7.１穩(wěn)壓電源及框圖7.2單相整流電路7.3濾波電路7.4穩(wěn)壓電路*7.5可控硅及整流電路第七章穩(wěn)壓電源【本章學(xué)習(xí)要求】理論：掌握分析計算整流、濾波及穩(wěn)壓電路參數(shù)的方法，會畫出各電路輸出波形，理解直流穩(wěn)壓電源的工作原理，了解直流穩(wěn)壓電源的組成。技能：掌握整流二極管和濾波電容的選擇，能夠判斷直流穩(wěn)壓電源的故障，理解集成穩(wěn)壓器的使用，并能進(jìn)行簡單應(yīng)用。第七章穩(wěn)壓電源7.１穩(wěn)壓電源及框圖電子線路要正常工作，首先就要與之相匹配的直流穩(wěn)壓電源。這種電源可以考慮直接使用干電池，但比較經(jīng)濟(jì)實用的辦法是利用交流電源經(jīng)過變換而得到的直流電源。直流穩(wěn)壓電源就是把電網(wǎng)提供的220Ｖ／50HZ的正弦交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電的設(shè)備。小功率直流穩(wěn)壓電源是常用的小型電子設(shè)備，其組成如圖7-1所示圖7-1各組成部分作用如下：1.電源變壓器的作用是將電網(wǎng)電壓提供的交流電變換成所需要的較低的交流電。2.整流電路是將大小、方向隨時間變化的正弦交流電壓變成單向脈動的直流電壓。常見的整流電路有單相半波整流電路、單相全波整流電路和單相橋式整流電路。3.濾波電路的主要作用是將整流后的單向脈動直流電壓中的紋波成分盡可能濾除掉，使其變成平滑的直流電。常用的濾波電路為電容濾波電路和電感濾波電路。4.穩(wěn)壓電路是使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流發(fā)生變化和溫度發(fā)生變化的時候保證輸出直流電壓的穩(wěn)定。常用的穩(wěn)壓電路有硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、集成穩(wěn)壓電路等

7.2單相整流電路7.2.1單相半波整流電路常見的整流電路有單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。本饑餓主要介紹單相半波和單相橋式整流電路。單相半波整流電路如圖7-2（a）所示。圖中T為電源變壓器，V為整流二極管，RL代表需要利用直流電源的負(fù)載。圖7-2（a）（1）工作原理：設(shè)u2=sinωt。

在u2的正半個周期，其極性為上正下負(fù)，二極管因正向偏置而導(dǎo)通，此時有電流流過負(fù)載，并且和流過二極管的電流相等，因有電流流過負(fù)載，所以在負(fù)載上就可以得到一個極性為上正下負(fù)的電壓u。若忽略二極管的導(dǎo)通電壓，此時uo=u2。

在u2的負(fù)半個周期，其極性為上負(fù)下正，二極管因反向偏置而截止，流過二極管的電流基本上等于零，流經(jīng)負(fù)載的電流也近似為零，所以負(fù)載上的電壓uo=0。半波整流電路中各處的波形如圖7-2（b）所示。圖7-2（b）因為這種電路只在交流電壓的半個周期內(nèi)才有電流流過負(fù)載，所以稱為單相半波整流電路。（2）電路參數(shù)1．輸出平均電壓UO（AV)：指輸出電壓u在一個周期內(nèi)的平均值，即：2．輸出電流平均值IO（AV)：是指一個周期內(nèi)流過負(fù)載RL的電流的平均值，即：3．二極管承受的最高反向電壓URM：在u2負(fù)半周期時二極管截止，因此二極管承受的最高反向電壓URM

等于u2電壓的幅值，即URM

=

單相半波整流電路的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用的元件少。缺點：效率低，輸出脈動大，直流成分低等。所以只能用于輸出電流較小，要求不高的場合。7.2.2單相橋式整流電路

圖7-3（a）單相橋式整流電路如圖7-3（a）所示。其中：T為電源變壓器，V1、V2、V3、V4為四個整流二極管。常用簡化電路如圖7-3（b）所示。圖7-3（b）（1）工作原理設(shè)u2=sinωt。在u2的正半個周期，V1、V3導(dǎo)通，V2、V4截止，忽略二極管的正向?qū)妷簳r，輸出電壓u0=u2，RL上電壓方向上正下負(fù)，電流從變壓器副邊a端出發(fā)，經(jīng)過負(fù)載RL而由b端返回，即：a→V1→RL→V3→b。在u2的負(fù)半個周期，V2、V4導(dǎo)通，V1、V3截止，忽略二極管的正向?qū)妷簳r，RL上電壓大小和u2一樣，方向同樣是上正下負(fù)，電流從變壓器副邊b端出發(fā)，經(jīng)過負(fù)載RL而由a端返回，既：b→V2→RL→V4→a。電路如圖7-4所示。半波橋式整流電路中各處的波形如圖7-5所示。圖7-5（2）電路參數(shù)1．輸出平均電壓UO（AV)：由u的波形可知，橋式整流是半波整流的2倍，即：UO（AV)=0.9U2。

