第十章直流电源 本章讨论的问题:1如何将50H、22的交流电压变为6V的直流电压?22 的交流电压经整流后是否输出220V的直流电压?3将市场销售的6V直流电源接到收音机 上,为什么有的声音清晰,有的含有交流声? 4对于同样标称输出电压为6V的直流电源,在未接收音机时,为什么测量输出端子的电压, 有的为6V,而有的为7-8v? 5为什么有的直流电源在电网电压变化和负教变化时输出电压不变,而有的随之变化? 6.一个5V交流电压是否可能转换为6V直流电压?一个3V电池是否可以转换成为6v的直 流电压? 7对于一般直流电源,若不慎将输出端短路,则一定会使损坏吗? 8线性电源和开关型电源有和区别?它们分别应用在什么场合? 10.1直流电源的组成及各部分的作用 电子电路工作时都需要直流电源提供能量,电池因使用费用高,一般只用于低功耗便携 式的仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源。一般直流电源由如下部分 组成 整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电 滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分,增加直流成分。 稳压电路采用负反馈技术,对整流后的直流电压进一步进行稳定 直流电源的方框图如图10.1所示。 负 流 工频交流 脉动直流 直流 图10.1.1整流滤波方框图 10.2整流电路 10.2.1整流电路的分析方法及其基本参数 图10.2.单相半波整流电路
本章讨论的问题：1.如何将 50Hz、220V 的交流电压变为 6V 的直流电压？2.220V 的交流电压经整流后是否输出 220V 的直流电压？3.将市场销售的 6V 直流电源接到收音机 上，为什么有的声音清晰，有的含有交流声？ 4.对于同样标称输出电压为 6V 的直流电源，在未接收音机时，为什么测量输出端子的电压， 有的为 6V，而有的为 7－8V？ 5.为什么有的直流电源在电网电压变化和负载变化时输出电压不变，而有的随之变化？ 6.一个 5V交流电压是否可能转换为 6V直流电压？一个 3V电池是否可以转换成为 6V的直 流电压？ 7.对于一般直流电源，若不慎将输出端短路，则一定会使损坏吗？ 8.线性电源和开关型电源有和区别？它们分别应用在什么场合？ 10.1 直流电源的组成及各部分的作用 电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高,一般只用于低功耗便携 式的仪器设备中。本章讨论如何把交流电源变换为直流稳压电源。一般直流电源由如下部分 组成: 整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。 滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。 直流电源的方框图如图 10.1 所示。 图 10.1.1 整流滤波方框图 10.2 整流电路 10.2.1 整流电路的分析方法及其基本参数 一、工作原理 图 10.2.1单相半波整流电路 2U sint 2 RL 2U2
图1022半波整流电路的波形图 优点:使用元件少。 缺点:输出波形脉动大:直流成分小;变压器利用率低。二、主要参数 1输出电压平均值Uo(A输出电压平均值就是负载 √2L O(A共 4bd(at) O (AV) LU, sinad(ar)= v2 045U U2=045U2 2 2负载电流的平均值 3脉动系数 图10.2.3单相半波整流电路输出电压平均值 二极管的选择 根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压来选择二极管的型号。二极管的正 向电流等于负载电流平均值 20 0.45U V)O (AV) R 二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压 对于二极管最大整流平均电流l和最高反向工作电压UR均应留10%的余地,以保证二极管 安全工作。10.2.2单相桥式整流电路 、单向桥式整流电路的组成单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的 电路,如图10.24(a)所示 在分析整流电路工作原理时,整流电路中的二极管是作为开关运用,具有单向导电性。 二、工作原理 根据图1024(a)的电路图可知: 当正半周时,二极管D1、D3导通,在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时,二极管D2、D4导通,在负载电阻上得到正弦波的负半周 在负载电阻上正、负半周经过合成,得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电 路的波形图见图1024(b)
优点：使用元件少。 缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。二、主要参数 1.输出电压平均值 UO(AV)输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值 2.负载电流的平均值 3.脉动系数 三、二极管的选择 根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压来选择二极管的型号。二极管的正 向电流等于负载电流平均值 二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压 对于二极管最大整流平均电流 IF 和最高反向工作电压 UR 均应留 10%的余地，以保证二极管 安全工作。10.2.2 单相桥式整流电路 一、单向桥式整流电路的组成单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的 电路，如图 10.2.4（a）所示。 在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。 二、工作原理 根据图 10.2.4（a）的电路图可知： 当正半周时，二极管 D1、D3 导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时，二极管 D2、D4 导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电 路的波形图见图 10.2.4（b）。 2U2 2U2 图 10.2.2半波整流电路的波形图 d( ) 2 1 2 0 O(AV) o U u t = O(AV) 0 2 2 45 2 0. 2 2 sin td( ) 1 U = U t = U = U L 2 L O AV O AV R 0.45U R U I （ ） （ ） ＝ O(AV) O1m U U S = L 2 D AV O AV R 0.45U I （ ） ＝I （ ） URmax = 2U2
