模電(第10章 直流電源)(通信,11-12-2)(1)課件

第10章直流電源10.1直流電源的組成及各部分的作用10.2整流電路10.3濾波電路10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路10.6開關(guān)型穩(wěn)壓電路10.7Multisim應(yīng)用舉例10.1直流電源的組成及各部分的作用

直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將220V（或380V）50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。穩(wěn)壓電路濾波電路整流電路電源變壓器220V半波整流全波整流

變壓器：改變電壓值，通常是降壓。

整流電路：將交流變?yōu)閱蜗蛎}動的直流。

濾波電路：減小脈動。

穩(wěn)壓電路：使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化的影響。

在分析電源電路時要特別考慮的兩個問題：允許電網(wǎng)電壓波動±10％，且負(fù)載有一定的變化范圍。10.2.1整流電路的分析方法及基本參數(shù)

一、工作原理

220V50HzRLD+-+-

1、u2為正半周時，

二極管D導(dǎo)通，

uo=u2

2、u2為負(fù)半周時，

D截止，承受反向電壓為u2，

uo=0tu2OtuoOtOU2muD

二、主要參數(shù)

1、輸出電壓平均值UO（AV）

2、輸出電流平均值IO（AV）

3、脈動系數(shù)S

整流輸出電壓的脈動系數(shù)S：定義為整流輸出電壓的基波峰值UO1M與輸出電壓平均值UO（AV）之比，

【例10.2.1】在半波整流電路中，已知電網(wǎng)電壓波動范圍是±10％，變壓器副邊電壓有效值U2=30V，負(fù)載電阻RL=100Ω，試問：

（1）RL上的UO（AV）和IO（AV）各為多少？

（2）二極管承受的最大反向電壓和流過的最大電流平均值各為多少？

（3）若不小心將輸出端短路，則會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

解：（1）

（2）二極管承受的最大反向電壓

二極管流過的最大平均電流

（3）若不小心將輸出端短路，則變壓器副邊電壓全部加在二極管上，二極管會因正向電流過大而燒壞；

若二極管燒成為短路，則會使變壓器副邊線圈短路，副邊電流將很大，如不及時斷電，會造成變壓器永久性損壞。10.2.2單相橋式整流電路

一、電路的組成

220V50HzRL+-+-D1D3D2D4

220V50HzRLD4D2D1D3

2、u2為負(fù)半周時，

220V50HzRLD4D2D1D3

D1、D3反偏截止，D2、D4正偏導(dǎo)通。uo=-u2u2uD4,uD2uD3,uD1uo

三、輸出電壓平均值UO（AV）和輸出電流平均值IO（AV）

220V50HzD1D3D2D4

RL1RL2+-+-

在負(fù)載RL1兩端得到正電壓uo1；

在負(fù)載RL2兩端得到負(fù)電壓uo2.

【例10.2.2】在橋式整流電路中，已知變壓器副邊電壓有效值U2=30V，負(fù)載電阻RL=100Ω，試問：

（1）RL上的UO（AV）和IO（AV）各為多少？

（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓波動范圍為±10％，二極管的最大平均電流IF與最高反向工作電壓URM至少應(yīng)選取多少？

（3）若二極管D1開路或短路，則分別產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

解：（1）

（2）二極管承受的最大反向電壓

二極管流過的最大平均電流

（3）若D1開路，則電路僅能實現(xiàn)半波整流，因而輸出電壓平均值僅為原來的一半；

若D1短路，則在u2的負(fù)半周將變壓器副邊電壓全部加在D2上，D2將因電流過大而燒壞，且若D2燒成為短路，則有可能燒壞變壓器。ωtuOOπ2π3π

當(dāng)u2下降到一定的數(shù)值后，uC的下降速度小于u2的下降速度，使uC大于u2從而導(dǎo)致D1、D3截止，電容C繼續(xù)通過RL放電。

變壓器和二極管是有內(nèi)阻的，整流電路內(nèi)阻上是有壓降的。ωtuOOπ2π3π

由于整流電路的內(nèi)阻很小，電容充電時間常數(shù)很小，充電進行很快

電容放電時間常數(shù)為RLC，通常遠大于充電時間常數(shù)。

因此，濾波效果取決于放電時間。ωtuOOπ2π3πRLC大RLC大

二、輸出電壓平均值濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來描述。濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來描述。濾波電路輸出電壓波形難于用解析式來描述。ωtuOO斜率等于RLC放電的起始斜率

