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第 19章 直流稳压电源
19.2 滤波器
19.3 直流稳压电源
19.1 整流电路
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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。
第 19章 直流稳压电源
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第 19章 直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
功能,把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
u4 uou3u2u1
交流电源 负载
变压 整流 滤波 稳压
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19.1 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。
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。
整流原理：
利用二极管的单向导电性
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t ?
uD
O
19.1.1 单相半波整流电路
2,工作原理
u 正半周,Va>Vb，
二极管 D导通；
3,工作波形
u 负半周,Va< Vb，
二极管 D 截止 。
1,电路结构
–
+ +
–
aTr D
uou
b
RL
io 动画
u
?tO
uo
O
t ?
U2
U2
U2?
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4,参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
(2) 整流电流平均值 Io
LL R
U
R
UI 45.0o
o ??
(3) 流过每管电流平均值 ID o
D II ?
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UU 2
D R M ?
(5) 变压器副边电流有效值 I
o
π
ο 57.1 d) s i n(π2
1 2
m IttII ?? ? ??
) d( s i n2π2 1 πο ttU ???? U0.45?oU
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5,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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19.1.2 单相桥式整流电路
2,工作原理
u 正半周,Va>Vb,二
极管 D1,D3 导通,D2、
D4 截止 。
3,工作波形
uD2
uD4
1,电路结构
?
－ uo
uD ?t
?t
RLu
io
uo
1
23
4a
b
+
–
+
–
?
－
动画
u
t ?
U2
U2
U2?
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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。
81122220,K ??变比
I = 1.11 Io= 2 ? 1.11 = 2,2 A
变压器副边电流有效值
变压器容量 S = U I = 122 ? 2.2 = 207,8 V A
变压器副边电压 U? 122 V
A1D ?I V 172D R M ?U
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。
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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？
uo+_~ u
+
_ RL
D2
D4
D1
D3
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=u；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。
uo
u
π 2π 3π 4π
t?
t?π 2π 3π
4π
o
o
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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。
uo+_~ u
+
_ RL
D2
D4
D1
D3
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19.1.3 三相桥式整流电路
2,工作原理
在每一瞬间
共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；
共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。
1,电路 D
1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
a
u
+
+
–
–
o
三相变压器原绕组接成三
角形，副绕组接成星形
共阳极组
共阴极组
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在 t1 ~ t2 期间
共阴极组中 a点电位最高,D1 导通；
共阳极组中 b点电位最低,D4 导通。
负载两端的电压为线电压 uab。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压
动画
u
o
ua ub uC
2?? t?
uo
o
tt1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
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在 t2 ~ t3 期间
共阴极组中 a点电位最高,D1 导通；
共阳极组中 c点电位最低,D6 导通。
负载两端的电压为线电压 uaC。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压u
o
ua ub uC
2?? t?
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
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在 t3 ~ t4 期间
共阴极组中 b点电位最高,D3 导通；
共阳极组中 c点电位最低,D6 导通。
负载两端的电压为线电压 ubC。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压u
o
ua ub uC
2?? t?
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
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在 t4 ~ t5 期间
共阴极组中 b点电位最高,D3 导通；
共阳极组中 a点电位最低,D2 导通。
负载两端的电压为线电压 uba。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压u
o
ua ub uC
2?? t?
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
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t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
2,工作原理
结论：
在一个周期中，每个二极
管只有三分之一的时间导
通（导通角为 120° ）。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
c
b
au ++
–
–
o
变压器副边电压
负载电压
负载两端的电压为线电压。
u
o
ua ub uC
2?? t?
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3,参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
(2) 整流电流平均值 Io
LL
34.2οo RURUI ??
(3) 流过每管电流平均值 ID o
3
1
D II ?
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UU 23
D R M ??
) ) d (30 s i n (2
3
π
1
ab
2
π
6
π ttU ?? ??? ?οU
U2,3 4?
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19.2 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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19.2.1 电容滤波器
1,电路结构
2,工作原理
u >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 。
u <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 。
+
C
ic
i
–
+ +
–
a D
uou
b
RL
io
= uC
3,工作波形
二极管承受的最高反向电压为 。 UU 22D R M ?