三、输出电压平均值UO(AV)和输出电流的平均值IO(AV) 根据图15.02(b)可知,输出电压是单相脉动电压,通常用它的平均值与直流电压等效。 输出平均电压为 √2, sin a tdo t 2=0.92 4兀 D D3 D2 Vo LRL o J2V2 (a)桥式整流电路 (b)波形图 图1024单相桥式整流电路(动画15-1)(动画15-2) 流过负载的平均电流为 2√2V209V2 IR RL 流过二极管的平均电流为 2兀RLRL 二极管所承受的最大反向电压 V2 流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量,可将脉动电压做傅里叶分析,此 时谐波分量中的二次谐波幅度最大 脉动系数S定义为二次谐波的幅值与平均值的比值
三、输出电压平均值 UO(AV) 和输出电流的平均值 IO(AV) 根据图 15.02（b）可知，输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。 输出平均电压为 2 2 0 O L 2 0.9 π 2 2 2 sin d π 1 V =V = V ω t ω t = V = V （a）桥式整流电路 （b）波形图 图 10.2.4 单相桥式整流电路 （动画 15-1）（动画 15-2） 流过负载的平均电流为 L 2 L 2 L 0.9 π 2 2 R V R V I = = 流过二极管的平均电流为 L 2 L L 2 D 0.45 π 2 2 R V R I V I = = = 二极管所承受的最大反向电压 VRmax = 2V2 流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析，此 时谐波分量中的二次谐波幅度最大。 脉动系数 S 定义为二次谐波的幅值与平均值的比值
24 4 vo=√22(=-cos2ot cos 4ot 4√22/22V22 =二=0.67 四、二极管的选择 1每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流, 所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。 URmux =202 R 2二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压 3对于二极管最大整流平均电流l和最高反向工作电压Uk均应留10%的余地,以保证二 极管安全工作。 问题:如何实现正、负电源?将桥式整流电路变压器副边中点接地,并将二个负载电阻相 连接,且连接点接地。 lo1为正;o2为负 D D -32Hx 「体体a (+)-B 问题:三相整流电路如锢现?利用桥式整流电路实现正、负电源 变压器副边的三个端均应接二只二极管,一只接阳极,另一只接阴极。D1D2D3轮流导通, 阳极电位高的D先导通;D4D3D6轮流导通,阴极电位低的D先导通 D,不D R D 图10.2.8三相流电路
cos4 ) 15π 4 cos2 3π 4 π 2 2 ( vO = V2 − t − t + 0.67 3 2 π 2 2 3π 4 2 2 2 = = = V V S 四、二极管的选择 1.每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流， 所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。 2.二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压 3.对于二极管最大整流平均电流 IF和最高反向工作电压 UR均应留 10%的余地，以保证二 极管安全工作。 问题：如何实现正、负电源？将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电阻相 连接，且连接点接地。 uO1 为正； uO2 为负 问题：三相整流电路如何实现？ 变压器副边的三个端均应接二只二极管，一只接阳极，另一只 接阴极。D1 D2 D3 轮流导通， 阳极电位高的 D 先导通； D4D5D6 轮流导通，阴极电位低的 D 先导通。 L O AV 2 D AV R 0.45U 2 I I （ ） （ ） ＝URmax = 2U2 图10.2.7 利用桥式整流电路实现正、负电源 图10.2.8 三相整流电路
附1单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流电路外还有有单相半波和单相全波两种形式。单相半波整流 电路如图(a)所示,波形图如图(b)所示。 根据图可知,输出电压在一个工频周期内,只是正半周导电,在负载上得到的是半个正 弦波。负载上输出平均电压为 VO=VL V2sinotd(or)=V2=0. 45v2 流过负载和二极管的平均电流为 H20.4 R R V2 (a)电路图 (b)波形图 图单相半波整流电路 二极管所承受的最大反向电压 附2.单相全波整流电路 单相全波整流电路如图(a)所示,波形图如图(b)所示
附 1 单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流电路外还有有单相半波和单相全波两种形式。单相半波整流 电路如图 (a)所示，波形图如图 (b)所示。 根据图可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正 弦波。负载上输出平均电压为 2 2 0 O L 2 0.45 π 2 2 sinω d(ω ) π 1 V =V = V t t = V = V 流过负载和二极管的平均电流为 L 2 L 2 D L 0.45 π 2 R V R V I = I = = (a)电路图 (b)波形图 图单相半波整流电路 二极管所承受的最大反向电压 VRmax = 2V2 附 2.单相全波整流电路 单相全波整流电路如图 (a)所示，波形图如图 (b)所示