三、脈動系數(shù)

在近似波形（鋸齒波）中，交流分量的基波的峰—峰值為

基波的峰值為

四、整流二極管的導(dǎo)通角θ

在未加濾波電容之前，整流二極管的導(dǎo)通時間為半個周期，即二極管的導(dǎo)通角θ為π。

加濾波電容后，只有當(dāng)電容充電時整流二極管才導(dǎo)通，即整流二極管的導(dǎo)通時間小于半個周期。

即每只二極管的導(dǎo)通角θ都小于π。ωtuOOπ2πωtiOπ2πiOiD

并且RLC越大，濾波效果越好，導(dǎo)通時間越短，導(dǎo)通角θ越小。

二極管在短暫的時間內(nèi)將流過一個很大的沖擊電流為電容充電。二極管的壽命將受影響

在選擇整流二極管時，最大整流平均電流IF通常要大于負(fù)載電流的2~3倍。

【例10.3.1】在圖10.3.1（a）所示電路（橋式整流、電容濾波）中，

若電網(wǎng)電壓的波動范圍為10％，UO（AV）≈1.2U2。

要求UO（AV）=15V，IL（AV）=100mA。

試選擇合適的濾波電容。

解：由于UO（AV）≈1.2U2，

C的取值滿足RLC=（3~5）T/2的條件。

電容的耐壓值為

可選取容量為330μF、耐壓為25V的電容作本電路的濾波電容。

討論一：

在橋式整流、電容濾波電路中，

已知變壓器副邊電壓有效值為10V，電容量足夠大，判斷下列情況下輸出電壓平均值UO（AV）≈？

1、正常工作；

2、C開路；

3、RL開路；

4、D1和C同時開路。12V9V14.1V4.5V

討論二：

整流電路如圖所示，

220V50HzD1D2u22

RLu21uO變壓器次級具有中心抽頭的全波整流電路求解變壓器副邊電壓有效值U21＝U22＝20V時輸出電壓的波形和平均值、整流二極管的最大整流電流和最高反向工作電壓。10.3.2倍壓整流電路

利用濾波電容的存儲作用，由多個電容和二極管可以獲得幾倍于變壓器副邊電壓的輸出電壓，稱為倍壓整流電路。

1、二倍壓整流電路

220V50HzD1D2C1C2uO+-u2

當(dāng)u2

為正半周時，+-D1導(dǎo)通、D2截止，C1充電。

當(dāng)u2

為負(fù)半周時，+-D2導(dǎo)通、D1截止，C2充電。

2、多倍壓整流電路

220V50HzD1D6C1+-u2C3C5C2C4C6

在空載情況下，C1上的電壓為

C2~C6上的電壓均為

以C1和C3上的電壓相加作為輸出，輸出電壓值為

依次類推，從不同位置輸出，其輸出電壓值為10.3.3其它形式的濾波電路

一、電感濾波電路

220V50HzRLD1~D4

電感上感生電動勢的方向總是阻止電流的變化。

每當(dāng)整流二極管的電流變小而趨于截止時，感生電動勢將延長這種變化，即增大二極管的導(dǎo)通角。uDL

二極管上的沖擊電流減小。線圈的直流電阻若R很小

RL越小、L越大，濾波效果越好。

電感濾波電路適用于大電流負(fù)載的場合。

二、復(fù)式濾波電路RL

LC§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

若uc(0-)

≠0，即t=0+時電容相當(dāng)于電壓源。7.1.1概述

一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

若uc(0-)

≠0，即t=0+時電容相當(dāng)于電壓源。7.1.1概述

一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

若uc(0-)

≠0，即t=0+時電容相當(dāng)于電壓源。7.1.1概述

一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

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一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

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一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

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一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

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≠0，即t=0+時電容相當(dāng)于電壓源。7.1.1概述

一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

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≠0，即t=0+時電容相當(dāng)于電壓源。7.1.1概述

一、電路的組成§5-3電容電壓的連續(xù)性質(zhì)和記憶性質(zhì)

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