《電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件-第 11 章 直流穩(wěn)壓電路

第11章

直流穩(wěn)壓電源11.1直流穩(wěn)壓電源的組成11.2整流電路

11.3

濾波電路11.4穩(wěn)壓電源本章小結(jié)第11章

直流穩(wěn)壓電源本章要點1.直流穩(wěn)壓電源的組成2.整流電路3.濾波電路4.穩(wěn)壓電路本章重點難點1.單相橋式整流電路組成、工作原理及基本參數(shù)計算。2.電容濾波電路工作原理及基本參數(shù)計算。3.硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路工作原理及基本參數(shù)計算。11.1直流穩(wěn)壓電源的組成一般的直流穩(wěn)壓電源包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路4個組成部分，如圖11-1所示11-1直流穩(wěn)壓電源組成方框圖11.2整流電路

圖11-2單相半波整流電路11.2整流電路11.2.1單相半波整流電路

圖11-3半波整流電路波形圖在u2的負半周，A點為負，B點為正，此時二極管D兩端加反向電壓，二極管截止，負載RL上無電流，則輸出uL為零。電壓、電流波形如圖11-3所示11.2整流電路11.2.1單相半波整流電路當ωt=0～π時當ωt=π

～2π時uL=0UL在0～2π之間

11.2整流電路11.2.1單相半波整流電路

11.2整流電路【例11-1】在圖11-1所示整流電路中，已知變壓器次級電壓有效值U2=10V，負載電阻RL=5Ω，試問：（1）負載電阻RL上的電壓平均值和電流平均值各為多少？（2）電網(wǎng)電壓允許波動±10％，選用二極管時應(yīng)注意哪些事項？解：（1）RL上電壓平均值和流過RL的電流平均值分別為

11.2整流電路

（2）選用二極管時應(yīng)考慮其通過的最大平均電流和承受的最大反向電壓即二極管應(yīng)能承受至少15.55V的反向電壓和0.99A的最大平均電流。11.2整流電路11.2.2單相全波整流電路11.2整流電路11.2.2單相全波整流電路11.2整流電路【例11-2】

電路如圖11-6例11-2題圖（a）所示，變壓器次級電壓有效值為2U2。（1）畫出u2、uD1和uo的波形；（2）求出輸出電壓平均值Uo和輸出電流平均值IL的表達式；（3）二極管的平均電流ID和所承受的最大反向電壓URmax的表達式。解：（1）全波整流電路，波形如圖11-7例11-2題圖（b）所示。例11-2題圖

（a）

例11-2題圖（b）11.2整流電路（2）輸出電壓平均值UL和輸出電流平均值IL為

（3）二極管的平均電流ID所承受的最大反向電壓URmax為11.2整流電路11.2.3單相橋式整流電路

半波整流電路雖然結(jié)構(gòu)簡單，但只利用了電源的半個周期，平均值較低，單相全波整流電路雖電源整個周期在負載上能產(chǎn)生輸出電壓，但變壓器必須有電壓相等的兩個線圈，而且每個線圈只有一半的時間通過電流，所以變壓器的利用率不高。為了克服這些不足，實用電路中經(jīng)常使用到的是單相橋式整流電路。11.2整流電路11.2.3單相橋式整流電路

圖11-8單相橋式全波整流電路圖(a)習慣畫法

(b)簡易畫法11.2整流電路11.2.3單相橋式整流電路

圖11-10單相橋式整流電路波形圖11.2整流電路11.2.3單相橋式整流電路

負載電阻RL上的直流電壓負載電阻RL上的直流電流

在單向橋式整流電路中，二極管D1、D3和D2、D4分為兩組輪流交替導(dǎo)通，所以流經(jīng)每一個二極管的平均電流為

11.2整流電路【例11-3】已知變壓器次級電壓有效值U2=20V，負載RL=9電路采用半波整流、橋式整流兩種形式，試確定兩種電路形式下：（2）電網(wǎng)電壓允許波動范圍為二極管的最大整流平均電流IF與最高反向工作電壓UR至少應(yīng)選取多少？解（1）當采用半波整流電路時，RL上的直流電壓為：（1）負載電阻RL上的直流電壓與直流電流各為多少？流過RL的直流電流為：A11.2整流電路流過二極管的最大平均電流為：二極管承受的最大反向電壓為：（2）當采用橋式整流電路時，RL上的直流電壓為：V流過RL的直流電流為：流過二極管的最大平均電流為：A二極管承受的最大反向電壓為11.3

