《电工电子技术》——直流稳压电源

直流稳压电源是一种将交流电源转换为直流电源的装置，其组成和工作原理如下：
组成：
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。

电源变压器：将电网的交流电压转换成所需等级的交流电压，以满足整流电路和输出直流电压的要求。

整流电路：利用整流元件（如硅整流二极管）的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。

滤波电路：利用电容元件的储能作用，将脉动的直流电平滑化，得到比较平滑的直流电压。

稳压电路：利用稳压元件（如硅稳压管）的电压调整作用，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来稳定输出直流电压。

工作原理：
第一步，变压器：是直流稳压电源中最重要的组成部分之一。

其主要作用是将电网提供的交流电压转换为适合整流电路使用的交流电压。

通过调整变压器的变比，可以得到满足要求的交流电压。

第二步，整流滤波：利用整流二极管的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。

同时，通过滤波电容将脉动的直流电中的交流成分滤除，得到比较平滑的直流电压。

第三步，稳压：利用稳压管两端的电压稍有变化就会引起其电流有较大变化的特性，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出直流电压的目的。

电工与电子技术基础第7章答案第7章直流稳压电源习题参考答案7.1单相半波整流电路如图7.1所示。

已知负载电阻RL＝600Ω，变压器副边电压U2＝20V。

试求输出电压UO、电流的平均值IO及二极管截止时承受的最大反向电压UDRM。

解：U0=0.45U2=0.45某20=9（V）I0= 9U0==15（mA）RL600UDRM=2U2=2某20=28.2（V）7.2有一电压为110V、负载电阻为55Ω的直流负载，采用单相桥式整流电路（不带滤波器）供电。

试求变压器副边电压和输出电流的平均值，并计算二极管的电流ID和最高反向电压UDRM。

如改用半波整流电路，重新计算上述各量。

解：采用单相桥式整流电路时∵U0=0.9U2∴U2=U0110==122（V）0.90.9110=2(A)I0=5511ID=I0=某2=1(A)22UDRM=2U2=2某122=173（V）当采用单相半波整流电路时U2=110U0==244（V）0.450.45110=2(A)I0=55ID=I0=2(A)UDRM=2U2=2某244=346（V）7.3单相桥式整流电路中，不带滤波器，已知负载电阻R＝360Ω，负载电压UO＝90V。

试计算变压器副边的电压有效值U2和输出电流的平均值，并计算二极管的电流ID和最高反向电压UDRM。

解：采用单相桥式整流电路时∵U0=0.9U2∴U2=U090==100（V）0.90.915590=0.25(A)36011ID=I0=某0.25=0.125(A)22I0=UDRM=2U2=2某100=141.2（V）7.4单相桥式整流电路如图7.4所示。

已知负载电阻RL＝360Ω，变压器副边电压U2＝220V。

试求输出电压UO、电流的平均值IO及二极管的电流ID二极管截止和最高反向电压UDRM。

解：U0=0.9U2=0.9某220=198（V）I0=ID=U0198==0.55（mA）RL36011IO=某0.55=0.275(mA)22UDRM=2U2=2某220=311（V）7.5在单相桥式整流电容滤波电路中，若发生下列情况之一时，对电路正常工作有什么影响？①负载开路；②滤波电容短路；③滤波电容断路；④整流桥中一只二极管断路；⑤整流桥中一只二极管极性接反。

电工电子技术及应用第七章《直流稳压电源》教案（7-1）【课题编号】03-07-01【课题名称】整流电路【教学目标】应知：1．整流的概念；2．理解整流电路的工作过程及不同类型的整流电路的优缺点；3．*了解晶闸管可控整流电路。

