第五章直流穩(wěn)壓電源(王)

第五章

直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源5-15-35-45-5整流電路濾波電路集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路本章要求掌握整流電路和濾波電路的工作原理及參數(shù)的計(jì)算。熟悉并聯(lián)型穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理。了解集成穩(wěn)壓電路的性能及應(yīng)用。直流穩(wěn)壓電源概述任何一種電路都需要電源，電源是電子電路工作的“能源”和“動(dòng)力”。除了廣泛地使用交流電之外，在很多地方還必須使用直流電源，如電解、電鍍、直流電動(dòng)機(jī)供電、電子設(shè)備和自動(dòng)控制裝置中需要的工作電源等。常用的直流電源除電池之外，還采用將電網(wǎng)提供的交流電直接變換為直流電壓的電源。在很多電子設(shè)備和電路中，需要一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出直流電基本保持不變的電源，我們將這種電源稱為直流穩(wěn)壓電源。小功率直流穩(wěn)壓電源的組成u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路問(wèn)：我們現(xiàn)在使用的手機(jī)鋰電池的低壓直流電能是從哪里得來(lái)？答：手機(jī)充電器供給的。問(wèn)：充電器直接引入的是市電220V，50HZ的交流電能，而手機(jī)鋰電池需要存儲(chǔ)的是低壓直流電能，那么請(qǐng)同學(xué)們思考下充電器是如何給鋰電池充電的呢？

答：先降壓后變換。

u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流：將交流變?yōu)橹绷鞯倪^(guò)程。濾波：將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。穩(wěn)壓：使直流電源的輸出電壓穩(wěn)定，消除由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載變化等對(duì)輸出電壓的影響。小功率直流穩(wěn)壓電源的各部分功能小功率直流穩(wěn)壓電源的各部分功能變壓器的功能：變壓器將常規(guī)的輸入交流電壓(220V、380V)變?yōu)檎麟娐匪蟮慕涣麟妷褐?。u2交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1整流電路的功能：整流電路由整流器件組成，它將交流電變換成方向不變但大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)直流電。u3u2交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1將交流電變換為直流電的過(guò)程叫做整流。小功率直流穩(wěn)壓電源的各部分功能濾波電路的功能：濾波電路再將單方向脈動(dòng)直流電中所含的大部分交流成分濾掉，得到一個(gè)較平滑的直流電。u4u3u2交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路小功率直流穩(wěn)壓電源的各部分功能u1穩(wěn)壓電路的功能：穩(wěn)壓電路用來(lái)消除由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載改變對(duì)其產(chǎn)生的影響，從而使輸出電壓穩(wěn)定。u4uou3u2交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路小功率直流穩(wěn)壓電源的各部分功能u1整流電路：將交流電變成脈動(dòng)直流電的電路。單相半波整流電路1單相橋式整流電路2三相半波整流電路3三相橋式整流電路4單相整流三相整流

單相半波整流電路15-1整流電路：將交流電變成脈動(dòng)直流電的電路。電路如所示。它是最簡(jiǎn)單的整流電路，由整流變壓器、整流二極管V及負(fù)載電阻RL組成。其中U1

、U2分別為整流變壓器的原邊和副邊交流電壓。若二極管的正向管壓降為零，當(dāng)U2>0時(shí)，V導(dǎo)通，輸出電壓UL=U2;當(dāng)U2<0時(shí)，V截止，iL=0，UL=0；to23u2to23uLto23iF=iL~+uL–ＶRLu2iF-u2+u2to23uDuD

單相半波整流電路15-1整流電路：將交流電變成脈動(dòng)直流電的電路。to23u2to23uLto23iF=iLto23uD~+uL–ＶRLu2iF-u2+u2uD可見(jiàn)，交流電變化一周，有半周二極管導(dǎo)通，而另外半周截止，負(fù)載RL上輸出的電壓波形為方向不隨時(shí)間變化，大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)直流電。因?yàn)檩斎腚妷鹤兓恢芏?fù)載上僅有半周輸出，故稱為半波整流。

單相半波整流電路主要參數(shù)計(jì)算公式（P89）電路參數(shù)計(jì)算公式輸出電壓的平均值UL=0.45U2輸出電流的平均值IL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IF=IL二極管承受的最大反向電壓URm=U22OULOttiLOt1.單相半波整流電路

單相半波整流電路主要參數(shù)計(jì)算公式（P89）電路參數(shù)計(jì)算公式輸出電壓的平均值UL=0.45U2輸出電流的平均值IL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IF=IL二極管承受的最大反向電壓URm=U221.單相半波整流電路例5-1某一直流負(fù)載，電阻值為1.5kΩ

