模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第10章第1-3節(jié)

第10章直流穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電源（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定輸出電壓的一種電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電源所要達(dá)到的效果：輸出電壓與供電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化等無關(guān)。理想的穩(wěn)壓源應(yīng)是輸出內(nèi)阻為零的恒壓源。而實際是內(nèi)阻很小的電壓源。內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電源一般是電子系統(tǒng)的一個獨立組成部分，是一個相對獨立的電路部件。第10章直流穩(wěn)壓電源10.3濾波電路10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.2整流電路10.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路10.6三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用10.1直流穩(wěn)壓電源的組成10.1直流穩(wěn)壓電源的組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定而且大小合適的直流電壓。u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓10.2

整流電路整流電路的作用:

把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性的脈動電壓。常見的整流電路：

半波、全波橋式和三相整流電路等。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦浴?0.2.1單相半波整流電路2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；3.工作波形

u負(fù)半周，Va<Vb，二極管D截止。1.電路結(jié)構(gòu)–++–aDuoubRLiou

tOuoOuDO4.參數(shù)計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過二極管電流平均值(整流電流)

ID(4)二極管承受的最高反向電壓UDRM10.2.2單相橋式整流電路3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

－uuD1uD3

－

－2.工作原理

u正半周，Va>Vb，二極管

1、3

導(dǎo)通，2、4截止。

u

負(fù)半周，Va<Vb，二極管2、4導(dǎo)通，1、3截止。截止4.參數(shù)計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRMU

有效值例1：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為380V，負(fù)載電阻RL=80

，要求負(fù)載平均電壓Uo=110V，則(1)如何選擇二極管；(2)試求變壓器的變比和容量。解：(1)RLUIoUo1234ab+–+–變壓器二次側(cè)電流有效值：變壓器容量

S=UI=134

1.55=208(VA)

可選用二極管2CZ55E，其最大整流電流1A，反向工作峰值電壓為300V。(大1倍左右較保險）變壓器二次側(cè)電壓有效值U

1.1×122134(V)(2)1.55(A)怎么計算？10.2.3三相橋式整流電路1.三相整流電路D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––o

三相變壓器原繞組采用“三角形”聯(lián)接，副繞組采用“星形”聯(lián)接。共陽極組共陰極組

在t1~

t2

期間a點電位最高，D1導(dǎo)通；b點電位最低，D4導(dǎo)通。負(fù)載兩端電壓為線電壓uab。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o2.工作原理uouaubuC2

uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo2.工作原理結(jié)論：

在一個周期中，每個二極管只有(1/3)的時間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為120°)。負(fù)載電壓為導(dǎo)通的兩相之間的線電壓。D1RLuoD6D3D5D4D2iocbau++––

ououaubuC2

3.參數(shù)計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM

作業(yè)：P56910.610.810.3濾波電路

交流電壓經(jīng)整流后輸出為單極性的脈動電壓，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波電路的作用：整流后利用電容或電感元件濾掉輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，從而達(dá)到使輸出電壓波形平滑的目的。濾波方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián)，等等。10.3.1電容濾波電路工作原理：

當(dāng)u

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

逐漸增加，直至

uo=uC

=u。

當(dāng)u<uC時，二極管截止，電容通過負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，直至uo=uC

=u

。+Cici–++–aDuoubRLio=uC

電壓波形：uoutOtO1.半波整流電容濾波2.橋式整流電容濾波C越大，RL越大，τ放電將越長，曲線越平滑，脈動越小。內(nèi)阻使（1）電壓平均值UO（AV）的估算若負(fù)載開路UO（AV）＝？把輸出電壓近似為鋸齒波，則充電很快，放電很慢（2）輸出電壓的脈動系數(shù)

輸出電壓為直流分量疊加一些交流分量。其中交流分量的峰值與直流分量的比值，稱為脈動系數(shù)。交流分量的峰值？直流分量脈動系數(shù)（3）整流二極管的導(dǎo)通角導(dǎo)通角

無濾波電容θ＝π。有濾波電容θ<π，

導(dǎo)通角減小，將導(dǎo)致二極管的峰值電流增大！3.濾波電容值的選擇(T—電源電壓的周期)RLC

越大

電容器放電越慢。

輸出電壓的平均值Uo越大，脈動越小。輸出電壓平均值的估算：

Uo

=1.2U2(

橋式）

Uo

=1.0U

2（半波）

但是，隨著RLC增大，導(dǎo)通角越來越小，通過二極管的峰值電流越來越大。已知負(fù)載電阻RL

，可根據(jù)上式確定濾波電容的值。(1)外特性曲線有電容濾波1.4U

無電容濾波0.45UUooIO

結(jié)論

采用電容濾波時，輸出電壓受負(fù)載變化的影響較大，即帶負(fù)載能力較差。因此，電容濾波只適合于要求輸出電壓較高而負(fù)載變化較小的場合。+CicI–++–aDUoUbRLIo4.電容濾波電路的特點(2)流過二極管的瞬時電流很大選二極管時，要選擇其最大整流電流IOM>ID。

RLC

越大

ＵO

越高，則IO

越大。而且RLC越大，整流二極管導(dǎo)通時間越短

iD

的峰值電流越大。iDtuotOO例：

已知單相橋式整流濾波電路的電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200

，要求直流輸出電壓Uo=30V，如何選擇整流二極管及濾波電容器？1.選擇整流二極管二極管承受最高反向電壓變壓器二次側(cè)電壓有效值

URLUo++––~+C解：可以選用二極管2CZ52BIOM=100mA，UDRM=50V

例：已知單相橋式整流濾波電路的電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200

，要求直流輸出電壓Uo=30V，如何選擇整流二極管及濾波電容器。選取RLC=5

T/2RL=200

URLUo++––~+C2.如何選擇濾波電容器？可選用C=250

F，耐壓為50V的電容器。

當(dāng)回路電流減小時，感生電動勢阻礙了電流的減小，從而增大了二極管的導(dǎo)通角，減小了沖擊電流。10.3.2

電感濾波電路10.3.3

電感電容（LC）濾波1.電路結(jié)構(gòu)L

uRLuo++––~+C2.濾波原理

對于直流分量，XL=0，L相當(dāng)于短路。高頻分量的電壓則主要降落于L上，f

越高，XL越大。因此，在負(fù)載上將得到比較平坦的直流電壓。

LC濾波器適合于要求輸出電壓脈動較小、電流較大的場合，也較適合于高頻信號的濾波。10.3.4

形濾波1.形LC濾波

濾波效果比LC更好，但二極管沖擊電流較大。

比形LC濾波體積小、成本低。LuRLuo++––~+C2+C12.形RC濾波RuRLuo++––~+C2+C1R越大，C2越大，濾波效果越好。但R較大將增加直流壓降，導(dǎo)致負(fù)載電流較小。假設(shè)兩點：①負(fù)載開路，②C1放電較慢，C2充電很快。u2負(fù)半周，對C2充電：P→D2→C2→A，最終？u2正半周，對C1充電：A→D1→C1→B，最終P10.3.5倍壓整流電路C1>>C2多倍壓整流電路C1>>C2>>C3>>……Ck>>Ck+1>>…討論

已知變壓器副邊電壓有效值為10V，電容足