动画
uo
U2
U2
u
?tO
?tO
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4,电容滤波电路的特点
25)(3L
TCRτ ???一般取 (T — 电源电压的周期 )
(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，波形越平滑。
近似估算取,Uo = 1,2 U ( 桥式、全波）
Uo = 1,0 U （ 半波）
当负载 RL 开路时,UO? U2
为了得到比较平直的输出电压
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(2) 外特性曲线
有电容 滤波1.4U
无电容滤波
0.45U
Uo
o IO
结论 采用电容滤波时，输出电
压受负载变化影响较大，即
带负载能力较差。
因此电容滤波适合于要求
输出电压较高、负载电流较
小且负载变化较小的场合。
(3) 流过二极管的瞬时电流很大
选管时一般取：
IOM =2 ID
RLC 越大 ?Ｕ O越高,IO 越
大 ?整流二极管导通时间越短
? iD 的峰值电流越大。 i
D
?t
uo
U2
?tO
O
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例,有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频
率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200?，要求直流输出电
压 Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
流过二极管的电流
二极管承受的最高反向电压
V 352522D R M ???? UU
变压器副边电压的有效值
A0 7 50
2 0 0
30
2
1
2
1
2
1
L
O
OD,R
UII ??????
u RL uo
+ +
– –
~ +C解,1,选择整流二极管
2 5 V1, 230 21 O ???,UU
可选用二极管 2CP11
IOM =100mA UDRM =50V
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例,有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频
率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200?，要求直流输出电
压 Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
取 RLC = 5 ? T/2
已知 RL = 50?
S 05.025015L ???CR
u RL uo
+ +
– –
~ +C解,2,选择滤波电容器
F2 5 0F102 5 02 0 00, 0 5 050 6
L
?????? ?R.C
可选用 C=250?F，耐压为 50V的极性电容器
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19.2.2 电感电容滤波器
1,电路结构 L
u R
L uo
+ +
– –
~ +C
2,滤波原理
对直流分量, XL=0, L相当于短路,电压大部分降
在 RL上。对谐波分量, f 越高,XL越大,电压大部分
降在 L上。 因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。
当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感
电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。
LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小
的场合，用于高频时更为合适。
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19.2.3 ? 形 滤波器
?形 LC 滤波器
滤波效果比
LC滤波器更好，
但二极管的冲
击电流较大。
比 ? 形 LC
滤波器的体积
小、成本低。
L
u RL uo
+ +
– –
~ +C
2
+
C1
?形 RC 滤波器 R
u RL uo
+ +
– –
~ +C
2
+C
1
R 愈大,C2愈大,滤波效果愈好。但 R 大将使直
流压降增加,主要适用于负载电流较小而又要求输
出电压脉动很小的场合。
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N1 N3
C2 0.047?F
D2 D3
D4D1
2CZ12A× 4
N2
FU2
3A
2000?F/50V+
C1
–24V
FU1
1A
直流
24V
交流
～ 220V
交直流收扩两用机电源
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19.3 直流稳压电源
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的
输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负
载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻
抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。
其内阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可
以是一个独立的电子部件。
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19.3.1 稳压管稳压电路
2,工作原理
UO = UZ IR = IO + IZ U
I
UZ
RL?(IO?)? IR ?
设 UI一定，负载 RL变化
UO 基本不变 ? IR (IRR) 基本不变
? UO (UZ ) ?? IZ?
?
1,电路
+
–
UI RL+C
IO
UO
+
–
+
–
u
IR R
DZ
Iz
限流调压
稳压电路
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19.3.1 稳压管稳压电路
2,工作原理
UO = UZ IR = IO + IZ U
I
UZ
UI??UZ ?
设负载 RL一定,UI 变化
UO 基本不变 ? IRR ?
? IZ ? ? IR ?
?
1,电路
+
–
UI RL+C
IO
UO
+
–
+
–
u
IR R
DZ
Iz
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ZMO
OIM
m i n IIR
UU ???
3,参数的选择
(1) UZ = UO
(2) IZM= (1.5 ~ 3) ICM
(3) UI = (2 ~ 3) UO
(4)
R
II
UU ?
?
?
o m i nZM
OIM
OMZ
OI m i n
II
UU
?
??
为保证稳压
管安全工作
ZIIR
UU ???
OM
OI mi n
为保证稳压
管正常工作
适用于输出电压固
定、输出电流不大、且
负载变动不大的场合。
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19.3.2 恒压源
由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。
UZ
RF
R2
R1
+
–
+ +
?–?
RL
+
–
UZ
R
DZ
+U
UO
RF
R2
R1
+ +
?–?
+
–RL
R
DZ +
–
UZ
+U
反相输入恒压源 同相输入恒压源
Z
F
O
1
URRU ?? ZFO )(1
1
U
R
RU ??
改变 RF 即可调节恒压源的输出电压。
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Ui
T
R2UZ
RL UO
?