，要求工作電流為10mA,如果采用半波整流電路，試求電源變壓二次側(cè)的電壓，并選擇適當(dāng)?shù)恼鞫O管。練一練整流二極管（小電流整流二極管）整流二極管一般采用硅材料制造，常稱為硅整流器件。它的反向電流很小，PN結(jié)的額定結(jié)溫高，而且受溫度影響小，PN結(jié)面積較大，允許通過(guò)較大的電流，一般工作在3kHz以下的電路中。整流二極管（大電流整流二極管）整流二極管的主要參數(shù)有（1）反向工作峰值電壓URWM，習(xí)慣稱作“額定電壓”或“最大反向電壓”。（2）正向平均電流IF，習(xí)慣稱作“額定電路”或“最大整流電流”。指在規(guī)定環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，允許連續(xù)通過(guò)的正弦半波電流的平均值。單相半波整流電路特點(diǎn)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用器件少，但輸出電壓脈動(dòng)大，且電壓利用率低，一般應(yīng)用在一些簡(jiǎn)單的充電電路中。1.單相半波整流電路2.單相橋式整流電路（電路組成及工作原理）RLiLV4V3V2V1u2u1輸入正半周輸入負(fù)半周V3RLV4V2V1u1u2（1）工作原理to23u2to23uLto23iF=iLto23uD1iL+uL+uL單相橋式整流電路的組成及工作原理(1)V2＞0的情況(2)V2＜0的情況可見(jiàn),單相橋式整流電路在輸入交流電壓的正負(fù)半周,都有同一方向的電流流過(guò)RL四只二極管兩兩輪流導(dǎo)通,通過(guò)負(fù)載的電流iL=iL1+iL2,在負(fù)載上得到全波脈動(dòng)的直流電壓和電流,這種整流電路屬于全波整流電路。簡(jiǎn)化畫(huà)法+uLRLiL~+u2習(xí)慣畫(huà)法2.單相橋式整流電路（電路組成及工作原理）

試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2或D4斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？

uo+_~u+_RLD2D4

D1D3解：當(dāng)D2或D4斷開(kāi)后電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和D3導(dǎo)通，負(fù)載中有電流過(guò)，負(fù)載電壓uo=u；負(fù)半周時(shí)，D1和D3截止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo2.單相橋式整流電路（電路組成及工作原理）

如果D2或D4接反則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時(shí)，情況與D2或D4接反類似，電源及D1或D3也將因電流過(guò)大而燒壞。uo+_~u+_RLD2D4

D1

D32.單相橋式整流電路（電路組成及工作原理）

單相橋式整流電路主要參數(shù)計(jì)算公式（P91）

電路參數(shù)計(jì)算公式輸出電壓的平均值UL=0.9U2輸出電流的平均值IL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IF=1/2IL二極管承受的最大反向電壓URm=U22例5-2有一直流負(fù)載需直流電壓6V，直流電流0.4A,若采用單相橋式整流電路，求電源變壓二次側(cè)的電壓，并選擇適當(dāng)?shù)恼鞫O管。2.單相橋式整流電路（電路組成及工作原理）練一練常見(jiàn)的橋堆外形橋式整流電路目前已做成模塊（整流橋），有半橋和全橋兩種整流橋，使用一個(gè)全橋或連接兩個(gè)半橋就可以代替四只整流二極管與電源變壓器相連，組成橋式整流電路，使用非常方便。單相橋式整流電路特點(diǎn)與單相半波整流電路相比，二極管的數(shù)量較多，當(dāng)變壓器二級(jí)側(cè)電壓U2相同時(shí)，對(duì)二極管的參數(shù)要求一樣，單輸出電壓較高、脈動(dòng)較小，變壓器利用率高等，普遍用于小功率整流電路中。2.單相橋式整流電路（電路組成及工作原理）三相整流電路單相整流電路輸出功率不大，一般不會(huì)超過(guò)幾千瓦，如果負(fù)載功率太大，必將會(huì)使三相電網(wǎng)不平衡，因此需要大功率直流電源時(shí)，一般采用三相整流電路。三相整流電路輸出功率大，輸出電壓脈動(dòng)小，變壓器利用率高，更主要的是不影響三相電網(wǎng)的平衡，所以在電氣設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。三相整流電路有多種類型，主要有最基本的三相半波整流電路和應(yīng)用最廣的三相橋式整流電路兩種。當(dāng)輸出功率較大時(shí)，若采用單相整流電路必然會(huì)造成三相電網(wǎng)的不平衡采用三相整流電路（1）電路組成和工作原理V4V5V6UVWNKRL+-TL1L2L3UV1V2V3VWNKRLTL1L2L3共陰極接法共陽(yáng)極接法t1t2t3t4uL二次相電壓有效值為，其表達(dá)式為：

