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1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),多媒體教學(xué)課件,電子工業(yè)出版社出版,應(yīng)用型高等教育規(guī)劃教材,主 編：吳 拓 副主編：易亞軍 劉素梅,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),第 1 章：半導(dǎo)體二極管和三極管,第 2 章：基本放大電路,第 3 章：功率放大器,第 4 章：直流放大器和集成運算放大器,第 5 章：負反饋放大器,第 6 章：直流穩(wěn)壓電源,第 7 章：正弦振蕩器,第 8 章：常用電子儀器的操作及使用,第 9 章：模擬電子電路綜合設(shè)計,YYJ制作,6-1 整流電路 6-2 濾波電路 6-3 穩(wěn)壓電源 6-4 實操訓(xùn)練,第6章 直流穩(wěn)壓電源,yyj制作,知識目標(biāo) 1. 了解直流穩(wěn)壓電源的構(gòu)成及各部分的作用。 2. 熟悉各種整流

2、電路的工作原理，掌握其主要參數(shù)計算和波形分析。 3. 熟悉各種濾波電路的工作原理和性能特點。 4. 熟悉各種穩(wěn)壓電路的工作原理、性能和使用。,航 導(dǎo) 學(xué) 教,能力目標(biāo) 1. 通過學(xué)習(xí)整流電路的種類和工作原理，具備正確選用不同整流電路的能力。 2. 通過學(xué)習(xí)濾波電路的種類和工作原理，具備正確選用不同濾波電路的能力。 3. 通過學(xué)習(xí)穩(wěn)壓電路的種類和工作原理，具備正確選用不同穩(wěn)壓電路的能力。,YYJ制作,學(xué)習(xí)重點 本章學(xué)習(xí)重點在于整流濾波電路的工作原理及各項指標(biāo)的計算。,學(xué)習(xí)難點 本章學(xué)習(xí)難點在于整流電容濾波電路的工作原理及各項指標(biāo)的計算。,第6章 直流穩(wěn)壓電源,本章介紹常用小功率直流穩(wěn)壓電源的組成

3、，各典型電路工作原理及其性能參數(shù)，其電源電路包括電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個環(huán)節(jié)。電路原理組成如圖所示。 直流穩(wěn)壓電源各部分的作用如下： (1)電源變壓電路：利用變壓器，將電網(wǎng)的電壓（一般為220V或380V）變換成符合需要的交變電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。 (2)整流電路：利用單向?qū)щ娫?把正弦交流電變換成脈動的直流電。 (3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除,從而得到比較平滑的直流電壓。 (4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。,6.1 整 流 電 路,整流電路是利用

4、二極管的單向?qū)щ娮饔冒呀涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。在小功率（1kw以下）整流電路中，常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等電路。,6.1.1 半波整流電路,半波整流是一種利用二極管的單向?qū)ㄌ匦詠磉M行整流的常見電路，它除去半周、剩下半周，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，也就是整流。,半波整流電路如圖所示。半波整流電路由電源變壓器Tr、整流二極管D和負載電阻RL組成。變壓器的初級接交流電源u1。 工作過程： 在變壓器副邊電壓u2 的正半周（t = 0）,二極管 因加正向偏壓而導(dǎo)通,有電流iL流過負載電阻RL。將二極 管看作理想器件,則RL上的電壓u0（uL）與u2的正半周電 壓基本相同。 在u2的負

5、半周（t =2）,二極管D因加反向電壓 而截止,RL 上無電流流過,RL 上的電壓uL = 0?？僧嫵稣?流波形如圖所示。,1. 半波整流電路原理及波形,6.1 整 流 電 路,6.1.1 半波整流電路,2. 參數(shù)計算 變壓器二次變壓 二極管D整流后的輸出電壓的平均值 流過負載的平均電流（即正向電流）為 二極管承受的反向峰值電壓為 3. 半波整流的特點及應(yīng)用 半波整流電路簡單,元件少,但輸出電壓直流成分小（只有半個波）, 脈動程度大,整流效率低,僅適用于輸出電流小、允許脈動程度大、 要求較低的場合。,6.1 整 流 電 路,6.1.2 全波整流電路 全波整流電路是一種對交流整流的電路，能夠把交

6、流轉(zhuǎn)換成單一方向電流，最少由兩個整流器合并而成，一個負責(zé)正方向，一個負責(zé)負方向，最典型的全波整流電路是由四個二極管組成的整流橋，一般用于電源的整流。,1. 全波整流電路原理及波形,全波整流電路如圖所示。它是由次級具有中心抽頭的電源變壓器Tr、兩個整流二極管D1、D2和負載電阻RL組成，變壓器次級電壓u21和u22大小相等為URM,相位相反。 在u2的正半周（t=0）D1正偏導(dǎo)通，D2反偏截止，RL上有自上而下的電流流過，RL上的電壓與u21相同。 在u2的負半周（t=2），D1反偏截止，D2正偏導(dǎo)通，RL上也有自上而下的電流流過，RL上的電壓與u22相同。 波形如圖所示。,6.1 整 流 電