+
–
R3+ +
–
–
+
UB
+
– DZ
+
–
Uf
+
–
R1
1R?
1R?
19.3.3 串联型稳压电路
1,电路结构
串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电
路和调整元件四部分组成。
调整
元件
比较
放大
基准
电压
取样
电路
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当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电
压 UO升高时，有如下稳压过程：
2,稳压过程
O21
21
f URR
RRUU
?
?????
?
ZUU ??
由电路图可知
)( fZuoB UUAU ??
UO? Uf ? UB ?
UO?
IC ? UCE ?
由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳
压电路。
UI
T
R2UZ
RL UO
?
+
–
R3+ +
–
–
+
UB
+
– DZ
+
–
Uf
+
–
R1
1R?
1R?
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3,输出电压及调节范围
Z
21
1
BO
)(1 U
RR
R
UU
???
?
??
?
输出电压
Ui
T
R2UZ
RL UO
?
+
–
R3+ +
–
–
+
UB
+
– DZ
+
–
Uf
+
–
R1
1R?
1R?
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19.3.4 集成稳压电源
单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使
用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
引出端,故称之为三端集成稳压器。
1,分类
XX两位数字为输出电压值
三
端
稳
压
器
输出固定电压
输出可调电压
输出正电压
78XX
输出负电压
79XX
（ 1,25 ~ 37 V 连续可调）
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2,外形及引脚功能
W7800系列稳压器外形
1—输入端
3 —公共端
2 —输出端
W7900系列稳压器外形
1 — 公共端
3—输入端
2 —输出端
塑料封装
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3,性能特点 （ 7800,7900系列）
? 输出电流超过 1,5 A（加散热器）
? 不需要外接元件
? 内部有过热保护
? 内部有过流保护
? 调整管设有安全工作区保护
? 输出电压容差为 4%
输出电压额定值有,
5V,6V,9V,12V, 15V,18V,24V等 。
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4,主要参数
(1) 电压调整率 SU(稳压系数 )
反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波
动对稳压电路的影响。
0
0 o 1 00
oo
??
????
T
I
I
U % U
UU
S
Δ
Δ
(2) 电流调整率 SI
反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变
化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载
能力。
0
0
o
o
I
%100
I
T
UU
U
S
?
???
Δ
Δ
Δ
0.005~0.02%
0.1~1.0%
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(3) 输出电压 UO
(6) 最大输入电压 UiM
(7) 最大功耗 PM
OMOIMM )( IUUP ???
(4) 最大输出电流 IOM
(5) 最小输入、输出电压差 (Ui -UO ) min
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输出为固定正电压时的接法如图所示。
(1) 输出为固定电压的电路
输入与输
出之间的
电压不得
低于 3V！
5,三端固定输出集成稳压器的应用
CO
W7805
CiUi
+
_
+
_
UO
1 2
3
0.1~1?F 1?F
为了瞬时增减负载电流
时，不致引起输出电压
有较大的波动。即用来
改善负载的瞬态响应。
用来抵消输入端接线
较长时的电感效应，
防止产生自激振荡。
即用以改善波形。
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(2)同时输出正、负电压的电路
23
220V
24V +C
24V
+C
W7815
Ci
+15V1 2
3
Ci
W7915
1
CO
CO
– 15V
1?F
1?F
0.33?F
0.33?F
1000?F
1000?F
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UXX,为 W78XX
固定输出电压
UO= UXX + UZ
（ 3） 提高输出电压的电路
CO
W78XX
CiUI
+
_
+
_
UO
1 2
3 UXX
UZ
R
DZ
+
_
+
_
IO= I2 + IC（ 4） 提高输出电流的电路
当 IO较小时,UR
较小,T截止, IC=0。
CO
W78XX
CiUI
+
_
+
_UO
1 2
3
R
UR
IC
I2
IO
T
+ – 当 IO > IOM时，
UR较大,T导通,
IO=IOM + IC
R 可由功率管 T的 UBE和稳压器的 IOM确定,即 R ? UBE /IOM 。
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6,三端可调输出集成稳压器的应用
)V1(251
1
2
O R
R.U ??
流过调整端电流 <100 μA，在要求不高的场合它
在 R2上的压降可以忽略
2,1两端电压为
1.25V — 基准电压
CO
CW117
CiUi
+
_
+
_
UO
3 2
1 Adj R1
R2
240?