濾波電路11.3.1

半波整流電容濾波電路

圖11-11半波整流電容濾波電路圖

圖11-12半波整流電容濾波波形圖11.3

濾波電路11.3.2

橋式整流電容濾波電路

圖11-11半波整流電容濾波電路圖

圖11-12半波整流電容濾波波形圖11.3

濾波電路11.3.1

半波整流電容濾波電路

圖11-13橋式整流電容濾波電路與波形圖11.3

濾波電路【例11-4】在圖11-11所示電路中，已知交流電源的周期為0.02秒（頻率為50Hz）,要求負載電阻RL上的直流電壓UL=15V，負載電流IL=100mA。計算：（1）濾波電容C的大??；（2）考慮到電網(wǎng)電壓的波動為±10％，濾波電容C的耐壓值。解:（1）負載電阻濾波電容C的容量為：

C=(3～5)(3～5)=200～333μF11.3

濾波電路（2）變壓器副邊電壓有效值為：電容的耐壓值為：實際可選取容量為330μF，耐壓為25V的電容。原則是濾波電容量宜大不宜小，耐壓宜高不宜低。11.3

濾波電路11.3.3

橋式整流電容濾波電路

圖11-13橋式整流電感濾波

11.4

穩(wěn)壓電源11.4.1

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

圖11-14穩(wěn)壓二極管的伏安特性

11.4

穩(wěn)壓電源11.4.1

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

圖11-15硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電路電網(wǎng)電壓↑→UI↑→UO(UZ)↑→IZ↑→IR↑→IRR↑UO11.4

穩(wěn)壓電源【例11-5】在圖11-15所示電路中，輸入直流電壓UI=30V，假設(shè)其變化范圍為±10%，負載為2kΩ，要求輸出直流電壓UL=12V，求負載電流的最大值ILmax和限流電阻下限值Rmin和上限值Rmax。解:負載電流最大值查晶體管手冊，可選穩(wěn)壓二極管2CW5，其主要指標為，穩(wěn)定電壓：UZ=11.5V～14V，最小穩(wěn)定電流：IZmin=5mA，最大功耗：PZ=0.28W，所以11.4

穩(wěn)壓電源因UI的變化范圍為±10%，即UImax=1.1UI=33V，UImin=0.9UI=27V。限流電阻下限值Rmin

限流電阻下限值Rmax

11.4

穩(wěn)壓電源11.4.1

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖11-16串聯(lián)型穩(wěn)壓電路安特性

11.4

穩(wěn)壓電源【例11-6】在圖11-18所示電路中，三端穩(wěn)壓器的標稱電壓UXX為5V，靜態(tài)電流為5mA，R1為220Ω，R2為680Ω，求輸出電壓UO。解:輸出電壓UO為：計算可得輸出電壓UO為23.85V。本章小結(jié)1.直流穩(wěn)壓電源的作用直流穩(wěn)壓電源：將交流電轉(zhuǎn)換為較為穩(wěn)定的直流電的裝置。一般包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路。2.整流電路

整流電路的基本工作原理是利用二極管的單向?qū)щ娦?。單相半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟實用，但其輸出波形脈動大，直流成分比較低，利用效率低，一般適用于輸出電流小、對電源性能要求不高的場合。

全波整流電路的輸出電壓比半波整流電路輸出電壓高出一倍，脈動電壓較小，整流效率明顯高于半波整流電路，但整流二極管承受的反向電壓也比半波整流高一倍。

本章小結(jié)

橋式整流電路輸出電壓高，脈動電壓較小，管子所承受的最大反向電壓和半波整流電路相同，電源變壓器得到3.濾波電路

直流電源中濾波電路的作用是盡可能地濾掉整流電路輸出電壓中的交流脈動成分，保留直流成分。

半波整流電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，但電容濾波存在著輸出電壓UL隨輸出電流的增大而明顯減小的缺點，所以電容濾波電路只適用于負載變動不大、負載電流不很大的場合。

電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡單，負載直流電壓較高，脈動小，輸出特性較差。適用于負載電壓較高，負載變動不大的場合本章小結(jié)4.穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路的作用是在電網(wǎng)電壓波動或負載電阻變化時保持輸出電