U相V相W相在t1～t2時(shí)間內(nèi)iL+-uLU相電位最高，V1導(dǎo)通uL=uU在t2～t3時(shí)間內(nèi)V相電位最高，V2導(dǎo)通uL=uV在t3～t4時(shí)間內(nèi)W相電位最高，V3導(dǎo)通uL=uWT一個(gè)周期出現(xiàn)三個(gè)波頭t1t2t3t4為自然換相點(diǎn)3.三相半波整流電路在每三份之一周期內(nèi)，相電壓總有一個(gè)是最高的，哪只正極電位最高，哪只二極管優(yōu)先導(dǎo)通。

三相半波整流電路主要參數(shù)計(jì)算公式（P94）電路參數(shù)計(jì)算公式輸出電壓的平均值UL=1.17U2輸出電流的平均值IL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IF=1/3IL二極管承受的最大反向電壓URm=2.45U2例5-3某工廠需一臺(tái)直流電源，要求輸出電壓為12V，輸出電流為100A，試計(jì)算用三相半波整流電路時(shí)，變壓器二次繞組的相電壓和整流二極管的有關(guān)參數(shù)。3.三相半波整流電路例5-3某工廠需一臺(tái)直流電源，要求輸出電壓為12V，輸出電流為100A，試計(jì)算用三相半波整流電路時(shí)，變壓器二次相電壓和整流二極管的有關(guān)參數(shù)。解:變壓器二次側(cè)繞組的相電壓流過(guò)二極管的平均電流整流二極管承受的最大反向電壓URm=2.45U2＝2.45×10.3≈25V練一練3.三相半波整流電路三相半波整流電路特點(diǎn)電路比較簡(jiǎn)單，但輸出電壓仍有一定的脈動(dòng)，一次、二次繞組每相只工作三分之一周期，變壓器利用率不高，而且通過(guò)二次繞組的直流會(huì)使變壓器鐵心趨于磁飽和，因此在應(yīng)用上受到一定的限制。3.三相半波整流電路三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形。4.三相橋式整流電路2.工作原理在每一瞬間共陰極組中陽(yáng)極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。1.電路

V1RLuLV6

V2V3V5V4iL

WVUu++––

o共陽(yáng)極組共陰極組（1）電路組成和工作原理RLUV1V2V3VWTL1L2L3V4V5V6由兩組三相半波整流電路（一個(gè)共陰極電路和一個(gè)共陽(yáng)極電路）串聯(lián)而成t1t2t3t4t5t6t7+-uL在t1～t2時(shí)間內(nèi)U相電位最高，V相電位最低，V1、V5導(dǎo)通uL=uUV共陰極電路的自然換相點(diǎn)共陽(yáng)極電路的自然換相點(diǎn)iL在t2～t3時(shí)間內(nèi)U相電位最高，W相電位最低，V1、V6導(dǎo)通uL=uUW在t3～t4時(shí)間內(nèi)V相電位最高，W相電位最低，V2、V6導(dǎo)通uL=uVW其他依次類推uL=uVUuL=uWUuL=uWVT一個(gè)周期出現(xiàn)六個(gè)波頭三相橋式整流電路4.三相橋式整流電路共陰極組共陽(yáng)極組（1）電路組成和工作原理RLUV1V2V3VWTL1L2L3V4V5V6t1t2t3t4t5t6t7+-uLiLT一個(gè)周期出現(xiàn)六個(gè)波頭三相橋式整流電路4.三相橋式整流電路共陰極組共陽(yáng)極組結(jié)論：

在一個(gè)周期中，每個(gè)二極管只有三分之一的時(shí)間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為120°）。負(fù)載兩端的電壓為線電壓。

三相橋式整流電路主要參數(shù)計(jì)算公式（P95）電路參數(shù)計(jì)算公式輸出電壓的平均值UL=2.34U2輸出電流的平均值IL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IF=1/3IL二極管承受的最大反向電壓URm=2.45U2例5-4一直流電源，采用三相橋式整流電路，負(fù)載電壓和電流分別為60V和450A，整流二極管實(shí)際工作電流和最高反向工作電壓各為多少？4.三相橋式整流電路例5-4一直流電源，采用三相橋式整流電路，負(fù)載電壓和電流分別為60V和450A，整流二極管實(shí)際工作電流和反向工作電壓各為多少？解:整流二極管的工作電流整流二極管承受的最高反向工作電壓URm=2.45U2＝2.45×25.6≈62.72V特點(diǎn)：變壓利用率較高，輸出電壓脈動(dòng)小，應(yīng)用非常廣泛。變壓器二次繞組的相電壓4.三相橋式整流電路練一練三相橋式整流電路特點(diǎn)變壓器利用率高，輸出電壓比三相半波整流電路高一倍，且脈動(dòng)小，廣泛應(yīng)用于要求輸出電壓高、脈動(dòng)小的電器設(shè)備中。目前已做成整流橋，應(yīng)用非常方便。

