电工与电子技术基础-第7章 直流稳压电源

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第7章 直流稳压电源7.1 整流电路 7.2 滤波器 7.3 直流稳压电源 7.4 晶闸管及整流电路

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第7章 直流稳压电源本章要求：

1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作 原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。

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第7章 直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成变压 交流电源u1 u2 u3 u4

整流

滤波

稳压 负载uo

功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。

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7.1 整流电路整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性 常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流 等。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

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7.1.1 单相半波整流电路1. 电路结构 Tr a + u2 –D io RL + uo – 3. 工作波形 u22U 2O动画

t

b 2. 工作原理 u2 正半周，Ua>Ub, 二极管D导通； u2 负半周，Ua< Ub, 二极管D 截止 。

uo2U 2

uDO

O

t t

2U2

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3. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo 1 π U o ο 2U 2sin td( t ) 0.45U 2 2π Uo U2 0.45 (2) 整流电流平均值 Io I o

RL

RL

(3) 流过每管电流平均值 ID (5) 变压器副边电流有效值 I

I D Io

(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM U DRM 2U 21 π I ( I msin t )2 d t 1.57 I o 2π ο

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4. 整流二极管的选择 平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择 整流二极管的主要依据。

选管时应满足： IOM ID , URWM UDRM

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7.1.2 单相桥式整流电路1. 电路结构 a 4 1 + u2 -– 3 2 b io + uo RL – - 3. 工作波形 u22U 2动画

t

uo2U 2

2. 工作原理 u 2正半周，Ua>Ub, 二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。

uD 2U2

t tuD2 uD4

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3. 参数计算(1) 整流电压平均值 Uo

1 π U o 2Usin td( t ) 0.9U 2 π ο Uo U2 0.9 (2) 整流电流平均值 Io I o RL RL

1 (3) 流过每管电流平均值 ID I D I o 2 (4) 每管承受的最高反向电压 UDRM U DRM 2U 2(5) 变压器副边电流有效值 I

1 2π 2 I ο ( Imsin t ) d t 1.11Io 2π

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桥式整流电路的优点：

(1) 输出直流电压高； (2) 脉动较小； (3) 二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。 目前，半导体器件厂已将整流二极 管封装在一起，制成单相及三相整流 桥模块，这些模块只有输入交流和输 出直流引线。减少接线，提高了可靠 性，使用起来非常方便。

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例1:单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V,负载电阻 RL = 50 ,负载电压Uo=100V, 试求变压器的变比和容量，并选择二极管。

U DRM 172 V I D 1 A可选用二极管2CZ11C,其最大整流电流

为1A, 反向工作峰值电压为300V。

220 变压器副边电压 U 122 V 变比 K 1.8 122 变压器副边电流有效值I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A

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例2: 试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断 开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？ 如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？

~

+ u2 _

D2

D1

u2+ o RL uo _ uooπ 2π 3π

4π

t

D3

D4

π 2π 3π 4π 解：当D2或D4断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导 通，负载中有电流过，负载电压uo=u2;负半周时， D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。

t

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~

+ u2 _

D2 D3

D1

D4

+ RL uo _

如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流 经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因 此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1 或D3也将因电流过大而烧坏。

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7.2 滤波器交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。 滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电 压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流 电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达

到平滑输出电压波形的目的。方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。

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7.2.1 电容滤波器

1. 电路结构 io D i a 2U ic + + O + uo = uC u2 C RL uo – –2

3. 工作波形 u2

动画

t

b O 2. 工作原理 t u2 >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 增加，uo= uC 。 u2 <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电， uC按指数规律下降， uo= uC 。二极管承受的最高反向电压为 U DRM 2 2U 2 。

2U 2

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4. 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。 RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大 …… 此处隐藏：674字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……