模拟电子电路课件9第九章稳压电源

电子技术 模拟电路部分

第九章

直流稳压电源(9-1)

第九章 直流稳压电源§9.1 §9.2 §9.3 *§9.4 §9.5 §9.6 直流稳压电源的组成和功能 单相整流电路 滤波电路 倍压整流电路的工作原理 稳压电路 集成稳压电源(9-2)

§9.1 直流稳压电源的组成和功能u1 u2

整 流 u3 电 路

滤 波 u4 电 路

稳 压 电 路

uo

电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流 电压u2。 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压uo的稳定。(9-3)

§9.2 单相整流电路整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的 电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、 桥式和倍压整流等。

为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

(9-4)

§9.2.1 单相半波整流电路的工作原理T u1

au2 b

D

iL

u2 >0 时，二极管 导通。

RL

uo

忽略二极管正 向压降： uo=u2 u2<0时，二极 管截止,输出电 流为0。

T u1

a u2

D iL=0

RL

uo

uo=0b(9-5)

T u1

a u2

D iL RL uo

(1) 输出电压波形： uo

t

b

(2) 二极管上的平均电 流： ID = IL

(3) 二极管上承受的最高电压：U RM (4) 输出电压平均值(Uo):

2U 2

1 Uo 2π

2π

0

2U 2 uo d t 0.45U 2 π

(9-6)

§9.2.2 单相全波整流电路的工作原理T

a u2u2 b

D1 iL uo D2 RL

(1) 输出电压波形： uo

u1

t

(2) 二极管上承受的 最高电压：

U RM 2 2U 2

1 (3) 二极管上的平均电流： I D I L 2(4) uo平均值Uo: Uo=0.9U2(9-7)

§9.2.3 单相桥式整流电路的工作原理

T u1

+u2 D4 D1 D3 D2

u2正半周时 电流通路

RL uo

桥式整流电路(9-8)

Tu1 u2 D4 D1 D3 D2

u2负半周时 电流通路

RL

u0

+桥式整流电路(9-9)

桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形A

D4 u2 Bu2

D3

D1D2

RL

u2>0 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RL D3 B t

u2<0 时D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RL D4 A

uo

uD4,uD2

uD3,uD1

输出是脉动的直流电压！

t

uo t(9-10)

几种常见的硅整流桥外形：

~ + ~ ~ + ~ + A C -

(9-11)

§9.2.4 整流电路的主要参数

一、整流输出电压的平均值与脉动系数整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是 衡量整流电路性能的两个主要指标。1. 整流输出电压平均值(Uo) 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为:

1 Uo 2π

2π

0

uo d t 0.9U 20.9U 2 IL RL(9-12)

负载上的(平均)电流:

2. 脉动系数S

S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo 之比。用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:

2

4 4 4 uo 2U 2 ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) π 3π 15 35π

U o1m S Uo

4 2U 2 2 3 π 0.67 3 2 2U 2 π(9-13)

二、平均电流与反向峰值电压平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管 的主要依据。 例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周 导通。因此，流过每只整流二极管的平均电 流 ID 是负载平均电流的一半。

1 U2 I D I o 0.45 2 RL二极管截止时两端承受的最大反向电压：

U RM 2U 2(9-14)

§9.3 滤波电路交流 电压整流

脉动 直流电压

滤波

直流 电压

滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。 原理：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。(9-15)

§9.3.1 电容滤波电路一、滤波原理以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。 a D4

u1

u1

u2

D3 b

D1

S C

+ –

uo RL

D2

桥式整流电容滤波电路(9-16)