2．輸出電流平均值IO（AV）和流過二極管的電流平均值ID（AV）：一個周期內(nèi)流過負(fù)載RL的電流為半波整流的兩倍，即：在一個周期內(nèi)四個二極管輪流導(dǎo)通，所以流過二極管的電流平均值為輸出電流平均值的二分之一，即：3．二極管承受的最高反向電壓URM：二極管承受的最高反向電壓URM

等于u2電壓的幅值，即URM

=

例7.1有一單相橋式整流電路如圖7-4要求輸出電壓Ｕ0＝110Ｖ，ＲL=80Ω，交流電壓為380V（1）如何選用整流二極管?（2）若V1短路，電路會出現(xiàn)什么情況？解：（1）有已知條件整流二極管所流過的電流變壓器副邊電壓有效值整流元件所承受的最大反向電壓因此所選用的整流元件，必須額定整流電流大于0.7A，最高工作反向電壓大于172V，由此可選其最大整流電流1A，最高反向電壓為300V的2CZ12C二極管。（2）當(dāng)V1短路后，在電源負(fù)半周電流的流向為：b→V2→V1→a。一個二極管的導(dǎo)通電壓只有0.7V（硅管）或0.2V（鍺管），因此變壓器副邊電流迅速增加，容易燒壞變壓器和二極管。7.3濾波電路整流電路雖然把交流電變換為直流電，但輸出電壓脈動較大。除了在一些特殊場合可以直接用作放大器的電源外，通常都要采取一定的措施，盡量降低輸出電壓的脈動成分。濾波電路的任務(wù)就是把脈動較大的直流電壓變成基本上平穩(wěn)的電壓。常見的濾波電路為電容濾波電路，如圖7-6（a)所示。（1）工作原理：設(shè)電容C的初始電壓值為零，當(dāng)u2為正半個周期，其極性為上正下負(fù)，并逐漸增大，V1、V3導(dǎo)通，電源一方面給負(fù)載供電，另一方面對電容C充電。如果忽略二極管導(dǎo)通的正向壓降，在u2達(dá)到峰值前，始終有u0=uc≈u2。當(dāng)uc充電到u2的最大值

時，到達(dá)a點，u2開始下降，因為電容兩端的電壓在電路狀態(tài)改變時不能躍變，此時uc＞u2，V1、V3截止，電容C經(jīng)負(fù)載RL放電。放電時間常數(shù)τ=RLC，故放電較慢，并以指數(shù)規(guī)律下降，直到u2的負(fù)半周；在u2的負(fù)半周，當(dāng)|u2|＜uC時，四個二極管依然不導(dǎo)通，直到|u2|≥uC時，過了b點，u2使V2、V4導(dǎo)通，電容再次被充電，圖7-6（a)當(dāng)uC充電到u2的最大值時，u2開始下降，這時|u2|＜uC，V2、V4截止，電容再次經(jīng)過負(fù)載電阻R放電。隨著u2的變化，電容反復(fù)被充放電，可得到圖7-6（b）所示的輸出電壓波形圖。圖7-6（b）（2）電路參數(shù)：由圖形可知輸出電壓U0在0.9U2～范圍內(nèi)波動，在工程上一般采用估算公式：U0=1.2U2。

放電時間常數(shù)RLC越大，濾波的效果越好，一般取在負(fù)載電阻RL一定的情況下，濾波電容值一般比較大，約為幾十到幾千微法，所以通常采用電解電容器。電解電容器有極性，接入電路時正負(fù)極不能接反。電容器的耐壓值應(yīng)大于。整流二極管的最大整流電流IFM一般應(yīng)大于流過二極管的平均電流ID（AV）的兩倍。電容濾波結(jié)構(gòu)簡單，缺點是負(fù)載電流不能過大，否則會影響濾波效果，所以電容濾波適用于負(fù)載變動不大、電流較小的場合。除了電