文档介绍：第7章直流稳压电源
本章要求了解一般直流电源电路组成;理解整流、滤波、稳压的工作原理;掌握电路主要指标的估算。
本章内容直流稳压电源是把交流电变为直流稳定电压输出的电路,其组成主要包括四个部分,即变压(一般由变压器实现降压)、整流、滤波、稳压。直流稳压电源的重点在于整流、滤波、稳压。
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整流与滤波电路
本节学时 2学时
本节重点单相桥式整流与滤波电路。
教学方法结合理论与实验,推导出单相桥式整流与滤波电路的计算公式,并掌握单相桥式整流电路的原理,通过例题让学生了解并掌握单相桥式整流与滤波电路的主要参数。
教学手段以传统教学手段与电子课件相结合的手段,让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。
教学内容
整流电路
整流电路的功能是利用二极管的单向导电性将正弦交流电压转换成单向脉动电压。整流电路有单相整流和三相整流,有半波整流、全波整流、桥式整流等。这里重点讨论单相桥式整流。
下面分析整流电路时,为简单起见。把二极管当作理想元件来处理。即认为它的正向导通电阻为零,而反向电阻为无穷大。
电路如图7-2(a)所示,图中Tr为电源变压器,
整流电路要求的交流电压u=Usin,是要求直流供电的负载电阻,四只整流二极管D1~ D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。图7-2(b)是它的简化画法。
(a)单相桥式整流电路(b)简化画法
图7-2 单相桥式整流电路图
uo
u2
RL
io
uo
Tr
u2
a
b
D3
D2
D4
D1
u1
iD1,3
iD2,4
RL
在电源电压u2的正、负半周内(设a端为正,b端为负时是正半周)电流通路分别用图7-2(a)中实线和虚线箭头表示。负载上的电压uo的波形如图7-3所示。电流的波形与uo的波形相同。显然,它们都是单方向的全波脉动波形。
图7-3 单相桥式整流电路波形图
ωt
ωt
iL
uo
o
π
3π
4π
2π
ωt
o
o
iD1 iD3
iD2 iD4
D1 D3
D2D4
D1 D3
D2 D4
导通
导通
导通
导通
u2
整流电路的技术指标包括整流电路的工作性能指标和整流二极管的性能指标。整流电路的工作性能指标有输出电压U0和脉动系数S 。二极管的性能指标有流过二极管的平均电流ID和管子所承受的最大反向电压UDRM。下面来分析桥式整流电路的技术指标。
(1)输出电压的平均值U0
(7-1)
直流电流为
(7-2)
(2)脉动系数S
图7-3中整流输出电压波形中包含有若干偶次谐波分量称为纹波,它们叠加在直流分量上。我们把最低次谐波幅值与输出电压平均值之比定义为脉动系数。,故需用滤波电路滤除u0中的纹波电压。
(3)流过二极管的正向平均电压ID
在桥式整流电路中,二极管D1、D3和 D2、D4是两两轮流导通的,所以流经每个二极管的平均电流为
= = (7-3)
(4)二极管承受的最大反向电压UDRM
二极管在截止时管子承受的最大反向电压可从图7-2(a)看出。在u正半周时,D1、D3导通, D2、D4截止。此时D2、D4所承受到的最大反向电压均为u的最大值,即
= (7-4)
同理,在u的负半周D1、D3也承受同样大小的反向电压。
桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压较小,管子所承受的最大反向电压较低,同时因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载,电源变压器得到充分的利用,效率较高。因此,这种电路在半导体整流电路中得到了广泛的应用。电路的缺点是二极管用的较多。目前市场上已有许多品种的半桥和全桥整流电路出售,而且价格便宜,这对桥式整流电路缺点是一大弥补。
表7-1给出了常见的几种整流电路的电路图、整流电压的波形,及计算公式。
表4-5常见的几种整流电路
类型
电路
整流电压的波形
整流电压
平均值
每管电流
平均值
每管承受
最高反压
单相
半波
Io
Uo
u2
uo
t
Io
单相
全波
Uo
u2
Io
u2
uo
o
t
U2
单相
桥式
Io
Uo
u2
uo
o
t
U2
三相
半波
Io
Uo
u2
uo
o
t
U2
三相
桥式
Io
Uo
u2
uo
o
t
U2
滤波电路
滤波电路的作用是滤除整流电压中的纹波。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波、复式滤波