模电第十章直流电源

10.1 引言
直流电源的发展史
启发思考：创新引领发展，科技成就未来
1990-2008
1950-1970
第一代 线性电源
转换效率：< 80% 关键器件：晶闸管 控制模式：模拟控制
第二代 相控电源
转换效率：> 96% 关键器件：COOLMOS+DSP 控制模式：数字控制+高效
第三代 开关电源
转换效率：< 92% 关键器件：IGBT和MOS管 控制模式：模拟+数字
uO RL
第10章 直流电源 第3讲 滤波电路
10.4 滤波电路
整流电路的输出电压含有较大的谐波成分，不能适应大多数电子 线路及设备的需要，还需利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的 直流电压。
uI
C
RL uO
L uI
RL uO
电容器 C 对直流开路，对交流阻抗小，所以 C应该并联在负载两端。 电感器 L 对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此 L应该与负载串联。
是降压变压器。
整流电路—由整流二极管构成，利用二极管单向导电性，将方向和大小都变化
的工频50Hz交流电变换为单一方向但大小仍有脉动的直流电。 滤波电路—利用电容两端电压不能突变和电感中电流不能突变的性质，滤除
输出信号中的脉动成分，得到比较平滑的直流电。电容滤波主要用在输出小
电流滤波电路中；电感滤波主要用在大电流滤波电路中。
C减小
大；滤波电容C减小时，电路脉动系数 S
增大。
在电容滤波电路中，增大C的容量，
O
I o 可以令脉动系数 S 减小。
电容滤波电路的滤波特性
10.4.2 电感滤波电路
VD4
VD1
L

Uo(AV) ≈0.9U2
二极管承受反压为 2U 72
几种常见的硅整流桥外形：
~ +~ -
~+~-
+AC-
8
10.2.4 整流电路的主要参数
1、输出直流电压Uo(AV) 整流电路的输出电压瞬时值uo在一个周期内的平
均值。
2、脉动系数S 输出电压基波的最大值Uo1m与其平均值Uo(AV)之比。
3、二极管正向平均电流ID(AV) 4、二极管最大反向峰值电压URM
解：①∵ Uo=1.2U2 ∴U2=Uo/1.2=12/1.2=10V
② C值增大，放电变慢，Uo增大。
③ RL值增大，放电变慢，Uo增大。
18
例3：桥式整流电容滤波电路，已知变压器副边电压
有效值为30V，若测得输出电压平均值Uo(AV)分别为 1～5五种数值，请找出它们与a~e五种工作情况的对
应关系。
输出直流电流： Io(A)VUo R (A L)V11050 0.1A 515m0A
整流二极管正向平均电流：
1 ID(AV) 2Io(AV) 75mA
二极管承受的最大反向电压：
U RM 2 U 22 1.7 6 2.6 V 3
脉动系数 S=0.67
11
② 半波整流：
∵ Uo(AV) ≈0.45U2
2U 2
3
10.2.2 单相全波整流电路
+
图 10.2.2 全波整流电路 图 10.2.3 全波整流电路波形图
2U 2
2 2U2
4
§10.2.3 单相桥式整流电路
+
T
u1
D4
u2
D1
D2
D3
-
桥式整流电路

串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样 电路、调整元件和保护电路几部分组成。
基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输 出电压UO的一部分和基准电压相比较。
比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路， 集成运算放大器。
调整元件：可以是单个功率管，复合管或用几个功率管 并联。
因调整管与负载接成射极输出器形式，
可调式:
W117 负稳压W79XX
固定式 正稳压W78XX
注：型号后XX两位数字代表输出电压值
W7800系列输出电压额定值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等 。
三端稳压器的外形和方框图
固定式
可调式
二、W7800的应用
1. 输出为固定电压的电路 输出为固定正压时的接法如图所示。
1
+
W7800 3
随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应 用的单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高, 使用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公 共引出端,故称之为三端集成稳压器。
本节主要介绍常用的W7800系列三端集成稳 压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。
一、三端集成稳压器的分类
三端集成 稳压器
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。
10.3.1 电容滤波电路
一、滤波过程
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路

(3)若整流桥中有一只二极管开路,重做(1),(2)。
例（P509）电路如图所示,已知变压器副边电压有效 值U2=30V,负载电阻RL=100Ω,试问:
(1) 输出电压平均值与输出电流平均值各为多少?
U 0.9U 0.9 30V 27V
O ( AV )
2
IO( AV )
UO( AV ) RL
例2 如图所示，RL=50欧姆，C=1000uF，U2=20V， U O（AV)有以下几种情况：
（1） 28V （2） 18V
>>>>>>>>>>>>>>>>>>R电L容开开路路
（3） 9V >>>>>一个二极管开路且电容开路
分析电路产生了什么故障。
三、倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。
O(AV)
2
ID
0.45U 2 RL
0.9U
I
2
L (AV)
R
L
UR 2 2U2 2 2U 2
U O( AV )
I O ( AV )
S
I D( AV )
U R max2
半波整
0.45U
流电路
2
0.45U 2 R L
桥式整
0.9U
流电路
2
0.9U 2 R L
全波整
流电路
0.9U 2
0.9U 2 R L
D导 通
2、工作原理
结论
1. 加滤波电容后输出电压平均值增大。
2. 加滤波电容后脉动系数S减小。 3. RL越大，放电越慢，则UO(AV)值更大。 4. 整流管导通时间短，冲击电流大，对