应会：1．能分析负载上电压的波形，会根据电压波形判断电路的故障点；2．正确计算电压、电流平均值，会根据电路要求选择整流电路元件参数。

【教学重点】整流的概念及意义；整流电路的工作过程分析以及元件参数的选择。

【难点分析】整流电路各点的电压波形分析及元件参数的选择。

【学情分析】根据学生特点，利用“做中教”，让学生在“做”中认识各种整流电路形式，通过“现象”自主探究整流电路特点，并会结合现象分析电路的故障点。

利用多媒体课件将整流电路工作过程形象化，以利于学生的理解。

对于参数的计算，省却繁琐的公式推导过程及原理讲解过程，要求学生会直接根据公式进行简单计算，合理选择元件参数即可。

【教学方法】讲授法、演示法【教具资源】整流二极管，整流桥，0～220V单相可调交流电源，多媒体课件，万用表，双踪示波器。

【课时安排】2学时（90分钟）【教学过程】一、导入新课直流电源在日常生活中应用很广，它的来源中，除了将其他形式的能直接转化为直流电能外，交流电经整流变为直流电也是直流电源的一种重要的形式。

【多媒体演示】（多媒体演示直流稳压电源稳压流程）引出：交流电能变为直流电的第一个环节-----整流电路二、讲授新课教学环节1：单相半波整流（一）“做中教”——单相半波整流电路实验教师活动：投影单相半波整流电路图，让学生搭建电路。

学生活动：分组实验（1）根据电路图，将一只变压器、一个整流二极管、一个负载电阻连接电路。

（2）闭合开关，用示波器观察交流输入端电压u1、负载两端电压u2的波形，并对波形特点作比较。

（3）用万用表测量交流输入端电压、负载两端电压，比较两者数值关系。

（4）交换二极管的正负极，再次观察比较u 1、u 2波形特点。

模块5直流稳压电源学习任务•了解桥式整流、电容滤波和稳压电路•掌握并联、串联型稳压电路的组成和工作原理•会安装、测试串联型稳压电源在工农业生产中，采用的电源主要是交流电。

但是在电子线路和自动控制装置中，常常还需要采用电压非常稳定的直流电源。

常见的直流电源有蓄电池和干电池，除此之外，目前还广泛地采用各种半导体直流电源。

电子设备中最常用的半导体直流电源是通过把交流电经过整流、滤波和稳压电路变换后而获得的。

如图5-1-1所示的就是半导体直流稳压电源的原理方框图。

图5-1-1半导体直流稳压电源的原理方框图1、电源变压器电源变压器的作用是将220V的交流电变成合适的交流电以后，再进行交、直流转换。

电网上单相交流电的电压有效值为220V，而通常电子电路中需要的直流电压要比此值低。

所以，要先利用变压器进行降压。

2、整流电路整流电路的作用是将经变压器降压后的交流电压变成单向脉动的直流电压。

常采用的元件为二极管，经整流电路输出的单向脉动的直流电压幅度变化较大，不能直接供给电子电路使用。

3、滤波电路滤波电路的作用是滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压。

常采用的元件有电容和电感。

4、稳压电路稳压电路的作用是使输出电压不受电网电压的波动和负载大小的影响，维持输出直流电压的稳定。

滤波后输出的直流电具有较好的平滑程度，但是，此时的电压值还要受到电网电压波动、负载和温度变化的影响而不稳定。

为使输出电压稳定，还需要增加稳压电路部分。

下面将分别讨论各部分的组成、工作原理和性能。

5.1整流电路整流电路的主要有单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。

其中，单相半波整流电路最简单，单相桥式整流电路最普遍。

5.1.1 单相半波整流电路 1、工作原理和输出波形单相半波整流电路如图5-1-2(a)所示，它由整流变压器、整流二极管VD 和要求直流供电的负载等效电阻L R 组成。

