模塊10直流電源1.掌握直流穩(wěn)壓電源的組成；2.掌握橋式整流電路；3.了解整流、濾波電路有關(guān)電流的計(jì)算，二極管、電容的選擇；4.掌握電容濾波對(duì)整流電路的影響；5.掌握晶體管穩(wěn)壓電路。單元10.1直流穩(wěn)壓電源電源變壓器的分類分類線性穩(wěn)壓電路參數(shù)穩(wěn)壓電源反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源非線性穩(wěn)壓電路按激勵(lì)方式分為自激式、它激式按調(diào)制方式分脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)制型、寬度和頻率均改變的混合型按使用開關(guān)管的類型分為有晶體管和可控硅型按開關(guān)管電流工作方式分為分開關(guān)型變換器和諧振型變換器單元10.2整流電路一、單相橋式整流電路的工作原理1.單相半波整流電路工作原理整流電壓、電流平均值的計(jì)算

注意：考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，在實(shí)際選用二極管時(shí)，對(duì)最大整流電流IOM和最高反向工作電壓URM至少應(yīng)留有10%的裕度，以保證二極管安全工作。整流二極管參數(shù)的計(jì)算與選擇解:例：有一個(gè)單相半波整流電路，已知負(fù)載電阻RL=750Ω,變壓器副邊電壓U2=20V，試求UL、IL，并選用二極管。2.單相橋式整流電路工作原理u2為正半周時(shí)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管D1、D3承受正向電壓而導(dǎo)通，D2、D4承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為：a→D1→RL→D3→b。u2為負(fù)半周時(shí)，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，二極管D2、D4承受正向電壓而導(dǎo)通，D1、D3承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為：b→D2→RL→D4→a。

整流電壓、電流平均值的計(jì)算

注意：考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，在實(shí)際選用二極管時(shí)，對(duì)最大整流電流IOM和最高反向工作電壓URM至少應(yīng)留有10%的裕度，以保證二極管安全工作。整流二極管參數(shù)的計(jì)算與選擇二、單相橋式整流電路的性能指標(biāo)例：在單相橋式整流電路中，已知變壓器副邊電壓有效值U2=20V，負(fù)載電阻RL=150Ω，試求：（1）輸出電壓平均值和輸出電流平均值。（2）流過二極管電流的平均值和二極管所承受的最大反向電壓。解：（1）輸出電壓平均值為：輸出電流平均值為：（2）流過二極管電流的平均值為：

二極管承受的最大反向電壓為:簡(jiǎn)化畫法+uL

RLiL~+u2

習(xí)慣畫法類型電路整流電壓的波形整流電壓平均值每管電流平均值每管承受最高反壓?jiǎn)蜗喟氩?.45U2單相全波0.9

U2單相橋式0.9

U2三相半波1.17

U2三相橋式2.34

U2整流器件：整流二極管、整流堆、整流組件小電流整流二極管螺栓二極管平板型二極管單元10.3濾波電路一、電容濾波電路D導(dǎo)通時(shí)給C

充電，

D截止時(shí)C向RL放電；濾波后uL

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電RLD1D4D3D2iOC~+

uO=uc

+u2

單相橋式整流電容濾波電路的工作原理如下：當(dāng)接入電容C時(shí)，在輸入電壓U2正半周時(shí)間內(nèi)，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。整流電流分兩路，一路經(jīng)二極管D1、D3向負(fù)載RL提供電流，另一路向電容器C充電，如圖中ab段，充電時(shí)間τ=RLC。當(dāng)電容電壓被充至最大值時(shí)，輸入電壓U2按正弦規(guī)律下降，而電容電壓下降速度較慢，使得U2<UC，此時(shí)D1、D3反向截止。電源不能給負(fù)載提供電流，電容器C向負(fù)載RL放電，如圖中bcd段。

