管时应满足：I OM >I D ，U RWM >U DRM

18.1.2 单相桥式整流电路

2. 工作原理u 正半周，V a >V b ，二极管D 1、D 3导通，D 2、D 4截止。

3. 工作波形

u D2u D41. 电路结构

⊕－u o

u D ωt ωt R L

u i o u o 1234a b +

–+–⊕－t

ωU 2U

2U 2-

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R L = 50Ω，负载电压U o=100V ，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。

81122220 .K ==变比I = 1.11 I o = 2 ?1.11 = 2. 2 A

变压器副边电流有效值

变压器容量S = U I = 122?2.2 =207. 8 V A 变压器副边电压U ≈122 V A

1D =I V 172DRM =U 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 。

试分析图示桥式整流电路中的二极管D 2或D 4断开时负载电压的波形。如果D 2或D 4 接反，后果如何？如果D 2 或D 4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？

u o +_~u +_R L D 2D 4D 1D 3解：当D 2或D 4断开后

电路为单相半波整流电路。正半周时，D 1和D 3导通，负载中有电流过，负载电压u o =u ；负半周时，D 1和D 3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，u o =0。u o

u π2π3π4πt ωt ωπ2π3π4π例：

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系如果D 2或D 4接反

则正半周时，二极管D 1、D 4或D 2、D 3导通，电流经D 1、D 4或D 2、D 3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D 1、D 4或D 2、D 3将被烧坏。如果D 2或D 4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D 2或D 4接反类似，电源及D 1或D 3也将因电流过大而烧坏。u o +_~u +_R L D 2D 4D 1D 3

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系18.1.3 三相桥式整流电路

2. 工作原理在每一瞬间

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。1. 电路D 1R L u o D 6

D 3D 5D 4D 2i o C b a u ++

––o

三相变压器原绕组接成三

角形，副绕组接成星形共阳极组共阴极组

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系在t 1 ~t 2期间共阴极组中a 点电位最高，D 1 导通；共阳极组中b 点电位最低，D 4 导通。

负载两端的电压为线电压u ab 。D 1R L u o D 6

D 3D 5D 4D 2i o C b a u ++

––o 负载电压2. 工作原理

变压器副边电压u o

u a u b u C 2ππt ωu o t t 1t 2t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系在t 2 ~t 3期间共阴极组中a 点电位最高，D 1 导通；共阳极组中c 点电位最低，D 6 导通。

负载两端的电压为线电压u a C 。D 1R L u o D 6

D 3D 5D 4D 2i o C b a u ++

––o 负载电压2. 工作原理

变压器副边电压u o

u a u b u C 2ππt ωt 1t 2t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9u t

o

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系在t 3 ~t 4期间共阴极组中b 点电位最高，D 3 导通；共阳极组中c 点电位最低，D 6 导通。负载两端的电压为线电压u b C 。D 1R L u o D 6D 3D 5D 4D 2i o C b a u ++

––o 负载电压2. 工作原理

变压器副边电压u o

u a u b u C 2ππt ωt 1t 2t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9u t o

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系在t 4 ~t 5期间共阴极组中b 点电位最高，D 3 导通；共阳极组中a 点电位最低，D 2 导通。负载两端的电压为线电压u ba 。D 1R L u o D 6D 3D 5D 4D 2i o C b a u ++

––o 负载电压2. 工作原理

变压器副边电压u o

u a u b u C 2ππt ωt 1t 2t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9u t o

2020/8/5浙江海洋学院机电工程学院电信系t 1t 2t 3t 4t 5t 6t 7t 8t 9u o t o 2. 工作原理

结论：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°）。D 1R L u o D 6D 3D 5D 4D 2i o c b a u ++

––o 变压器副边电压负载电压负载两端的电压为线电压。u o

u a u b u C 2ππt ω

3. 参数计算(1) 整流电压平均值U o (2) 整流电流平均值I o

L L 34.2οo R U R U I ==(3) 流过每管电流平均值I D o 31D I I =(4) 每管承受的最高反向电压U DRM U U 23DRM ?=) )d(30 sin(23π1ab 2π6π

t t U ωω?+=?οU U

2.34=

18.2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R L 并联(或将电感与负载R L 串联)。

18.2.1 电容滤波器

1. 电路结构

2. 工作原理u >u C 时，二极管导通，电源在给负载R L 供电的同时也给电容充电，u C 增加，u o = u C 。u

++–a D u o u R L i o =u C 3. 工作波形二极管承受的最高反向电压为。U U 22DRM =u o U 2U 2u ωt O ωt

O

4. 电容滤波电路的特点25)(3L T C R τ-≥=一般取(T —电源电压的周期)

(1) 输出电压的脉动程度与平均值U o 与放电时间

常数R L C 有关。

R L C 越大→电容器放电越慢

→输出电压的平均值U o 越大，波形越平滑。近似估算取：U o = 1. 2 U (桥式、全波）

U o = 1. 0 U （半波）

当负载R L 开路时，U O ≈U 2为了得到比较平直的输出电压