1μF0.1μF
第 19章 直流稳压电源
19.2 滤波器
19.3 直流稳压电源
19.1 整流电路
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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。
第 19章 直流稳压电源
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第 19章 直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
功能,把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
u4 uou3u2u1
交流电源 负载
变压 整流 滤波 稳压
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19.1 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。
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。
整流原理：
利用二极管的单向导电性
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t ?
uD
O
19.1.1 单相半波整流电路
2,工作原理
u 正半周,Va>Vb，
二极管 D导通；
3,工作波形
u 负半周,Va< Vb，
二极管 D 截止 。
1,电路结构
–
+ +
–
aTr D
uou
b
RL
io 动画
u
?tO
uo
O
t ?
U2
U2
U2?
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4,参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
(2) 整流电流平均值 Io
LL R
U
R
UI 45.0o
o ??
(3) 流过每管电流平均值 ID o
D II ?
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UU 2
D R M ?
(5) 变压器副边电流有效值 I
o
π
ο 57.1 d) s i n(π2
1 2
m IttII ?? ? ??
) d( s i n2π2 1 πο ttU ???? U0.45?oU
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5,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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19.1.2 单相桥式整流电路
2,工作原理
u 正半周,Va>Vb,二
极管 D1,D3 导通,D2、
D4 截止 。
3,工作波形
uD2
uD4
1,电路结构
?
－ uo
uD ?t
?t
RLu
io
uo
1
23
4a
b
+
–
+
–
?
－
动画
u
t ?
U2
U2
U2?
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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。
81122220,K ??变比
I = 1.11 Io= 2 ? 1.11 = 2,2 A
变压器副边电流有效值
变压器容量 S = U I = 122 ? 2.2 = 207,8 V A
变压器副边电压 U? 122 V
A1D ?I V 172D R M ?U
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。
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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？
uo+_~ u
+
_ RL
D2
D4
D1
D3
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=u；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。
uo
u
π 2π 3π 4π
t?
t?π 2π 3π
4π
o
o
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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。
uo+_~ u
+
_ RL
D2
D4
D1
D3
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19.1.3 三相桥式整流电路
2,工作原理
在每一瞬间
共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；
共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。
1,电路 D
1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
a
u
+
+
–
–
o
三相变压器原绕组接成三
角形，副绕组接成星形
共阳极组
共阴极组
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在 t1 ~ t2 期间
共阴极组中 a点电位最高,D1 导通；
共阳极组中 b点电位最低,D4 导通。
负载两端的电压为线电压 uab。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压
动画
u
o
ua ub uC
2?? t?
uo
o
tt1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
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在 t2 ~ t3 期间
共阴极组中 a点电位最高,D1 导通；
共阳极组中 c点电位最低,D6 导通。
负载两端的电压为线电压 uaC。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压u
o
ua ub uC
2?? t?
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
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在 t3 ~ t4 期间
共阴极组中 b点电位最高,D3 导通；
共阳极组中 c点电位最低,D6 导通。
负载两端的电压为线电压 ubC。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压u
o
ua ub uC
2?? t?
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
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在 t4 ~ t5 期间
共阴极组中 b点电位最高,D3 导通；
共阳极组中 a点电位最低,D2 导通。
负载两端的电压为线电压 uba。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
C
b
au ++
–
–
o
负载电压
2,工作原理
变压器副边电压u
o
ua ub uC
2?? t?
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
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t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9
uo
t
o
2,工作原理
结论：
在一个周期中，每个二极
管只有三分之一的时间导
通（导通角为 120° ）。
D1
RL uo
D6
D3 D5
D4D2
io
c
b
au ++
–
–
o
变压器副边电压
负载电压
负载两端的电压为线电压。
u
o
ua ub uC
2?? t?
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3,参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
(2) 整流电流平均值 Io
LL
34.2οo RURUI ??
(3) 流过每管电流平均值 ID o
3
1
D II ?
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UU 23
D R M ??
) ) d (30 s i n (2
3
π
1
ab
2
π
6
π ttU ?? ??? ?οU
U2,3 4?
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19.2 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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19.2.1 电容滤波器
1,电路结构
2,工作原理
u >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 。
u <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 。
+
C
ic
i
–
+ +
–
a D
uou
b
RL
io
= uC
3,工作波形
二极管承受的最高反向电压为 。 UU 22D R M ?