V1RLuLV6

V2V3V5V4iL

WVUu++––

o4.三相橋式整流電路問(wèn)題解答小結(jié)1、直流穩(wěn)壓電路的組成包括哪幾部分？答：變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分。2、整流電路的功能是什么？答：將交流電變換成方向不變但大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)直流電。3、整流電路后面接什么電路？答：接濾波電路。小結(jié)4、整流電路的類型有哪些？答：5、哪種整流方式效果最好？答：三相橋式整流電路，輸出電壓高、脈動(dòng)小，廣泛應(yīng)用。問(wèn)題解答整流電路單相半波單相橋式三相半波三相橋式輸出電壓的平均值ULUL=0.45U2UL=0.9U2UL=1.17U2UL=2.34U2輸出電流的平均值ILIL=UL/RLIL=UL/RLIL=UL/RLIL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IFIF=ILIF=1/2ILIF=1/3ILIF=1/3IL二極管承受的最大反向電壓URMURm=U2URm=U2URm=2.45U2URm=2.45U222

四種整流電路的主要參數(shù)計(jì)算公式（P119）小結(jié)5-2整流器件的選用整流二極管硅整流堆型號(hào)及參數(shù)2結(jié)構(gòu)1檢測(cè)3使用（冷卻方式）4整流器件是整流裝置的核心和主體，正確選用整流器件能夠使整流裝置在保證可靠運(yùn)行的前提下降低成本。整流二極管（小電流整流二極管）整流二極管一般采用硅材料制造，常稱為硅整流器件。它的反向電流很小，PN結(jié)的額定結(jié)溫高，而且受溫度影響小，PN結(jié)面積較大，允許通過(guò)較大的電流，一般工作在3kHz以下的電路中。結(jié)構(gòu)1帶色環(huán)端為二極管的負(fù)極整流二極管（200A以上的整流二極管）整流二極管的型號(hào)大多數(shù)按半導(dǎo)體型號(hào)命名標(biāo)準(zhǔn)命名，基本上是2CZ和2DE系列，此外還有ZP系列。ZP系列整流二極管廣泛用于大電流整流。型號(hào)及參數(shù)2整流二極管（200A以上的整流二極管）型號(hào)及參數(shù)2

2CZ、2DZ系列管子型號(hào)采用統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行命名，ZP系列型號(hào)的意義如下：整流二極管的型號(hào)如ZP200/0.5F表示：額定電流為200A；最高可承受50V反向峰值電壓；正向平均壓降為F組，即0.8-0.9V的專業(yè)整流二極管。書(shū)P219查表整流二極管的主要參數(shù)有：（1）反向工作峰值電壓URWM，習(xí)慣稱作“額定電壓”或“最大反向電壓”。一般規(guī)定為二極管反向擊穿電壓的1/2。（2）正向平均電流IF，習(xí)慣稱作“額定電路”或“最大整流電流”。指在規(guī)定環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，允許連續(xù)通過(guò)的正弦半波電流的平均值。型號(hào)及參數(shù)2整流二極管整流二極管檢測(cè)3一般同普通二極管的測(cè)試方法，用萬(wàn)用表通過(guò)測(cè)量二極管的正、反向電阻來(lái)判斷其好壞。一般用R×100檔或R×1k檔進(jìn)行檢測(cè)。但對(duì)額定電壓在幾百毫安以上的整流管，測(cè)正向電阻時(shí)用R×1檔，測(cè)反向電阻時(shí)用R×10k檔。帶色環(huán)端為二極管的負(fù)極整流二極管使用（冷卻方式）4大功率整流二極管工作時(shí)，往往通過(guò)的電流比較大，PN結(jié)溫度高，為使其不超過(guò)額定值，必須按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中有關(guān)散熱、冷卻要求使用。其冷卻方式有：自冷、風(fēng)冷和水冷。冷卻方式自冷風(fēng)冷水冷

