模拟电子技术基础9直流稳压电源

包括电位及其分析方法、二极管及其基本电路、三极管及其放大电路、场效应管及其放大电路、集成运算放大器、信号运算与处理电路、负反馈放大电路、功率放大电路、正弦波振荡电路和小功率直流稳压电源内容.

第9章 直流稳压电源

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包括电位及其分析方法、二极管及其基本电路、三极管及其放大电路、场效应管及其放大电路、集成运算放大器、信号运算与处理电路、负反馈放大电路、功率放大电路、正弦波振荡电路和小功率直流稳压电源内容.

本章基本要求 掌握直流稳压电源的基本组成和工作 原理，包括单相半波整流、滤波、串 联反馈式稳压电路； 熟悉集成稳压器应用等； 了解开关式直流稳压电路及其工作原 理等。

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9.1 概述类型 类 别机械调整式 自耦调整式 稳压电源 自耦变压器式 大功率补偿式 交流稳压 电源 结构简单，造价低， 输出波形失真小。 电路简单，稳压范围宽，价格低。 抗干扰性能较好，稳压精度高、响应速度 快，电路简单。

特

点容易烧毁，电压调整速度慢。 稳压精度较低，工作寿命短。 输入电流失真度大，功率因数较低；输出电压可 能影响输入电压的相移。

参数调整式 稳压电源

结构简单，可靠性高，抗干扰能力强。

能耗较大、噪声大、造价较高。

开关型稳压 电源(AC/AC)

稳压性能好，控制功能较强。

电路复杂，价格较高。

化学电源 线性电源 AC/DC 电源 直流稳压 电源 开关式电源 电台电源 模块电源 特种电源

小巧，灵活。 稳定性高，纹波小，可靠性高。

供电能力受限，污染环境。 体积大，功耗大，转换效率低。

DC/DC 电源通信电源 体积小，重量轻，效率高，稳定可靠。 纹波较大。需要配以性能良好的 低通滤波器。

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9.2 直流稳压电源的基本组成及工作原理9.2.1 直流稳压电源的组成u10 t

Tru20 t

整 流 电 路

u30 t

滤 波 电 路

u40 t

稳 压 电 路

Uo0 t

RL

图9-1 直流稳压电源组成框图1.电源变压器Tr 2.整流电路：1/9/2016 6:42:07 PM

3.滤波电路 4.稳压电路

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9.2.2 单相整流滤波电路TrD

ioRL

9.2.2.1单相半波整流滤波电路0

u1t

u2

uo

假设变压器二次侧的电压为

u2 U 2m sin t 2U 2 sin t由于二极管D具有单向导电性， 只有当它的阳极电位高于阴极电 位时才导通。

(a) 半波整流电路

uo io

uoio t2 3

0

(b) (b) 输出电压波形

图9-2 单相半波整流电路1/9/2016 6:42:07 PM

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负载上得到的电压虽然是单方向的(极性一定),但其大小仍 然是变化的，这种电压称为单向脉动电压，通常用一个周期的 平均值来表示它的大小。单相半波整流电压的平均值为

1 π 2 Uo 2U 2 sin td ( t ) U 2 0.45U 2 2π 0 π流过负载电阻 RL 电流的平均值为

(9-1)

Uo U2 Io 0.45 RL RL

(9-2)

单向半波整流电路中，二极管截止时所承受的最高反向电压 就是

U RM U 2m 2U 21/9/2016 6:42:07 PM

(9-3)

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9.2.2.2 单相桥式整流滤波电路1.单相桥式整流电路

1) 电路组成 单相桥式整流电路如图9-3a 所示。TrD1

Tr

D1

u1

u2

D4D3(a)

ioD2

u2uo

D4D3(b)

ioD2

RL

RL

uo

图9-3 单相桥式整流电路图

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2) 工作原理Tr + u1 ––

+ u2

a

D4

D1

iD1 io +

b D3

iD2 D2 RL

uo–

设

(a) u2

2U 2 sin t

(b) 二极管D1~D4性能理想

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u2输入电压正半周时 D1 、 D3 导通， D2 、 D4 截止2U 2

