模拟电子技术基础第10章第1-3节

第10章直流稳压电源

稳压电源（稳压器）是为电路或负载提供稳定输出电压的一种电子设备。

稳压电源所要达到的效果：输出电压与供电网电压波动、负载及环境温度的变化等无关。理想的稳压源应是输出内阻为零的恒压源。而实际是内阻很小的电压源。内阻越小，稳压性能越好。

稳压电源一般是电子系统的一个独立组成部分，是一个相对独立的电路部件。第10章直流稳压电源10.3滤波电路10.4稳压管稳压电路10.2整流电路10.5串联型稳压电路10.6三端集成稳压器及其应用10.1直流稳压电源的组成10.1直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定而且大小合适的直流电压。u4uou3u2u1交流电源负载变压整流滤波稳压10.2

整流电路整流电路的作用:

把交流电压转变为单极性的脉动电压。常见的整流电路：

半波、全波桥式和三相整流电路等。整流原理：

利用二极管的单向导电性。10.2.1单相半波整流电路2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通；3.工作波形

u负半周，Va<Vb，二极管D截止。1.电路结构–++–aDuoubRLiou

tOuoOuDO4.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io(3)流过二极管电流平均值(整流电流)

ID(4)二极管承受的最高反向电压UDRM10.2.2单相桥式整流电路3.工作波形uD2uD41.电路结构

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

－uuD1uD3

－

－2.工作原理

u正半周，Va>Vb，二极管

1、3

导通，2、4截止。

u

负半周，Va<Vb，二极管2、4导通，1、3截止。截止4.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io(3)流过每管电流平均值ID(4)每管承受的最高反向电压UDRMU

有效值例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为380V，负载电阻RL=80

，要求负载平均电压Uo=110V，则(1)如何选择二极管；(2)试求变压器的变比和容量。解：(1)RLUIoUo1234ab+–+–变压器二次侧电流有效值：变压器容量

S=UI=134

1.55=208(VA)

可选用二极管2CZ55E，其最大整流电流1A，反向工作峰值电压为300V。(大1倍左右较保险）变压器二次侧电压有效值U

1.1×122134(V)(2)1.55(A)怎么计算？10.2.3三相桥式整流电路1.三相整流电路D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––o

三相变压器原绕组采用“三角形”联接，副绕组采用“星形”联接。共阳极组共阴极组

在t1~

t2

期间a点电位最高，D1导通；b点电位最低，D4导通。负载两端电压为线电压uab。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o2.工作原理uouaubuC2

uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo2.工作原理结论：

在一个周期中，每个二极管只有(1/3)的时间导通（导通角为120°)。负载电压为导通的两相之间的线电压。D1RLuoD6D3D5D4D2iocbau++––

ououaubuC2

3.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io(3)流过每管电流平均值ID(4)每管承受的最高反向电压UDRM

作业：P56910.610.810.3滤波电路

交流电压经整流后输出为单极性的脉动电压，其中既有直流成份又有交流成份。

滤波电路的作用：整流后利用电容或电感元件滤掉输出电压中的交流成份，保留其直流成份，从而达到使输出电压波形平滑的目的。滤波方法：将电容与负载RL并联，或将电感与负载RL串联，等等。10.3.1电容滤波电路工作原理：

当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

逐渐增加，直至

uo=uC

=u。

当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，直至uo=uC

=u

。+Cici–++–aDuoubRLio=uC

电压波形：uoutOtO1.半波整流电容滤波2.桥式整流电容滤波C越大，RL越大，τ放电将越长，曲线越平滑，脉动越小。内阻使（1）电压平均值UO（AV）的估算若负载开路UO（AV）＝？把输出电压近似为锯齿波，则充电很快，放电很慢（2）输出电压的脉动系数

输出电压为直流分量叠加一些交流分量。其中交流分量的峰值与直流分量的比值，称为脉动系数。交流分量的峰值？直流分量脉动系数（3）整流二极管的导通角导通角

无滤波电容θ＝π。有滤波电容θ<π，

导通角减小，将导致二极管的峰值电流增大！3.滤波电容值的选择(T—电源电压的周期)RLC

越大

电容器放电越慢。

输出电压的平均值Uo越大，脉动越小。输出电压平均值的估算：

Uo

=1.2U2(

桥式）

Uo

=1.0U

2（半波）

但是，随着RLC增大，导通角越来越小，通过二极管的峰值电流越来越大。已知负载电阻RL

，可根据上式确定滤波电容的值。(1)外特性曲线有电容滤波1.4U

无电容滤波0.45UUooIO

结论

采用电容滤波时，输出电压受负载变化的影响较大，即带负载能力较差。因此，电容滤波只适合于要求输出电压较高而负载变化较小的场合。+CicI–++–aDUoUbRLIo4.电容滤波电路的特点(2)流过二极管的瞬时电流很大选二极管时，要选择其最大整流电流IOM>ID。

RLC

越大

ＵO

越高，则IO

越大。而且RLC越大，整流二极管导通时间越短

iD

的峰值电流越大。iDtuotOO例：

已知单相桥式整流滤波电路的电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200

，要求直流输出电压Uo=30V，如何选择整流二极管及滤波电容器？1.选择整流二极管二极管承受最高反向电压变压器二次侧电压有效值

URLUo++––~+C解：可以选用二极管2CZ52BIOM=100mA，UDRM=50V

例：已知单相桥式整流滤波电路的电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200

，要求直流输出电压Uo=30V，如何选择整流二极管及滤波电容器。选取RLC=5

T/2RL=200

URLUo++––~+C2.如何选择滤波电容器？可选用C=250

F，耐压为50V的电容器。

当回路电流减小时，感生电动势阻碍了电流的减小，从而增大了二极管的导通角，减小了冲击电流。10.3.2

电感滤波电路10.3.3

电感电容（LC）滤波1.电路结构L

uRLuo++––~+C2.滤波原理

对于直流分量，XL=0，L相当于短路。高频分量的电压则主要降落于L上，f

越高，XL越大。因此，在负载上将得到比较平坦的直流电压。

LC滤波器适合于要求输出电压脉动较小、电流较大的场合，也较适合于高频信号的滤波。10.3.4

形滤波1.形LC滤波

滤波效果比LC更好，但二极管冲击电流较大。

比形LC滤波体积小、成本低。LuRLuo++––~+C2+C12.形RC滤波RuRLuo++––~+C2+C1R越大，C2越大，滤波效果越好。但R较大将增加直流压降，导致负载电流较小。假设两点：①负载开路，②C1放电较慢，C2充电很快。u2负半周，对C2充电：P→D2→C2→A，最终？u2正半周，对C1充电：A→D1→C1→B，最终P10.3.5倍压整流电路C1>>C2多倍压整流电路C1>>C2>>C3>>……Ck>>Ck+1>>…讨论

已知变压器副边电压有效值为10V，电容足