动画
uo
U2
U2
u
?tO
?tO
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4,电容滤波电路的特点
25)(3L
TCRτ ???一般取 (T — 电源电压的周期 )
(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，波形越平滑。
近似估算取,Uo = 1,2 U ( 桥式、全波）
Uo = 1,0 U （ 半波）
当负载 RL 开路时,UO? U2
为了得到比较平直的输出电压
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(2) 外特性曲线
有电容 滤波1.4U
无电容滤波
0.45U
Uo
o IO
结论 采用电容滤波时，输出电
压受负载变化影响较大，即
带负载能力较差。
因此电容滤波适合于要求
输出电压较高、负载电流较
小且负载变化较小的场合。
(3) 流过二极管的瞬时电流很大
选管时一般取：
IOM =2 ID
RLC 越大 ?Ｕ O越高,IO 越
大 ?整流二极管导通时间越短
? iD 的峰值电流越大。 i
D
?t
uo
U2
?tO
O
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例,有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频
率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200?，要求直流输出电
压 Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
流过二极管的电流
二极管承受的最高反向电压
V 352522D R M ???? UU
变压器副边电压的有效值
A0 7 50
2 0 0
30
2
1
2
1
2
1
L
O
OD,R
UII ??????
u RL uo
+ +
– –
~ +C解,1,选择整流二极管
2 5 V1, 230 21 O ???,UU
可选用二极管 2CP11
IOM =100mA UDRM =50V
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例,有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频
率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200?，要求直流输出电
压 Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
取 RLC = 5 ? T/2
已知 RL = 50?
S 05.025015L ???CR
u RL uo
+ +
– –
~ +C解,2,选择滤波电容器
F2 5 0F102 5 02 0 00, 0 5 050 6
L
?????? ?R.C
可选用 C=250?F，耐压为 50V的极性电容器
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19.2.2 电感电容滤波器
1,电路结构 L
u R
L uo
+ +
– –
~ +C
2,滤波原理
对直流分量, XL=0, L相当于短路,电压大部分降
在 RL上。对谐波分量, f 越高,XL越大,电压大部分
降在 L上。 因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。
当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感
电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。
LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小
的场合，用于高频时更为合适。
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19.2.3 ? 形 滤波器
?形 LC 滤波器
滤波效果比
LC滤波器更好，
但二极管的冲
击电流较大。
比 ? 形 LC
滤波器的体积
小、成本低。
L
u RL uo
+ +
– –
~ +C
2
+
C1
?形 RC 滤波器 R
u RL uo
+ +
– –
~ +C
2
+C
1
R 愈大,C2愈大,滤波效果愈好。但 R 大将使直
流压降增加,主要适用于负载电流较小而又要求输
出电压脉动很小的场合。
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N1 N3
C2 0.047?F
D2 D3
D4D1
2CZ12A× 4
N2
FU2
3A
2000?F/50V+
C1
–24V
FU1
1A
直流
24V
交流
～ 220V
交直流收扩两用机电源
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19.3 直流稳压电源
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的
输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负
载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻
抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。
其内阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可
以是一个独立的电子部件。
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19.3.1 稳压管稳压电路
2,工作原理
UO = UZ IR = IO + IZ U
I
UZ
RL?(IO?)? IR ?
设 UI一定，负载 RL变化
UO 基本不变 ? IR (IRR) 基本不变
? UO (UZ ) ?? IZ?
?
1,电路
+
–
UI RL+C
IO
UO
+
–
+
–
u
IR R
DZ
Iz
限流调压
稳压电路
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19.3.1 稳压管稳压电路
2,工作原理
UO = UZ IR = IO + IZ U
I
UZ
UI??UZ ?
设负载 RL一定,UI 变化
UO 基本不变 ? IRR ?
? IZ ? ? IR ?
?
1,电路
+
–
UI RL+C
IO
UO
+
–
+
–
u
IR R
DZ
Iz
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ZMO
OIM
m i n IIR
UU ???
3,参数的选择
(1) UZ = UO
(2) IZM= (1.5 ~ 3) ICM
(3) UI = (2 ~ 3) UO
(4)
R
II
UU ?
?
?
o m i nZM
OIM
OMZ
OI m i n
II
UU
?
??
为保证稳压
管安全工作
ZIIR
UU ???
OM
OI mi n
为保证稳压
管正常工作
适用于输出电压固
定、输出电流不大、且
负载变动不大的场合。
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19.3.2 恒压源
由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。
UZ
RF
R2
R1
+
–
+ +
?–?
RL
+
–
UZ
R
DZ
+U
UO
RF
R2
R1
+ +
?–?
+
–RL
R
DZ +
–
UZ
+U
反相输入恒压源 同相输入恒压源
Z
F
O
1
URRU ?? ZFO )(1
1
U
R
RU ??