一般塑料封裝的小電流整流二極管，靠管腳來(lái)散熱，使用時(shí)，管腳長(zhǎng)度應(yīng)保持在規(guī)定值以上。大功率整流二極管需加相應(yīng)的散熱裝置。采用風(fēng)冷或水冷的整流器件，起始工作時(shí)，必須按先啟動(dòng)冷卻裝置，再啟動(dòng)整流裝置；停止工作時(shí)，先切斷整流電路電源，再關(guān)閉冷卻裝置。水冷的整流器件還應(yīng)設(shè)有斷水保護(hù)裝置，以免停水時(shí)整流器件溫度過(guò)高而燒毀。螺旋式自冷平板式風(fēng)冷平板式水冷整流二極管使用（冷卻方式）4硅整流堆結(jié)構(gòu)1將硅整流器件按某種整流方式用絕緣瓷、環(huán)氧樹(shù)脂和外殼封裝成一體，習(xí)慣上統(tǒng)稱為硅堆。它們具有可靠性高、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。硅整流堆結(jié)構(gòu)1內(nèi)部電氣原理圖半橋單相橋三相橋常見(jiàn)的橋堆外形橋式整流電路目前已做成模塊（整流橋），有半橋和全橋兩種整流橋，使用一個(gè)全橋或連接兩個(gè)半橋就可以代替四只整流二極管與電源變壓器相連，組成橋式整流電路，使用非常方便。硅整流堆型號(hào)及參數(shù)2目前對(duì)各種硅整流堆尚無(wú)完全統(tǒng)一的命名標(biāo)準(zhǔn),需參考有關(guān)生產(chǎn)廠產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。大部分生產(chǎn)廠家按下述方法命名：硅整流堆的主要參數(shù)有：（1）額定反向峰值電壓（2）正向平均整流電流硅整流堆檢測(cè)3和整流二極管一樣，主要是通過(guò)測(cè)試正、反向電阻來(lái)判斷其好壞。單相、三相橋堆一般用R×100檔或R×1k檔進(jìn)行檢測(cè)。

交流電源端：直流輸出端：正、反向電阻均很大正向電阻比單只二極管略大，反向電阻很大。中間圖為高壓硅整流堆，由于它串聯(lián)二極管較多，一般萬(wàn)用表不易測(cè)量其電阻，可通過(guò)與兆歐表配合檢查其管腳極性和判斷其好壞。硅整流堆檢測(cè)3凡是整流組件在使用時(shí)，都不允許用戶自行拆開(kāi)檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)整流組件損壞時(shí)，一般都要整組拆卸更換。硅整流堆使用（冷卻方式）4練一練習(xí)題冊(cè)P42一、填空題2、整流二極管的冷卻方式有

、

和

。二、判斷題（）1、整流組件在使用時(shí)，允許用戶自行拆開(kāi)檢查。自冷風(fēng)冷水冷×不允許問(wèn)題解答1、直流穩(wěn)壓電路的組成包括哪幾部分？答：變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分。2、整流電路的功能是什么？答：將交流電變換成方向不變但大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)直流電。3、整流電路后面接什么電路？答：接濾波電路。復(fù)習(xí)提問(wèn)4、整流電路的類型有哪些？答：5、哪種整流方式效果最好？答：三相橋式整流電路，輸出電壓高、脈動(dòng)小，廣泛應(yīng)用。復(fù)習(xí)提問(wèn)問(wèn)題解答整流電路單相半波單相橋式三相半波三相橋式輸出電壓的平均值ULUL=0.45U2UL=0.9U2UL=1.17U2UL=2.34U2輸出電流的平均值ILIL=UL/RLIL=UL/RLIL=UL/RLIL=UL/RL通過(guò)二極管的平均電流IFIF=ILIF=1/2ILIF=1/3ILIF=1/3IL二極管承受的最大反向電壓URMURm=U2URm=U2=2.45U2URm=2.45U222

四種整流電路的主要參數(shù)計(jì)算公式（P119）復(fù)習(xí)提問(wèn)2URm=U23問(wèn)題解答1、整流二極管的冷卻方式有

、

和

。2、整流組件在使用時(shí)，

用戶自行拆開(kāi)檢查。自冷風(fēng)冷水冷不允許復(fù)習(xí)提問(wèn)整流器件的選用直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓變壓濾波整流濾波電路的功能：濾波電路再將單方向脈動(dòng)直流電中所含的大部分交流成分濾掉，得到一個(gè)較平滑的直流電。u4u3u2交流電源負(fù)載變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路小功率直流穩(wěn)壓電源的各部分功能u1uo電容濾波電路1電感濾波電路2復(fù)式濾波電路3電子濾波電路（了解）45-3濾波電路：將脈動(dòng)直流電中的交流成分濾掉，轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟姟?/p>

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，不能適應(yīng)大多數(shù)電子電路和設(shè)備的需要。