整流变压器，用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。

1、复习二极管的基本结构，稳压管的工作原理；二极管由P型半导体和N型半导体所组成，P型半导体在硅（或锗）的晶体内掺入少量三价元素杂质,如硼（或铟）等。

硼原子只有3个价电子,它与周围硅原子组成共价键时,因缺少一个电子,在晶体中便产生一个空穴。

这个空穴与本征激发产生的空穴都是载流子,具有导电性能。

N型半导体在纯净的半导体硅（或锗）中掺入微量五价元素（如磷）后,就可成为N 型半导体。

在这种半导体中,自由电子数远大于空穴数,导电以电子为主,故此类半导体亦称电子型半导体。

稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。

2、要求5个学员为一组拆一个手机充电器，观察手机充电器里的元器件构成和电路结构；第一个是手机充电器（5V），第二个是笔记本电脑的电源线（15V），它们的输出电压都是直流电，那么如何将一个比较大的交流电压转化成一个比较小的直流电压，需要几个流程和分别需要用到哪些元器件？今天这堂课让我们一起来学习直所以一个完整的直流稳压电源的电路由以下几部分组成：三、整流电路将交流电压变换为单向脉动电压的电路。

其中的整流元件（晶体二极管、电子二极管或晶闸管）所以能整流，是因为它负载上得到的整流电压虽然是单方向的(极性一定整流电路虽然都可以把交流电转换为直流电，的输出电压是单向脉动电压。

在某些设备（例如电镀、蓄电池这种电压的脉动是允许的。

但是输出这种电压的电源对大多数电子设备是不能满足的。

为了得到比较平稳的最常用的是电容滤波电路，将滤波电路接入到整流电路以后：其中RL和Ｃ可以控制电容的充放电时间，当u2＞uC二极管导通，C充电。

u2＜uC时：二极管截止，C放电。

具体波形如下图：但是当空载（RL=∞）时：电路就变成：总之，电容滤波电路简单，输出电压较高，脉动也较小，也被经常用于直流稳压电源设计中；但是外特性较差，且有电流冲击。