改变 RF 即可调节恒压源的输出电压。
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Ui
T
R2UZ
RL UO
?
+
–
R3+ +
–
–
+
UB
+
– DZ
+
–
Uf
+
–
R1
1R?
1R?
19.3.3 串联型稳压电路
1,电路结构
串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电
路和调整元件四部分组成。
调整
元件
比较
放大
基准
电压
取样
电路
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当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电
压 UO升高时，有如下稳压过程：
2,稳压过程
O21
21
f URR
RRUU
?
?????
?
ZUU ??
由电路图可知
)( fZuoB UUAU ??
UO? Uf ? UB ?
UO?
IC ? UCE ?
由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳
压电路。
UI
T
R2UZ
RL UO
?
+
–
R3+ +
–
–
+
UB
+
– DZ
+
–
Uf
+
–
R1
1R?
1R?
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3,输出电压及调节范围
Z
21
1
BO
)(1 U
RR
R
UU
???
?
??
?
输出电压
Ui
T
R2UZ
RL UO
?
+
–
R3+ +
–
–
+
UB
+
– DZ
+
–
Uf
+
–
R1
1R?
1R?
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19.3.4 集成稳压电源
单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使
用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
引出端,故称之为三端集成稳压器。
1,分类
XX两位数字为输出电压值
三
端
稳
压
器
输出固定电压
输出可调电压
输出正电压
78XX
输出负电压
79XX
（ 1,25 ~ 37 V 连续可调）
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2,外形及引脚功能
W7800系列稳压器外形
1—输入端
3 —公共端
2 —输出端
W7900系列稳压器外形
1 — 公共端
3—输入端
2 —输出端
塑料封装
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3,性能特点 （ 7800,7900系列）
? 输出电流超过 1,5 A（加散热器）
? 不需要外接元件
? 内部有过热保护
? 内部有过流保护
? 调整管设有安全工作区保护
? 输出电压容差为 4%
输出电压额定值有,
5V,6V,9V,12V, 15V,18V,24V等 。
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4,主要参数
(1) 电压调整率 SU(稳压系数 )
反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波
动对稳压电路的影响。
0
0 o 1 00
oo
??
????
T
I
I
U % U
UU
S
Δ
Δ
(2) 电流调整率 SI
反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变
化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载
能力。
0
0
o
o
I
%100
I
T
UU
U
S
?
???
Δ
Δ
Δ
0.005~0.02%
0.1~1.0%
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(3) 输出电压 UO
(6) 最大输入电压 UiM
(7) 最大功耗 PM
OMOIMM )( IUUP ???
(4) 最大输出电流 IOM
(5) 最小输入、输出电压差 (Ui -UO ) min
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输出为固定正电压时的接法如图所示。
(1) 输出为固定电压的电路
输入与输
出之间的
电压不得
低于 3V！
5,三端固定输出集成稳压器的应用
CO
W7805
CiUi
+
_
+
_
UO
1 2
3
0.1~1?F 1?F
为了瞬时增减负载电流
时，不致引起输出电压
有较大的波动。即用来
改善负载的瞬态响应。
用来抵消输入端接线
较长时的电感效应，
防止产生自激振荡。
即用以改善波形。
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(2)同时输出正、负电压的电路
23
220V
24V +C
24V
+C
W7815
Ci
+15V1 2
3
Ci
W7915
1
CO
CO
– 15V
1?F
1?F
0.33?F
0.33?F
1000?F
1000?F
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UXX,为 W78XX
固定输出电压
UO= UXX + UZ
（ 3） 提高输出电压的电路
CO
W78XX
CiUI
+
_
+
_
UO
1 2
3 UXX
UZ
R
DZ
+
_
+
_
IO= I2 + IC（ 4） 提高输出电流的电路
当 IO较小时,UR
较小,T截止, IC=0。
CO
W78XX
CiUI
+
_
+
_UO
1 2
3
R
UR
IC
I2
IO
T
+ – 当 IO > IOM时，
UR较大,T导通,
IO=IOM + IC
R 可由功率管 T的 UBE和稳压器的 IOM确定,即 R ? UBE /IOM 。
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6,三端可调输出集成稳压器的应用
)V1(251
1
2
O R
R.U ??
流过调整端电流 <100 μA，在要求不高的场合它
在 R2上的压降可以忽略
2,1两端电压为
1.25V — 基准电压
CO
CW117
CiUi
+
_
+
_
UO
3 2
1 Adj R1
R2
240?
1μF0.1μF