濾波原理：濾波電路利用電容或電感在電路中的儲(chǔ)能作用，當(dāng)電源電壓(或電流)增加時(shí)，電容(或電感)把能量?jī)?chǔ)存在電場(chǎng)(或磁場(chǎng))中；當(dāng)電源電壓(或電流)減小時(shí)，又將儲(chǔ)存的能量逐漸釋放出來(lái)，從而減小了輸出電壓(或電流)中的脈動(dòng)成分。得到比較平滑的直流電壓。實(shí)用濾波電路的形式很多，如電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波電路(包括倒L型、RC—π型、LC—π型濾波)等。

方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。5-3濾波電路：將脈動(dòng)直流電中的交流成分濾掉，轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟姟?-3濾波電路：將脈動(dòng)直流電中的交流成分濾掉，轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟姟?.電容濾波電路工作原理

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+Cici

–++–aDuoubRLio=uC

工作波形uoutOtO1.單相半波整流電容濾波電路動(dòng)畫(huà)電路結(jié)構(gòu)V導(dǎo)通時(shí)給C

充電,V截止時(shí)C向RL放電；2、

電路的工作原理濾波后uL

的波形變得平緩,平均值提高。電容充電電容放電RLV1V4V3V2iLC~

+uL=uc+u2單相橋式整流電容濾波1.電容濾波電路整流電路形式輸入交流電壓（有效值）電容濾波電路輸出電壓UL整流器件上電壓、電流負(fù)載開(kāi)路時(shí)電壓帶負(fù)載時(shí)的電壓（估算值）最大反向電壓URM通過(guò)的電流IF半波整流U2U2U22U2IL橋式整流U2U21.2U2U2?IL22221.電容濾波電路單相整流電容濾波電路電壓和電流的估算公式例5-5

在單相橋式電容濾波整流中，若要求直流輸出電壓6V,負(fù)載電流為60mA，試選擇合適的整流二極管及濾波電容。解:（1）選二極管選二極管應(yīng)滿足:IFM（23）

IF可選:

2CZ82A（IF=100mA，URM=25V）流過(guò)每只二極管的電流平均值:每只二極管承受的最高反向電壓：（2）選濾波電容可選：

200F,耐壓50V的電解電容電容的耐壓：因，IL=60mA查表，變壓器副邊電壓：1.電容濾波電路1.電容濾波電路（P105）+Cici

–++–aDuoubRLio=uC

4.電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo越大，波形越平滑。3.工作波形uoutOtO（2）電容具有“隔直通交”作用，對(duì)于整流輸出脈動(dòng)直流電中的直流成分，電容相當(dāng)于開(kāi)路，因此其直流成分都加在負(fù)載兩端，而脈動(dòng)直流電中的交流成分，大部分經(jīng)過(guò)電容旁路，因此負(fù)載中的交流成分很小，負(fù)載電壓變得平滑。+Cici

–++–aDuoubRLio=uC

4.電容濾波電路的特點(diǎn)3.工作波形uoutOtO（3）接入濾波電路后，二極管的導(dǎo)通時(shí)間變短了，工作電流較大，特別是在接通電壓瞬間會(huì)產(chǎn)生很多的浪涌電流。（4）經(jīng)電容濾波后，輸出波形變得平滑，輸出電壓的平均值升高。（5）電容濾波電路適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。1.電容濾波電路（P105）2.電感濾波電路1.電路結(jié)構(gòu)L

uRLuo++––~

當(dāng)一些電器設(shè)備需要脈動(dòng)小、輸出電流大的直流電源時(shí)，若采用電容濾波電路，則電容容量必須很大，二極管的沖擊電流也很多，這就使得二極管和電容的選擇很困難，在此情況下，往往采用電感濾波電路。由于通過(guò)電感的電流不能突變，電感與負(fù)載串聯(lián)，流過(guò)負(fù)載的電流不能突變，所以輸出電流波形平滑，輸出電壓的波形也平滑。電感與負(fù)載串聯(lián)2.濾波原理對(duì)直流分量:

XL=0，L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。

對(duì)諧波分量:

f越高,XL越大,電壓大部分降在L上。因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓當(dāng)流過(guò)電感的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電勢(shì)阻

礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動(dòng)減小。LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更為合適。L

uRLuo++––~2.電感濾波電路3.復(fù)式濾波電路形LC濾波器

濾波效果比RC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。L

uRLuo++––~+C2+C1形RC濾波器R

uRLuo++––~+C2+C1

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。L

uRLuo++––~+C2+C1R

uRLuo++––~+C2+C1LC-r型濾波電路LC-型濾波電路RC-型濾波電路3.復(fù)式濾波電路L

uRLuo++––~CRC-π型濾波電路中，R越大，濾波效果越好，但同時(shí)在R上產(chǎn)生的電壓損失也越大。當(dāng)三極管工作在放大狀態(tài)時(shí)，c與e間的直流電阻RCE較小，而交流電阻rce卻很大。若用三極管代替電阻R，可解決電壓損失與濾波的矛盾?！娮訛V波電路解決思路：uo+-+-uiC2C1RLVRP電子濾波電路應(yīng)用：整流電流不很大，但濾波效果要求高的場(chǎng)合。ui++--uoC1C2RLRRC-π型濾波電路4.電子濾波電路練一練習(xí)題冊(cè)P42二、判斷題3、4、5三、選擇題1~63、×4、×5、√1.B2.BC3.B4.D5.B6.A整流電路形式輸入交流電壓（有效值）電容濾波電路輸出電壓UL整流器件上電壓、電流負(fù)載開(kāi)路時(shí)電壓帶負(fù)載時(shí)的電壓（估算值）最大反向電壓URM通過(guò)的電流IF半波整流U2U2U22U2IL橋式整流U2U21.2U2U2?IL2222問(wèn)題解答小結(jié)1、濾波電路的功能是什么？答：將脈動(dòng)直流電中的交流成分濾掉，轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟姟?、濾波電路的類型有哪些？答：3、濾波電路后面接什么電路？答：接穩(wěn)壓電路。4、復(fù)式濾波電路的形式有幾種，分別是什么？小結(jié)問(wèn)題解答L

uRLuo++––~+C2+C1R

uRLuo++––~+C2+C1LC-r型濾波電路LC-型濾波電路RC-型濾波電路L

uRLuo++––~C5-4穩(wěn)壓電路交流電經(jīng)整流、濾波后已經(jīng)變成比較平滑的直流電，但還不夠穩(wěn)定，如果電源電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出直流電壓也隨著變化。例如電網(wǎng)電壓升高時(shí)，輸出的直流電壓必然增大；又如負(fù)載增加，負(fù)載電流減小，負(fù)載上的電壓相應(yīng)減小。

為了獲得穩(wěn)定性好的直流電源，在整流濾波之后還要接入穩(wěn)壓電路。一、穩(wěn)壓二極管的工作特性和主要參數(shù)1、工作特性u(píng)z（V）Iz(mA)0正向特性反向特性△UzABIzminIzmax穩(wěn)壓原理：反向電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)，其兩端電壓卻基本保持不變。V符號(hào)為什么普通二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)，而穩(wěn)壓二極管卻工作在該區(qū)？答：因?yàn)榉€(wěn)壓管是采用特殊工藝制造的硅二極管，它的PN結(jié)可承受較大的反向電流和耗散功率，因此可以工作在反向擊穿區(qū)。一、穩(wěn)壓二極管的工作特性和主要參數(shù)1、工作特性2、主要參數(shù)穩(wěn)定電壓Uz：穩(wěn)壓管工作時(shí)它兩端所呈現(xiàn)的電壓。最大穩(wěn)定電流Izmax

：穩(wěn)壓管正常工作時(shí)允許通過(guò)的最大電流。最小穩(wěn)定電流Izmin

：穩(wěn)壓正常工作時(shí)允許通過(guò)的最小電流。穩(wěn)定電流Iz

：穩(wěn)壓管正常工作時(shí)，反向電流的參考數(shù)值。它介于最大穩(wěn)定電流和最小穩(wěn)定電流之間。最大耗散功率PzM

：穩(wěn)壓管正常工作時(shí)所能承受的最大的耗散功率。此外，還有動(dòng)態(tài)電阻和溫度系數(shù)。它們的參數(shù)值越小，穩(wěn)壓性能越好。++-V1V2--具有溫度補(bǔ)償作用的穩(wěn)壓管2DW230一、穩(wěn)壓二極管的工作特性和主要參數(shù)1、電路組成ILRL+UL~+u2CVR簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路（又稱“并聯(lián)穩(wěn)壓電路”）2、穩(wěn)壓原理IR（1）負(fù)載不變，電網(wǎng)電壓變化+-UiUi↑→UL↑→Iz↑→IR↑→UR↑→UL↓（2）電網(wǎng)電壓不變，負(fù)載變化IzRL↓