0

ωt

iD1 , iD32U 2 / R L

0

二极管D1、D3电流 uD1 , uD302U 2

ωt

ωt

二极管D1、D3电压1/9/2016 6:42:08 PM

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u2 输入电压负半周时 D1、 D3截止， D2、 D4导 通2U 2

0

ωt iD2 , iD42U 2 / R L

二极管D2、D4电流

0

ωt

uD2 , uD40

二极管D2、D4电压1/9/2016 6:42:08 PM

ωt

2U 2

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u2

输入电压

2U 2

0

ωt

输出电压uo2U 2

输出电流

0

ωt

io2U 2 / R L

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ωt

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2.桥式整流电路的性能指标(1)输出电压 uo 2 2 2 2 2 U 2 (1 cos 2 t cos 4 t cos6 t ) π 3 15 35

一个周期内的平均值 U o

1 π 2 2 U o 2U 2 sin td ( t ) U 2 0.9U 2 0 π π

(9-4)

(2)脉动系数S 最低次谐波幅值与输出电压平均值之比定义为脉动系数 S

0.9U 2 直流电流为 I o RL

(9-5)

(3)流过二极管的正向平均电流 1 0.45U 2 I D1,3 I D2,4 I D = I o = RL 21/9/2016 6:42:08 PM

U om1 S Uo

(9-6)

(9-7)

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(4)二极管承受的最大反向电压 U RM 二极管在截止时管子承受的最大反向电压

U or (5)输出电压纹波因数 γ Uo Uor —— 输出电压中各次谐波电压有效值的总和Uo —— 输出电压的平均值2 2 2 2 2 对于全波整流电路U or U o U U U U 2 o4 o6 2 o

U RM 2U 2

(9-8)

2 2 U U U or U2 2 2 o γ ( ) 1 0.483 2 Uo Uo Uo1/9/2016 6:42:08 PM

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9.3 滤波电路滤波电路的作用是滤除整流电压中的纹波。常用的滤波电 路有电容滤波、电感滤波、复式滤波及有源滤波。 9.3.1 电容滤波电路

Tr

D1

u1

u2

D4D3充 电 放 电

Io

D2

CL

RL

uo

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1. 滤波原理u2

输入电压2U 2

(1) 当C = 0 (无滤波电容)时

0

π

2π

3π 4π

ωt

输出电压

U o 0.9U 2

uo2U 2

0

π

2π

3π

4π ωt

输出电压波形

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(2) 当C≠0、RL=∞时TrD1

输入电压 u22U 2

u1

u2

D4

0充 电

π

2π

3π 4π

ωt

D3

D2

CL

uo

uo2U 2

0

电容器的充电时间常数为

π

2π

3π

4π ω t

1 roC 01/9/2016 6:42:08 PM

输出电压波形

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(3) 当C≠0、RL ≠ ∞时TrD1

输入电压 u2Io2U 2

u2

D4

0

π

2π

3π 4π

D3

D2

充 电

CL

放 电

ωt

RL

uo

uo , uC 电容器的充电时间常数2U 2

1 (ro // RL )C roC 0uo =uc u21/9/2016 6:42:08 PM

0

π

2π

3π

4π

ωt

输出电压

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输入电压u2

当C充电到最高点时，

2U 2

0

π

2π

3π 4π

ωt

二极管D1、D3将截止，C将通过RL开始放电。uo , uc2U 2

O

π

2π

3π

4π

ωt

输出电压1/9/2016 6:42:08 PM

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输入电压u2

电容器的放电时间常数

2U 2

0

2 RLC

由于 2较大，放电比较缓慢。uo , uc2U 2

π

2π

3 π 4π

ωt

0

π

2π

3π

4π ωt

输出电压1/9/2016 6:42:08 PM

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hr2i.html