模电(第10章 直流电源)(通信,11-12-2)(1)课件

第10章直流电源10.1直流电源的组成及各部分的作用10.2整流电路10.3滤波电路10.4稳压管稳压电路10.5串联型稳压电路10.6开关型稳压电路10.7Multisim应用举例10.1直流电源的组成及各部分的作用

直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。稳压电路滤波电路整流电路电源变压器220V半波整流全波整流

变压器：改变电压值，通常是降压。

整流电路：将交流变为单向脉动的直流。

滤波电路：减小脉动。

稳压电路：使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响。

在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动±10％，且负载有一定的变化范围。10.2.1整流电路的分析方法及基本参数

一、工作原理

220V50HzRLD+-+-

1、u2为正半周时，

二极管D导通，

uo=u2

2、u2为负半周时，

D截止，承受反向电压为u2，

uo=0tu2OtuoOtOU2muD

二、主要参数

1、输出电压平均值UO（AV）

2、输出电流平均值IO（AV）

3、脉动系数S

整流输出电压的脉动系数S：定义为整流输出电压的基波峰值UO1M与输出电压平均值UO（AV）之比，

【例10.2.1】在半波整流电路中，已知电网电压波动范围是±10％，变压器副边电压有效值U2=30V，负载电阻RL=100Ω，试问：

（1）RL上的UO（AV）和IO（AV）各为多少？

（2）二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少？

（3）若不小心将输出端短路，则会出现什么现象？

解：（1）

（2）二极管承受的最大反向电压

二极管流过的最大平均电流

（3）若不小心将输出端短路，则变压器副边电压全部加在二极管上，二极管会因正向电流过大而烧坏；

若二极管烧成为短路，则会使变压器副边线圈短路，副边电流将很大，如不及时断电，会造成变压器永久性损坏。10.2.2单相桥式整流电路

一、电路的组成

220V50HzRL+-+-D1D3D2D4

220V50HzRLD4D2D1D3

2、u2为负半周时，

220V50HzRLD4D2D1D3

D1、D3反偏截止，D2、D4正偏导通。uo=-u2u2uD4,uD2uD3,uD1uo

三、输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IO（AV）

220V50HzD1D3D2D4

RL1RL2+-+-

在负载RL1两端得到正电压uo1；

在负载RL2两端得到负电压uo2.

【例10.2.2】在桥式整流电路中，已知变压器副边电压有效值U2=30V，负载电阻RL=100Ω，试问：

（1）RL上的UO（AV）和IO（AV）各为多少？

（2）当电网电压波动范围为±10％，二极管的最大平均电流IF与最高反向工作电压URM至少应选取多少？

（3）若二极管D1开路或短路，则分别产生什么现象？

解：（1）

（2）二极管承受的最大反向电压

二极管流过的最大平均电流

（3）若D1开路，则电路仅能实现半波整流，因而输出电压平均值仅为原来的一半；

若D1短路，则在u2的负半周将变压器副边电压全部加在D2上，D2将因电流过大而烧坏，且若D2烧成为短路，则有可能烧坏变压器。ωtuOOπ2π3π

当u2下降到一定的数值后，uC的下降速度小于u2的下降速度，使uC大于u2从而导致D1、D3截止，电容C继续通过RL放电。

变压器和二极管是有内阻的，整流电路内阻上是有压降的。ωtuOOπ2π3π

由于整流电路的内阻很小，电容充电时间常数很小，充电进行很快

电容放电时间常数为RLC，通常远大于充电时间常数。

因此，滤波效果取决于放电时间。ωtuOOπ2π3πRLC大RLC大

二、输出电压平均值滤波电路输出电压波形难于用解析式来描述。滤波电路输出电压波形难于用解析式来描述。滤波电路输出电压波形难于用解析式来描述。ωtuOO斜率等于RLC放电的起始斜率

三、脉动系数

在近似波形（锯齿波）中，交流分量的基波的峰—峰值为

基波的峰值为

四、整流二极管的导通角θ

在未加滤波电容之前，整流二极管的导通时间为半个周期，即二极管的导通角θ为π。

加滤波电容后，只有当电容充电时整流二极管才导通，即整流二极管的导通时间小于半个周期。

即每只二极管的导通角θ都小于π。ωtuOOπ2πωtiOπ2πiOiD

并且RLC越大，滤波效果越好，导通时间越短，导通角θ越小。

二极管在短暂的时间内将流过一个很大的冲击电流为电容充电。二极管的寿命将受影响

在选择整流二极管时，最大整流平均电流IF通常要大于负载电流的2~3倍。

【例10.3.1】在图10.3.1（a）所示电路（桥式整流、电容滤波）中，

若电网电压的波动范围为10％，UO（AV）≈1.2U2。

要求UO（AV）=15V，IL（AV）=100mA。

试选择合适的滤波电容。

解：由于UO（AV）≈1.2U2，

C的取值满足RLC=（3~5）T/2的条件。

电容的耐压值为

可选取容量为330μF、耐压为25V的电容作本电路的滤波电容。

讨论一：

在桥式整流、电容滤波电路中，

已知变压器副边电压有效值为10V，电容量足够大，判断下列情况下输出电压平均值UO（AV）≈？

1、正常工作；

2、C开路；

3、RL开路；

4、D1和C同时开路。12V9V14.1V4.5V

讨论二：

整流电路如图所示，

220V50HzD1D2u22

RLu21uO变压器次级具有中心抽头的全波整流电路求解变压器副边电压有效值U21＝U22＝20V时输出电压的波形和平均值、整流二极管的最大整流电流和最高反向工作电压。10.3.2倍压整流电路

利用滤波电容的存储作用，由多个电容和二极管可以获得几倍于变压器副边电压的输出电压，称为倍压整流电路。

1、二倍压整流电路

220V50HzD1D2C1C2uO+-u2

当u2

为正半周时，+-D1导通、D2截止，C1充电。

当u2

为负半周时，+-D2导通、D1截止，C2充电。

2、多倍压整流电路

220V50HzD1D6C1+-u2C3C5C2C4C6

在空载情况下，C1上的电压为

C2~C6上的电压均为

以C1和C3上的电压相加作为输出，输出电压值为

依次类推，从不同位置输出，其输出电压值为10.3.3其它形式的滤波电路

一、电感滤波电路

220V50HzRLD1~D4

电感上感生电动势的方向总是阻止电流的变化。

每当整流二极管的电流变小而趋于截止时，感生电动势将延长这种变化，即增大二极管的导通角。uDL

二极管上的冲击电流减小。线圈的直流电阻若R很小

RL越小、L越大，滤波效果越好。

电感滤波电路适用于大电流负载的场合。

二、复式滤波电路RL

LC§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

若uc(0-)

≠0，即t=0+时电容相当于电压源。7.1.1概述

一、电路的组成§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

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一、电路的组成§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

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一、电路的组成§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

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一、电路的组成§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

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一、电路的组成§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

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一、电路的组成§5-3电容电压的连续性质和记忆性质

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