因此，电容滤波器一般用于要求输出电压较高，负载电流较小并且变化也较小的场合。

直流稳压电源的工作原理直流稳压电源是一种用于提供稳定直流电压输出的电源设备。

其主要工作原理是通过调节电路来维持输出电压在设定值附近，即使负载或输入电源发生变化。

以下是直流稳压电源的主要工作原理：1.输入电源：直流稳压电源的输入通常是交流电源，例如家庭电源。

输入电源首先经过整流电路，将交流电转换为直流电。

2.滤波：直流电经过整流后可能还包含一些脉动成分，为了去除这些脉动，通常使用滤波电容进行滤波处理，使输出电压更趋于稳定。

3.基准电压源：直流稳压电源内部通常包含一个基准电压源，用于提供一个稳定的参考电压。

4.误差放大器：将输出电压与基准电压进行比较的误差放大器（ErrorAmplifier）用于检测输出电压的偏差。

误差放大器会产生一个误差信号，表示实际输出电压与期望输出电压之间的差异。

5.控制电路：误差信号经过控制电路，该电路决定如何调整输出电压以减小误差。

控制电路通过控制输出电压的调节器来实现这一目标。

6.调节器：调节器是直流稳压电源中的关键部分，它负责根据控制电路的指示来调整输出电压。

常见的调节器包括三端稳压器 例如LM317）、开关调节器等。

7.负载调整：直流稳压电源通常能够适应不同的负载情况。

负载的变化可能会引起输出电压的波动，因此调节器通常会根据负载变化进行调整，以保持输出电压的稳定性。

8.保护电路：直流稳压电源通常配备有过载、过热和短路保护电路，以防止设备损坏。

直流稳压电源的工作原理基于反馈控制，通过不断调整输出电压，使其保持在设定的稳定值。

这使得直流稳压电源在需要可靠和稳定的直流电源的应用中得到广泛使用，如实验室测试、电子设备和通信系统等。

直流稳压电源工作原理直流稳压电源是一种能够将交流电转换为稳定的直流电的电子设备。

它在电子设备、通信设备、工业控制系统等领域得到广泛应用。

其工作原理主要包括整流、滤波、稳压等几个关键环节。

首先是整流环节。

交流电源一般是通过变压器将电压升高或降低，然后经过整流桥等元件将交流电转换为直流电。

整流桥一般由四个二极管组成，可以将交流电转换为单向的直流电。

在整流过程中，由于二极管的导通特性，交流电的负半周被截去，只保留了正半周的电压波形。

这样就得到了一个近似的直流电压波形。

接下来是滤波环节。

由于整流后的直流电压波形仍然存在一定的波动，需要通过滤波电路来去除掉这些波动。

滤波电路一般由电容器和电感器组成。

电容器能够对电压进行积分，从而平滑直流电压波形；而电感器则能够对电流进行积分，从而减小电流的波动。

通过合理设计电容器和电感器的参数，可以有效地去除直流电压波形中的纹波成分，得到稳定的直流电压。

最后是稳压环节。

稳压电路是直流稳压电源的关键部分，它能够保持输出电压在一定范围内的稳定性。

常见的稳压电路包括电阻稳压、二极管稳压、三端稳压等。

其中，三端稳压器是一种常用的稳压电路，它具有稳定的输出特性和较低的输出阻抗。

通过对稳压器的电路设计和参数选择，可以实现对输出电压的精确控制和稳定性。

总的来说，直流稳压电源工作原理是通过整流、滤波和稳压等环节，将交流电转换为稳定的直流电。

通过合理的电路设计和元件选择，可以实现对输出电压的精确控制和稳定性。

直流稳压电源在现代电子设备中起着至关重要的作用，它为各种电子设备提供了稳定可靠的电源支持。

电工与电子技术-直流稳压电源电子教案第一章：直流稳压电源概述1.1 直流稳压电源的定义与作用1.2 直流稳压电源的分类及特点1.3 直流稳压电源的应用领域第二章：直流稳压电源的组成及工作原理2.1 直流稳压电源的组成2.2 整流电路的工作原理2.3 滤波电路的工作原理2.4 稳压电路的工作原理第三章：直流稳压电源的设计与计算3.1 设计直流稳压电源时需要考虑的因素3.2 整流电路的设计与计算3.3 滤波电路的设计与计算3.4 稳压电路的设计与计算第四章：常用直流稳压电源电路及其应用4.1 线性稳压电源电路及其应用4.2 开关稳压电源电路及其应用4.3 模块化直流稳压电源电路及其应用第五章：直流稳压电源的测试与维护5.1 直流稳压电源的测试方法5.2 直流稳压电源的测试仪器的选用5.3 直流稳压电源的维护与故障排除第六章：直流稳压电源的实用案例分析6.1 通信设备中的直流稳压电源应用案例6.2 计算机系统中的直流稳压电源应用案例6.3 工业控制电路中的直流稳压电源应用案例第七章：开关稳压电源的效率提升与损耗分析7.1 开关稳压电源的效率提升方法7.2 开关稳压电源的常见损耗分析7.3 开关稳压电源的效率优化设计第八章：直流稳压电源的环保与安全8.1 直流稳压电源的环保要求8.2 直流稳压电源的安全措施8.3 直流稳压电源的环保与安全在实际应用中的重要性第九章：直流稳压电源在新能源领域的应用9.1 太阳能光伏系统中的直流稳压电源应用9.2 电动汽车充电器中的直流稳压电源应用9.3 直流稳压电源在新能源领域的发展趋势第十章：直流稳压电源技术的未来展望10.1 直流稳压电源技术的发展趋势10.2 直流稳压电源技术在物联网中的应用10.3 未来直流稳压电源技术的创新方向重点和难点解析一、直流稳压电源的定义与作用：重点关注点：理解直流稳压电源的基本概念和其在电路中的关键作用。

难点解析：直流稳压电源的分类和特点，以及如何根据应用需求选择合适的直流稳压电源。

第9章 直流稳压电路内容：直流电源的组成；整流电路；滤波电路；直流稳压电路9.1 直流电源的组成一般直流电源由四部分组成，即电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路，如图9-1所示，现将它们的作用分别加以说明。

