下一页返回 上一页
第 6章 整流电路和直流稳压电源
6.2 滤波电路
6.3 简单稳压电路
6.1 单相桥式整流电路
下一页返回 上一页
第 6章 整流电路和直流稳压电源
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
下一页返回 上一页
6.1 单相桥式整流电路
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、全波和桥式整流
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
下一页返回 上一页
t ?
uD
O
6.1.1 单相半波整流电路
2,工作原理
u2 正半周,Ua>Ub,
二极管 D导通;
3,工作波形
u2 负半周,Ua< Ub,
二极管 D 截止 。
1,电路结构

+ +

aTr D
uou2
b
RL
io 动画
u2
?tO
uo
O
t ?
2U2
2U2
2U2?
下一页返回 上一页
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 245.0o
o ??
(3) 流过二极管电流平均值 ID
oD II ?
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
2D R M 2 UU ?
)t d(t s i nUπ π ??2ο 221 ?? 2U0,4 5?oU

+ +

aTr D
uou2
b
RL
io uo
O
t ?
2U2
t ?
uD
O
2U2?
下一页返回 上一页
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, URM ?
22U

+ +

aTr D
uou2
b
RL
io uo
O
t ?
2U2
t ?
uD
O
2U2?
下一页返回 上一页
6.1.2 单相桥式整流电路
2,工作原理
u2 正半周,Ua>Ub,
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
RLu2
io
uo
1
23
4a
b
+

+

?

动画
u2
t ?
2U2
2U2
2U2?
下一页返回 上一页
6.1.2 单相桥式整流电路
2,工作原理
u2 负半周,Ua<Ub,
二极管 D2,D4 导通,
D1,D3截止 。
?3,工作波形
uD2
uD4
1,电路结构
?
- uo
uD ?t
?t
RLu2
io
uo
1
23
4a
b
+

+

?

动画
u2
t ?
2U2
2U2
2U2? uD1
uD3
下一页返回 上一页
RLu2
io
uo
1
23
4a
b
+

+

uD2
uD4
uo
uD ?t
?t
2U2
2U2? uD1
uD3
4,参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
(2) 整流电流平均值 Io
)t d(t s i nUπ π ??2ο 21 ?? 2U0.9?oU
LL R
U
R
UI 29.0o
o ??
下一页返回 上一页
RLu2
io
uo
1
23
4a
b
+

+
– uD2
uD4
uo
uD ?t
?t
2U2
2U2? uD1
uD3
4,参数计算
(3) 流过每管电流平均值 ID
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
2oD
II ?
2D R M 2 UU ?
(5) 整流二极管的选择, 同半波整流
下一页返回 上一页
例 2,试分析图示桥式整流电路中的二极管 D
2 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+_~ u2
+
_ 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=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?
uo
u
π 2π 3π 4π
t?
π 2π 3π 4π
o
o
下一页返回 上一页
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+_~ u2
+
_ RL
D2
D4
D1
D3
下一页返回 上一页
6.2 滤波电路
小功率直流稳压电源的组成
u4u3u2u1
交流电源 负载
变压 整流 滤波 稳压
下一页返回 上一页
6.2.1 电容滤波器
1,电路结构
2,工作原理
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 。
u 2<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 。
= uC
3,工作波形
二极管承受的最高反向电压为 。222 UU D R M ?
动画
RL
u2
io
uo
1
23
4a
b
+

+

+
C
ic
i
uo
2U2
2U2
u2
?tO
?tO
下一页返回 上一页
4,电容滤波电路的特点
(1) 二极管的导通角减小。
uo
2U2
2U2
u2
?t
O
?tO
下一页返回 上一页
25)(3L
TCRτ ???一般取 (T — 电源电压的周期 )
(2) 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 U2 ( 桥式、全波)
Uo = 1,0 U 2( 半波)
当负载 RL 开路时,UO?
22U
为了得到比较平直的输出电压
下一页返回 上一页
(3) 外特性曲线
有电容 滤波1.4U2
无电容滤波
0.9U2
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。
下一页返回 上一页
6.3 直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
交流电源 负载
变压 整流 滤波 稳压
u4 uou3u2u1
下一页返回 上一页
6.3 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。
下一页返回 上一页
6.3.1 稳压管稳压电路
2,工作原理
UO = UZ IR = IO + IZ U
I
UZ
RL?(IO?)? IR ?
设 Uo'一定,负载 RL变化
UO 基本不变 ? IR (IRR) 基本不变
? UO (UZ ) ?? IZ?
?
1,电路
+

Uo' RL+C
IO
UO
+

+

u2
IR R
DZ
Iz
限流电阻
稳压电路
下一页返回 上一页
6.3.1 稳压管稳压电路
2,工作原理
UO = UZ IR = IO + IZ U
I
UZ
Uo'?? UZ ?
设负载 RL一定,Uo'变化
UO 基本不变 ? IRR ?
? IZ ? ? IR ?
?
1,电路
+