→UL↓

→Iz↓

→IR↓

→UR↓

→UL↑二.穩(wěn)壓電路（簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路）1、電路組成IL~+u2C2、穩(wěn)壓原理IR+-UiIz小結(jié)：利用穩(wěn)壓管電流的變化，引起限流電阻R兩端電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)制作容易，但穩(wěn)壓性能較差，輸出電壓受穩(wěn)壓管自身參數(shù)的限制。二、穩(wěn)壓電路（簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路）VRRL+UL硅穩(wěn)壓管使用注意事項(xiàng)：（1）在使用時(shí)，穩(wěn)壓管應(yīng)反接。即穩(wěn)壓管的負(fù)極接電源的高電位，而正極應(yīng)接電源的低電位。（2）電源電壓高于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值時(shí)，才起穩(wěn)壓作用。（3）使用時(shí)，當(dāng)一個(gè)穩(wěn)壓值不夠時(shí)，可把多個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，但絕不可并聯(lián)使用。二、穩(wěn)壓電路（簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路）~+u2C+ULRLVzRR為調(diào)整元件當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時(shí)，調(diào)整R使其增大；反之R減小。當(dāng)負(fù)載增大時(shí)，調(diào)整R使其減??；反之R增大。簡(jiǎn)單串聯(lián)穩(wěn)壓電路二、穩(wěn)壓電路（簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路）RL+UL~+u2C簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路用一個(gè)工作在放大狀態(tài)的三極管代替R———串聯(lián)穩(wěn)壓電路VzR串聯(lián)穩(wěn)壓電路V1為調(diào)整管UL↑→UBE1↓

（Uz不變）

→UCE1↑→UL↓

例：UL↑反之，UL增大+-Uz-UBE1+-UCE1電路特點(diǎn)：與簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路相比，穩(wěn)壓性能較好，帶載能力增強(qiáng)了，但穩(wěn)壓性能仍較差，輸出電壓不可調(diào)。V1R1Vz二、穩(wěn)壓電路（簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路）+-++++----+--+ULUzUBE2UBE1UCE1V2R1R2R3R4RpRLV1VzC2（B1）Ui晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路UB2取樣電路1、電路組成：基準(zhǔn)電路比較放大電路調(diào)整電路UB1取樣電路基準(zhǔn)電路比較放大管調(diào)整管二、穩(wěn)壓電路（晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路）UL↑→UB2↑→UBE2↑→IB2↑→UC2（UB1）↓→UCE1↑（RL↓）UL↓2、穩(wěn)壓原理概括為：UL↓→UCE1↓UL↑UL↑→UCE1↑UL↓反之，概括為：當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或RL增大時(shí)，輸出電壓有上升的趨勢(shì)，其穩(wěn)壓過(guò)程如下：二、穩(wěn)壓電路（晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路）3、輸出電壓的調(diào)節(jié)當(dāng)忽略V2管的基極電流時(shí)忽略UBE2，上式整理得改變抽頭位置，即可調(diào)節(jié)輸出電壓UL的大小4、調(diào)整管的選用（1）管壓降UCE應(yīng)適當(dāng)，一般取3～8V

（2）極限參數(shù)應(yīng)滿足ICM≥1.5ILM

U（BR）CEO≥Uimax-ULmin

PCM≥1.5ILmaxU（BR）CEO其中，

Uimin——最小輸入電壓，考慮電網(wǎng)電壓允許±10%的波動(dòng)，Uimax=1.1Ui（V）ILM——最大負(fù)載電流（A）

ULmin——最小輸出電壓（v）二、穩(wěn)壓電路（晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路）【例5-6】在帶放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路中，已知基準(zhǔn)電壓UZ=6V，R1=RP=R2=300Ω，調(diào)整管的管壓降UCE不小于2V，UBE忽略不計(jì)。求：（1）穩(wěn)壓電路輸出電壓UL的調(diào)節(jié)范圍。解：（1）當(dāng)RP滑到最上端時(shí)，輸出電壓最小當(dāng)RP滑到最下端時(shí)，輸出電壓最大所以，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是：9V≤UL≤18V（2）RP滑動(dòng)觸點(diǎn)位于中點(diǎn)時(shí)的UL。（3）為使調(diào)整管能正常工作，變壓器二次側(cè)電壓有效值U2至少應(yīng)取多少？（2）RP滑動(dòng)觸點(diǎn)位于中點(diǎn)時(shí)，（3）因?yàn)槿龢O管UCE不小于2V，要求穩(wěn)壓電路輸入電壓至少為變壓器二次側(cè)電壓的有效值為：

Ui=ULmax+UCE=20V≈1.2U2二、穩(wěn)壓電路（晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路）串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成框圖調(diào)整管比較放大電路基準(zhǔn)電路取樣電路+-+-UiUo二、穩(wěn)壓電路（晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路）5-5集成穩(wěn)壓器把串聯(lián)穩(wěn)壓電路中的取樣、基準(zhǔn)、比較放大、調(diào)整和保護(hù)環(huán)節(jié)等集成于一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)：輸入端、輸出端和公共端（或調(diào)整端），稱為三端集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器具有體積小、質(zhì)量輕、使用方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。一、