當(dāng)輸入電壓U2進(jìn)入負(fù)半周時(shí)間內(nèi)，D2、D4在短時(shí)間內(nèi)不能導(dǎo)通，在U2電壓高于UC絕對(duì)值時(shí)，D2、D4導(dǎo)通，電源向負(fù)載提供電流，并再一次對(duì)電容進(jìn)行充電，重復(fù)上一個(gè)循環(huán)。當(dāng)電容進(jìn)行不斷地充、放電時(shí)，負(fù)載上得到如圖所示的波形。該波形與整流后的波形相比脈動(dòng)幅度減小，波形更為平滑。電容容量越大，放電越慢。一般電容取得較大時(shí)，輸出電壓按下式估算：電容濾波電路濾波原理ab、de:電容充電；bcd、

efg：電容放電。ab:D1D3導(dǎo)通；bcd：D截止;de:D2D4導(dǎo)通；efg:D截止。efg輸出電流Io(A)0.05以下0.05～0.10.1～0.50.5～112電解電容量C(μF)200200～500500100020003000電容濾波電路中電容的選用二、其他形式的濾波電路(1)電感濾波電路利用儲(chǔ)能元件電感器L的電流不能突變的性質(zhì)，把電感Ｌ與整流電路的負(fù)載相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。圖橋式整流電感濾波負(fù)載電流越大，電感量越大，濾波效果越好適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。在濾波電容C之前一個(gè)電感L構(gòu)成了LC濾波電路。這樣可使輸出至負(fù)載RL上的電壓的交流成分進(jìn)一步降低。該電路適用于高頻或負(fù)載電流較大并要求脈動(dòng)很小的電子設(shè)備中。(2)復(fù)式濾波電路a）LC型濾波器b）πLC濾波器c）πRC型濾波器a）LC型濾波器b）πLC濾波器c）πRC型濾波器

圖9-8復(fù)式濾波電路【例】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

（2

3）

IF可選:2CZ82A（IF=100mA，URM=25V）流過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：?jiǎn)卧?0.4穩(wěn)壓電路整流濾波由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化，輸出直流電壓也隨之會(huì)發(fā)生變化。穩(wěn)壓一、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1.穩(wěn)壓二極管的工作特性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)？因?yàn)椋€(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)。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。2.穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)穩(wěn)定電壓vz：穩(wěn)壓管工作時(shí)它兩端所呈現(xiàn)的電壓。

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。最大穩(wěn)定電流Izmax

：穩(wěn)壓管正常工作時(shí)允許通過的最大電流。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。動(dòng)態(tài)電阻rz

：穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量的比值。

rz越小，管子穩(wěn)壓性能越好。3.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理電路組成穩(wěn)壓原理（1）負(fù)載不變，電網(wǎng)電壓變化Ui↑→UL↑→Iz↑→IR↑→UR↑→UL↓（2）電網(wǎng)電壓不變，負(fù)載變化RL↓→UL↓→Iz↓→IR↓→UR↓→UL↑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。適用于小功率場(chǎng)合。ILULIZVZ~+u2

C+UL

RLVzR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使其減小；反之R增大。R為調(diào)整元件簡(jiǎn)單串聯(lián)穩(wěn)壓電路1.電路組成a.取樣電路—由R1、R2、RP組成的電阻分壓電路b.基準(zhǔn)電壓—由穩(wěn)壓管VDZ與R3串聯(lián)組成。c.比較放大電路—由運(yùn)算放大器完成。d.調(diào)整電路—由調(diào)整管V組成。

二、串聯(lián)型可調(diào)直流穩(wěn)壓電路2.穩(wěn)壓原理當(dāng)交流電網(wǎng)電壓U2升高時(shí)有U2↑→UI↑→UO↑→運(yùn)放反相輸入電壓U-↑→（UZ-U-）↓→VB↓→IB↓→IC↓→UCE↑→UO↓當(dāng)交流電網(wǎng)電壓不變，負(fù)載RL變小時(shí)，有 RL↓→IO↑→UO↓→運(yùn)放反相輸入電壓U-↓→（UZ-U-）↑→VB↑→IB↑→IC↑→UCE↓→UO↑

硅穩(wěn)壓二極管應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意：(1)在電路中需反接(即穩(wěn)壓二極管的負(fù)極接電路中的高電位，正極接低電位)才能穩(wěn)定電壓(穩(wěn)壓二極管加正向電壓時(shí)性質(zhì)與普通二極管相同)。若接反，相當(dāng)于電源短路，電流過大會(huì)使穩(wěn)壓管過熱燒毀。(2)穩(wěn)壓二極管必須在電源電壓高于它的穩(wěn)壓值時(shí)才能穩(wěn)壓。(3)使用時(shí)當(dāng)一個(gè)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值不夠，可以用多個(gè)穩(wěn)壓管串聯(lián)使用，但絕對(duì)不能并聯(lián)使用。三、直流