Uo' RL+C
IO
UO
+

+

u
IR R
DZ
Iz
下一页返回 上一页
ZMo m i n
O
'
o m a x II
R
UU ???
3,参数的选择
(1) UZ = UO
(2) Uo' = (2 ~ 3) UO
(3)
R
II
UU
o m i nZM
Oo ?
?
?' m a x
o m a xZ
Oo
II
UU
?
?? ' m in
为保证稳压管安全工作
Zo m a x
Oo II
R
UU ???' m i 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。
+

Uo' RL+C
IO
UO
+

+

u
IR R
DZ
Iz
下一页返回 上一页
一、基本概念
电流、电压、电动势、电位、参考点、电功率、电
能、实际方向,参考方向(正方向),电压源、电
流源
第一章 总结
二、基本定律
1,欧姆定律(无源电路、有源电路)
2,基尔霍夫定律( KCL,KVL)
三、分析方法
1、支路电流法(列 KCL,KVL方程)
2、节点电压法(支路多、节点少)
3,叠加原理
4、等效电源定理( 戴维南,诺顿)
下一页返回 上一页
例 1,电路如图,已知 U1=4V,U2=2V,R1=R2=2?,
R3=3 ?,试用戴维南定理求电流 I3。
U1
I1
U2
I2 R2 I3
R3
+

R1
+

US
R0
+
_
R3
a
b
I3
a
b
注意:“等效”是指对端口外等效
即 用等效电源替代原来的二端网络后,待求
支路的电压、电流不变。
有源二端网络 等效电源
下一页返回 上一页
解,(1) 断开待求支路求等效电源的 源电压 US
例 1,电路如图,已知 U1=4V,U2=2V,R1=R2=2?,
R3=3 ?,试用戴维南定理求电流 I3。
U1
I1
U2
I2 R2 I3
R3
+

R1
+

a
b
A
RR
UUI 5.0
22
24
21
21 ?
?
??
?
??
R2
U1
I
U2+–
R1
+

a
b
+
U0

US = U0= U2 + I R2 = 2 +0.5 ? 2 = 3V
或,US = U0 = U1 – I R1 = 4 –0.5 ? 2 = 3V
I
下一页返回 上一页
解,(2) 求等效电源的内阻 R0
除去所有电源 (理想电压源短路,理想电流源开路)
U1
I1
U2
I2 R2 I3
R3
+

R1
+

a
b
R2R1
a
b
R0
从 a,b两端 看进去,R1 和 R2 并联
求内阻 R0时,关键要弄清从 a,b两端 看进去时
各电阻之间的串并联关系。
??
?
?? 1
21
21
0 RR
RRR,所以
例 1,电路如图,已知 U1=4V,U2=2V,R1=R2=2?,
R3=3 ?,试用戴维南定理求电流 I3。
下一页返回 上一页
解,(3) 画出等效电路求电流 I3
U1
I1
U2
I2 R2 I3
R3
+

R1
+

a
b
A
RR
UI S 75.0
31
3
30
3 ?????
例 1,电路如图,已知 U1=4V,U2=2V,R1=R2=2?,
R3=3 ?,试用戴维南定理求电流 I3。
US
R0
+
_
R3
a
b
I3
下一页返回 上一页
,,???? 36 21 RR一、电路如图所示,已知
求:( 1)用戴维南定理求 ;
3I( 2) A点电位;
( 3)恒压源
SU
和恒流源
SI
的功率,判断它们是电源还是负载,并说明原因。
。,,,AIVURR SS 3912 43 ??????
IS
R3
Us
R1
A
R2
R4+
-
I3
下一页返回 上一页
,,,,???????? 1236 4321 RRRR
一、已知
求:( 1)用戴维南定理求 ;
3I。,AIVU SS 39 ??
IS
R3
Us
R1
A
R2
R4+
-
I3 解:
R3
Us0
A
R0 + -
I3
???????? 3136 36// 4210 RRRR
VRI
RR
RUU
SSS 31336
69
4
21
1
0 ?????????
A
RR
UI S 6.0
23
3
30
0
3 ?????
下一页返回 上一页
一、已知
求:( 2) A点电位;
。,AIVU SS 39 ??
IS
R3
Us
R1
A
R2
R4+
-
I3
,,,,???????? 1236 4321 RRRR
4I
解:
VRIRIU A 8.416.326.04433 ???????
AIII S 6.336.034 ?????
下一页返回 上一页
,,???? 36 21 RR一、电路如图所示,已知
求,( 3)恒压源
SU
和恒流源
SI的功率,判断它们是电源还
是负载,并说明原因。
。,,,AIVURR SS 3912 43 ??????
IS
R3
Us
R1
A
R2
R4+
-
I3
4I
2I
1I
3
1
312 IR
UIII A ????
A4.16.06 8.4 ???
WUIP SU S 6.1294.12 ????
WRIIUIP SISI SS 8.1016.3344 ??????
解:
下一页返回 上一页
二,电路如右图所示,已知
求,( 1) 用戴维南定理求
( 2) A点电位;
( 3) 恒流源 的功率, 判断它是电源还是负载 。
,1105 AIVUR SS ????,,
SI;I
IS
R
R
R
Us+- I
A
解:
?? 50R
VU S 150 ?
AI 5.1?
VU A 5.2??
WP SI 5.2?