7、路,6.1.2 全波整流電路,2. 參數(shù)計算 負載全波脈動直流電壓平均值為 U0 = 0.9U2 負載電流為 I0= U0 /RL=0.9 U2/RL 二極管的平均電流為每個二極管的平均電流為負載電流的一半，即 Iv =1/2 I0 二極管的反向最高電壓為 3. 全波整流電路應(yīng)用 全波整流輸出電壓的直流成分（較半波整流）增大，脈動程度減小， 但變壓器需要中心抽頭、制造麻煩，整流二極管需承受的反向電壓高， 故一般適用于要求輸出電壓不太高的場合。,6.1 整 流 電 路,6.1.3 橋式整流電路 橋式整流是對二極管的半波整流的一種改進，每個整流二極管上流過的電流是負載電流的一半，比全波整流多用了兩

8、個整流二極管。,1. 橋式整流電路的原理及波形,由上圖可看出，電路中采用四個二極管，互相接成橋式結(jié)構(gòu)。,6.1 整 流 電 路,6.1.3 橋式整流電路,1. 橋式整流電路的原理及波形,設(shè)變壓器二次電壓u2=1/2U2sint，波形如電壓、電流波形下圖(a)所示。 在u2的正半周，即a點為正，b點為負時，D1、D3承受正向電壓而導(dǎo)通，此時有電流流過RL，此時D2、D4因反偏而截止，負載RL上得到一個半波電壓，如電壓、電流波形圖(b)中的0段所示。若略去二極管的正向壓降，則uOu2。 電壓、電流波形在u2的負半周，即a點為負b點為正時，D1、D3因反偏而截止，D2、D4正偏而導(dǎo)通，此時有電流流過

9、RL，這時RL上得到一個與0段相同的半波電壓如電壓、電流波形圖(b)中的2段所示，若略去二極管的正向壓降，uO-u2。,6.1 整 流 電 路,6.1.3 橋式整流電路,1. 橋式整流電路的原理及波形,由此可見，在交流電壓u2的整個周期始終有同方向的電流流過負載電阻RL，故RL上得到單方向全波脈動的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍，所以橋式整流電路輸出電壓平均值為uO=20.45U2=0.9U2。橋式整流電路中，由于每兩只二極管只導(dǎo)通半個周期，故流過每只二極管的平均電流僅為負載電流的一半，在u2的正半周，D1、D3導(dǎo)通時，可將它們看成短路，這樣D2、D4就并聯(lián)在

10、u2上，其承受的反向峰值電壓為URM=1/2U2。同理，D2、D4導(dǎo)通時，D1、D3截止，其承受的反向峰值電壓也為URM=1/2U2。二極管承受電壓的波形如電壓、電流波形圖(d)所示。,可見，在交流電壓u2的整個周期始終有同方向的電流流過負載電阻RL，故RL上得到單方 向全波脈動的直流電壓。,6.1 整 流 電 路,6.1.3 橋式整流電路的原理及波形,2. 參數(shù)計算 輸出電壓的平均值為 流過二極管D的平均電流為 二極管的最大反向壓為 3. 橋式整流和全波整流的區(qū)別 (1) 橋式整流和全波整流對變壓器次級數(shù)量要求不一樣，前者只需1組線圈，后者需要2組； (2) 橋式整流和全波整流對變壓器次級電

11、流要求不一樣，前者是后者2倍； (3) 橋式整流和全波整流需要二極管數(shù)量不一樣； (4) 某時刻，橋式整流流經(jīng)2個二極管，全波整流只流經(jīng)1個。 4. 橋式整流電路的作用 (1) 將交流發(fā)電機產(chǎn)生的交流電變?yōu)橹绷麟姡詫崿F(xiàn)向用電設(shè)備供電和向蓄電池充電； (2) 限制蓄電池電流倒流回發(fā)電機，保護發(fā)電機不被逆電流燒壞。 橋式整流電路克服了全波整流電路要求變壓器次級有中心抽頭和二極管承受反壓大的缺點。,6.1 整 流 電 路,6.1.4 倍壓整流電路 倍壓整流電路是利用二極管的整流和導(dǎo)引作用，將電壓分別貯存到各自的電容上，然后把它們按極性相加的原理串接起來，輸出高于輸入電壓的高壓來。它的帶負載能力很小

