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第十章 直流电源 电子设备一般都需要直流电源供电。获得直流电源的方法很多，如干电池、蓄电池、直流电机等。但比较经济实用的办法是，把交流电源变换成直流电源。这就是我们要讨论的问题。 一般直流电源的组成如下： 交流电网→变压器→整流电路→滤波器电路→稳压电路→负载 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。 10.1 整流电路 1.单相半波整流电路 2.单相桥式整流电路 10.2 滤波电路 1. 电容滤波电路 2. 其它形式的滤波电路 10.3 稳压电路 1. 硅二极管稳压电路 2. 串联型稳压电路 3. 集成稳压电路 10.1 整流电路 整流电路的任务：利用二极管的单向导电特性，将正负交替的交流电压变换成单方向的直流脉动电压。 常见的小功率整流电路有：单相半波、全波、桥式和倍压等方式。 单相桥式整流电路用得最为普遍。 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。 §1 单相整流电路 一、单相半波整流 1．电路工作原理 u2 0 时，二极管导通。忽略二极管正向压降： uo=u2 u20时，二极管截止。输出电流为0。uo=0 2. 单相半波整流电压波形 输出电压平均值（Uo）： 直流电压Uo是输出电压瞬时值uo在一个周期的平均值 流过负载的电流平均值（Io )： 二极管承受的最高反向电压: 半波整流的优缺点 优点：结构简单，使用元件少 缺点：只利用了电源的半个周期，电源利用率低。 半波整流只用在要求不高，输出电流较小的场合。 3．半波整流的优缺点 优点：结构简单，使用元件少 缺点：只利用了电源的半个周期，所电源利用率低，输出的直流成份比较低；输出波形的脉动大；变压器电流含有直流成份，容易饱合。半波整流只用在要求不高，输出电流较小的场合。 为了提高电源的利用率，改善整流的性能，通常使用单相桥式全波整流。 二、单相桥式整流 1．电路工作原理 用4个二极管接成桥式整流电路。下面我们可见，除管子所受的电大反向电压不同，其它参数均与全波整流相同。 可见，在输入交流时，负载电阻上得到的是同一个方向的单向脉动电压（直流）。 2．波形 3．直流电压Uo和直流电流Io计算 二极管平均电流： 二极管最大反向压： 4．选管原则 根据二极管的电流ID和二极管所承受的最大反向峰值电压URM进行选择，即： 5．桥式整流的优缺点 有全波整流的所有优点，又克服了它的缺点。现在通用。缺点是多用了2个二极管。 集成硅整流桥： 把四只二极管封装在一起称为整流桥 §2 滤波电路 无论那种整流电路，它们的输出都含有较大的脉动成分，这远不能满足我们的要求。因此需要采取措施，尽量降低输出电压中的脉动成分。同时还要尽量地保留其中的直流成分，使输出电压更加平滑，接近于直流电压。滤波电路即能完成此工作。 电容和电感是基本滤波元件。主要是利用电容器两端电压不能突变和通过电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联或将电感与负载串联，即可达到输出波形平滑的目的。 一、.滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。 电容器C对直流开路，对交流阻抗小； 电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大； 经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联 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。 二、电容滤波电路 1．空载时情况 空载时，RL→∞，设电容器两端的初始电压为0。接入交流电源后， 2．带电阻负载时的情况 ⑴电容滤波后，输出直流电压提高了，同时输出电压的脉动成分也降低了，而且输出直流电压与放电时间常数有关RLC→∞，Uo=1.4U2，S=0。 ⑵电容滤波的输出电压Uo随输出电流Io而变化。 范围内变化。电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而下降很快，所以电容滤波适用于负载电流变化不大的场合。 ⑶大电容C的滤波作用可以这样来理解： 根据电路课程中所学的知识，电容之容抗XC=1/ωC，它与信号频率成反比。 对于输出电