《电子技术基础》课件_第4章.ppt

第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源第一节直流稳压电源的组成第二节整流电路第三节滤波电路第四节稳压电路几乎所有的电子线路都需要有稳定的直流电源提供能量。大多数情况是利用电网提供的交流电源经过转换而得到直流电源的。直流稳压电源就是把交流电通过整流变成脉动的直流电，再经过滤波稳压变成稳定的直流电的设备。它由三部分电路组成，即整流电路、滤波电路和稳压电路。教学内容:(1)直流稳压电源的组成。(2)整流电路。(3)滤波电路。(4)稳压电路。学习目标:(1)掌握单相桥式整流电路的工作原理。(2)掌握电容滤波的特点和电容的选择原则。(3)熟悉硅稳压管稳压电路的工作原理和限流电阻的估算。(4)了解集成三端稳压器的使用方法。

第一节直流稳压电源的组成

本章所讨论的是一种单相小功率电源，它的作用是将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几百毫安以下的直流电压。图4.1所示为常见直流稳压电源。如图4.2所示，直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。(1)电源变压器将电网交流电压u1变为整流电路所需的交流电压u2。(2)整流电路将变压器次级输出的交流电压变成单向的脉动直流电压u3。(3)滤波电路消除脉动电压中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。(4)稳压电路能在电源电压或负载电流变化时，保持输出直流电压的稳定。图4.3所示为几种常见的变压器实物图。

第二节整流电路

4.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路如图4.4所示，在二极管为理想二极管的条件下，其工作原理如下:变压器二次侧输出电压为，U2为有效值。当u20时，二极管导通，忽略二极管正向压降，有uo=u2；u20时，二极管截止，输出电流为0，uo=0。半波整流电路的输出波形如图4.5所示，其平均单向脉冲电压即直流分量为很明显，输出电压除了直流之外，还含有很多谐波，这些谐波统称为纹波，它们叠加于直流之上。单相半波整流电路的优点是结构简单;缺点是输出波形脉动大，直流成分比较低，变压器半个周期不导电，利用率低，变压器电流含直流成分，易饱和。4.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路如图4.6所示，整流电桥由4个二极管组成，故称桥式整流电路，其简化图如图4.7所示。单相桥式整流电路的工作原理如图4.8(a)所示，变压器二次侧输出电压为，U2为有效值。当u20时即正半周期，二极管VD1和VD3因受正向电压而导通，二极管VD2和VD4因受反向电压而截止；当u20时即负半周期，二极管VD2和VD4因受正向电压而导通，二极管VD1和VD3因受反向电压而截止。u2和输出电压uo的波形如图4.8(b)所示，其输入的是双极性电压，而输出波形是全波单极性，输入输出波形的幅值基本相等。其平均单向脉冲电压即直流分量为单极性波形的2倍，可写为比较图4.5和图4.8可以发现:经过整流桥后的输出波形的纹波比半波整流电路的输出波形小得多，但仍需滤波电路来滤除纹波。单相桥式整流电路与半波整流电路相比较，具有输出电压高、变压器利用率高和脉动小等优点，因此得到了广泛的应用，其缺点是二极管的数量多，由于实际二极管的正向导通内阻不为零，导致其整流电路内阻大和电路损耗大。常见的硅整流桥如图4.9所示。

第三节滤波电路

3.1电容滤波电路虽然桥式整流电路是全波整形，其输出相对半波整流电路得到很大改善，但与实际要求仍然有较大差距，需要进一步采用滤波电路减小纹波。滤波电路一般采用电容和电感等储能元件来实现，可分为电容滤波、电感滤波和复合滤波。首先介绍电容滤波电路，通过电容的充放电特性可以构成滤波电路，如图4.10所示。滤波电容通常选用大容量电解电容，大约1000μF以上。1.工作原理RL未接入时(忽略整流电路内阻)，在电容完成充电后其输出电压就是电容两端电压，见图4.11。RL接入(且RLC较大)时(忽略整流电路内阻)，电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降，如图4.12所示。只有整流电路输出电压大于uo(uC)时，才有充电电流iD，因此整流电路的输出电流是脉冲波。可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小，如图4.13所示。3.2电感滤波电路利用电感的电抗性，同样可以达到滤波的目的。在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路，如图4.14所示。其