12、，適用于輸出直流高電壓、小電流的小功率整流。,1. 倍壓整流的原理,在半波倍壓整流電路，如圖所示，在C1處于交流輸入負半周時，二極管D1是正向偏置，C1被充電到峰值電壓。當(dāng)Cl處于交流輸入正半周時，D1是反向偏置，視為開路。這時二極管D2是正向偏置，把C2充電到交流輸入的峰值電壓，再加上儲存在C1上的電荷，RL兩端的直流輸出電壓近似等于輸入的峰值電壓的兩倍。這個電路的紋波系數(shù)很高，C2不斷地對RL放電。,6.1 整 流 電 路,6.1.4 倍壓整流電路 倍壓整流電路是利用二極管的整流和導(dǎo)引作用，將電壓分別貯存到各自的電容上，然后把它們按極性相加的原理串接起來，輸出高于輸入電壓的高壓來。它的帶負

13、載能力很小，適用于輸出直流高電壓、小電流的小功率整流。,1. 倍壓整流的原理,如果是全波倍壓整流器，如圖所示，其紋波系數(shù)減小，證明保持平穩(wěn)的直流輸出電壓是比較有效的。當(dāng)輸入交流電壓的正半周出現(xiàn)在D1時，D1是正向偏置，D2是反向偏置，給Cl充電到峰值電壓；當(dāng)輸入交流電壓的負半周出現(xiàn)在D2時，D1是反向偏置，但D2是正向偏置，給C2充電到峰值電壓后，因為Cl和C2是串聯(lián)的，它們的電荷加在一起，大約等于輸入的峰值電壓的兩倍，此電壓加在負載RL的兩端。值得注意的是，輸出電壓不斷地通過RL放電，這種電路一般只應(yīng)用于小電流（即負載電阻必須盡可能高）。,6.1 整 流 電 路,6.1.4 倍壓整流電路,2

14、. 倍壓整流的分類,(a) 二倍壓整流電路, (b) 多倍壓整流電路,圖（a）二倍壓整流電路工作原理是：交流輸入電壓U1為正半周時，這一正半周電壓通過C1加到D1負極，給D1反向偏置電壓，使D1截止。同時，這一正半周電壓加到D2正極，給D2正向偏置電壓，使D2導(dǎo)通。 如加負載R1，則二極管D2導(dǎo)通后的電壓加到負載電阻R1上，其D2導(dǎo)通時的電流回路是這樣的：交流輸入電壓U1C1D2正極D2負極負載電阻R1。這一電流從上而下地流過電阻R1，所以輸出電壓Uo是正極性的直流電壓。 N倍壓整流電路由電源變壓器、N個極管和N個電容器組成，如6倍壓整流電路其結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。多倍壓整流電路工作原理與二倍壓

15、整流電路相似?？勺孕蟹治?。,根據(jù)上述，用N只二極管和N個電容器即可組成N倍壓整流電路，從變壓器繞線的頂上量起的話，在輸出處就可以得到輸入最大值U1的奇數(shù)倍，如果從變壓器的繞線的底部量起的話，輸出電壓就會是U1偶數(shù)倍。,6.2 濾 波 電 路,整流電路的輸出電壓都含有較大的脈動成分，而很多系統(tǒng)都要求直流電源提供盡可能平滑的直流電。濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同實現(xiàn)濾波，經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 濾波電路一般由電抗元件組成，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路，包括倒L型LC濾波

16、，型LC濾波和型RC濾波等。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L應(yīng)與負載串聯(lián)。 直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。 脈動系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值輸出電壓的直流分量 半波整流輸出電壓的脈動系數(shù)為S=1.57，全波整流和橋式整流的輸出電壓的脈動系數(shù)S0.67。對于全波和橋式整流電路采用C型濾波電路后，其脈動系數(shù)S=14(RLCT-1)。(T為整流輸出的直流脈動電壓的周期。),6.2 濾 波 電 路,6.2.1 電容濾波電路 電容濾波電路是最簡單的一種濾波電路，其在整流電路的輸出端（即負載RL兩端）并聯(lián)一個電容C，C容量較大，一般采用電解電容。,1濾波電路工作原理,半波整流電容濾波電路如左圖所示。設(shè)電容初始電壓uc為0，且t=0時接通電源,由于二極管D是理想的，則U2通過RL和D向電容C充電，且充電電壓uc與u2的變化趨勢一致，即當(dāng)u2達到最大值時，uc也達到最大值；當(dāng)u2按正弦規(guī)律從最大值開始下降且達到u2uc時，二極管D再次導(dǎo)通，對電容C進行充電，依次重復(fù)前述過程，