9.2 整流电路常用的整流电路有单相半波整流电路、单相桥式整流电路、三相桥式整流电路和三相半波整理电路。

9.2.1 单相半波整流电路单相半波整流电路由二极管D 、电源变压器T r 和负载R L 等元件组成，如图9-2所示。

设电源变压器副边电压为2sin u U t ω=其波形如图9-3所示。

负载上得到的电压u 0称为单向脉动电压，它的方向不变，但是大小是变化的，单向半波电压u 0在一个周期内的平均值为00122sin =0.452U U td t U ωωπ=⎰（= （9-1）式（9-1）说明了整流电路输出电压平均值与交流电压有效值之间的关系，由此可得出整流电流的平均值为000.45L LU UI R R == （9-2） 当电路中的二极管D 不导通时，所承受的最高反向电压为2RM U U = （9-3）交流 电源 u 220V50Hz 电源变压器整流电路滤波电路稳压电路uu 1u 2u 0u u u 1 u 2 u 0 U Ot图9-1 直流稳压电源的组成负载Ot Ot Ot Ot9.2.2 单相桥式整流电路如图9-4（a ）所示的全波整流电路。

这种电路由4个二极管连接的电桥构成，所以也称为单向桥式整流电路。

图9-4（b ）是图9-4（a ）所示电路的简化画法。

当变压器的副边电压处于电压u 的正半周时，变压器副边a 点的电位高于b 点，二极管D 1和D 3导通，D 2和D 4截止，电流i 2流通的方向是a →D 1→R L →D 3→b ，负载电阻R L 上得到一个半波电压，如图9-5（a ）所示。

当变压器的副边电压处于电压u 的负半周时，变压器副边b 点的电位高于a 点，二极管D 1和D 3截止，D 2和D 4导通，电流i 1的路径是b →D 2→R L →D 4→a ，同样在负载电阻R L 上得到一个半波电压，如图9-5（b ）所示。

第18章　直流稳压电源18.1　复习笔记一、整流电路1．单相半波整流电路图18-1所示是单相半波整流电路，由整流变压器T r 、整流元件D （二极管）及负载电阻R L组成。

设整流变压器二次侧的电压为，其波形如图18-2（a ）所示。

图18-1 单相半波整流电路 图18-2 电压与电流的波形（1）单相脉动电压，常用一个周期的平均值来说明它的大小，。

U U 45.00=（2）在单相半波整流电路中，二极管不导通时承受的最高反向电压UU RM 2=2．单相桥式整流电路全波整流电路最常用的是单相桥式整流电路。

它是由四个二极管接成电桥的形式构成的，如图18-3（a）所示，图18-3（b）是其简化画法。

图18-3 单相桥式整流电路（1）单相桥式整流电路的电压与电流的波形如图18-4所示。

图18-4 电压与电流的波形（2）全波整流电路的整流电压的平均值U O比半波整流时增加了一倍，即（3）二极管截止时所承受的最高反向电压，与半波整流电路相同。

3．三相桥式整流电路如图18-5所示，三相桥式整流电路经三相变压器接交流电源。

变压器的二次侧为星形联结且三相电压u1，u2，u3的波形如图18-6（a）所示图18-5 三相桥式整流电路（1）全波整流电路的整流电压的平均值U O＝2.34U。

（2）每个二极管所承受的最高反向电压为变压器二次线电压的幅值，即（3）三相桥式整流电路的电压与电流的波形如图18-6所示。

图18-6 三相桥式整流电压的波形二、滤波器1．电容滤波器（C滤波器）图18-7（a）所示的单相桥式整流电路中，与负载并联的一个容量足够大的电容器就是电容滤波器，利用电容器的充、放电来改善输出电压u O的脉动程度。

（a）（b）图18-7 接有电容滤波器的单相桥式整流电路（a）电路：（b）u，u O，u c的波形（1）在u的正半周：①当u＞u c时，D1和D3导通，一方面供电给负载，同时对电容器C充电。

当充到最大值，即u c＝U m后，u c和u都开始下降，u按正弦规律下降。