模電第章直流電源通信

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％，且負載有一定的變化范圍。10.2整流電路

整流二極管為理想二極管：導(dǎo)通時正向壓降為零，截止時反向電流為零；

變壓器無損耗，內(nèi)部壓降為零。

對整流電路要研究清楚以下問題：

1、電路的工作原理：二極管工作狀態(tài)、波形分析。

2、輸出電壓和輸出電流的平均值：輸出為脈動的直流電壓。

3、整流二極管的選擇：二極管承受的最大整流平均電流和最高反向工作電壓。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，

三、二極管的選擇

考慮電網(wǎng)電壓的波動，應(yīng)選擇二極管的參數(shù)為

【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

220V50HzRLD1~D4

二、工作原理

1、u2為正半周時，

220V50HzRLD4D2D1D3

D1、D3正偏導(dǎo)通，D2、D4反偏截止。uo=u2

2、u2為負半周時，

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）四、沿二極醫(yī)管的姿選擇考慮區(qū)電網(wǎng)漠電壓雀的波繞動，衡應(yīng)選侍擇二寧極管倉的參降數(shù)為

22吸0V50突HzD1D3D2D4

RL1RL2+-+-在負賽載RL1兩端點得到堂正電確壓uo1；在負早載RL2兩端姑得到?jīng)Q負電壞壓uo2.【例10牌.2叮.2澆】在橋使式整呀流電外路中妹，已餓知變護壓器牽副邊縱電壓吳有效膝值U2=3總0V，負春載電沫阻RL=1晶00返Ω，試綁問：（1）RL上的UO（AV）和IO（AV）各為能多少暮？（2）當(dāng)糊電網(wǎng)宜電壓著波動陵范圍喘為±1書0％，雁二極擺管的粥最大頃平均想電流IF與最受高反跌向工蒸作電突壓URM至少畜應(yīng)選鉛取多獲少？（3）若望二極銀管D1開路近或短冊路，臉則分須別產(chǎn)遞生什窗么現(xiàn)福象？解：（1）（2）二短極管口承受非的最舍大反平向電旦壓二極跳管流攔過的板最大毅平均鋸電流（3）若D1開路舒，則棕電路每僅能貨實現(xiàn)狀半波焰整流騙，因仔而輸絲式出電榨壓平砍均值淘僅為慘原來疏的一業(yè)半；若D1短路美，則武在u2的負麗半周榴將變紅壓器召副邊世電壓真全部砌加在D2上，D2將因乘電流檔過大桐而燒花壞，惕且若D2燒成隊為短毅路，憑則有努可能書燒壞期變壓堵器。10弄.3濾波齒電路10部.3攀.1電容方濾波蔽電路

22欲0V50東HzRLD4D2D1D3C一、月濾波年原理當(dāng)變策壓器慨副邊位電壓u2處于計正半蕉周并鬼且數(shù)蹲值大睬于電架容兩劃端電庸壓uC時，躬二極剖管D1、D3導(dǎo)通夢，電閣流一省路流致經(jīng)負斷載電禾阻RL，另一爛路對策電容C充電洗。ωtuOOπ2π3π當(dāng)u2下降驚到一槍定的卷數(shù)值君后，uC的下戒降速山度小喪于u2的下造降速鉗度，聰使uC大于u2從而昏導(dǎo)致D1、D3截止柴，電遙容C繼續(xù)奮通過RL放電于。變壓沃器和菜二極陵管是恰有內(nèi)蚊阻的堅，整步流電悼路內(nèi)題阻上秤是有擾壓降曉的。ωtuOOπ2π3π由于較整流宋電路漸的內(nèi)良阻很太小，送電容只充電筒時間津常數(shù)帽很小賤，充患電進炊行很?？祀娙萏胤烹娮驎r間舅常數(shù)喬為RLC，通寬常遠斷大于艙充電芽時間隨常數(shù)譯。因此萌，濾淹波效冷果取蛾決于腳放電庸時間半。ωtuOOπ2π3πRLC大RLC大二、才輸出乏電壓鍵平均拖值濾波盛電路環(huán)輸出壯電壓顧波形娛難于隱用解偵析式蠻來描許述。濾波夸電路黨輸出責(zé)電壓督波形傲難于沒用解刷析式址來描相述。濾波紗電路趟輸出廉電壓倚波形栽難于注用解傷析式連來描蘇述。ωtuOO斜率扯等于RLC放電湊的起記始斜返率當(dāng)負兔載開揪路時脈，當(dāng)RLC=（3~株5）T/2時，電容接的耐貍壓值代應(yīng)大陵于三、差脈動藥系數(shù)在近莖似波挨形（伴鋸齒剩波）穴中，男交流孕分量克的基軌波的磚峰—峰值些為基波墳的峰資值為四、足整流鍋二極遼管的斯導(dǎo)通綿角θ在未噸加濾閉波電交容之同前，矩整流亮二極協(xié)管的搏導(dǎo)通麥時間厭為半棟個周攻期，亞即二青極管餃的導(dǎo)波通角θ為π。加濾掠波電搬容后譯，只地有當(dāng)康電容廁充電咱時整淡流二削極管簡才導(dǎo)這通，殊即整詠流二釋極管寫的導(dǎo)耍通時貢間小粘于半睛個周成期。即每罰只二薪極管貫的導(dǎo)皮通角θ都小促于π。ωtuOOπ2πωtiOπ2πiOiD并且RLC越大碎，濾申波效帽果越庭好，競導(dǎo)通耗時間滿越短渴，導(dǎo)臉通角θ越小梯。二極浩管在膏短暫模的時慘間內(nèi)某將流芬過一科個很敗大的上沖擊屠電流氣為電走容充桐電。二極珠管的頭壽命充將受愿影響在選承擇整談流二凡極管狹時，世最大窄整流騾平均脫電流IF通常罩要大貌于負闊載電塵流的2~幼3倍。五、晌電容尺濾波塞電路孝的輸緊出特黎性和鳴濾波獻特性當(dāng)濾碼波電劑容C選定巧后，UO（AV）和IO（AV）的關(guān)譜系稱束為輸齒出特尤性。IO（AV）OUO（AV）C減小當(dāng)濾索波電屈容C選定膝后，S和IO（AV）的關(guān)兄系稱位為波勾波特層性。IO（AV）OSC減小電容拋濾波淺電路州適用峰于負與載電伙流較否小且擾變化婦范圍器不大會的場哨合?！纠?0妥.3撲.1倆】在圖10拌.3劍.1（a）所映示電單路（特橋式適整流漏、電弓容濾莖波）稠中，若電紐奉網(wǎng)電僑壓的禁波動勝范圍略為10％，UO（AV）≈1.炎2U2。要求UO（AV）=1鞭5V，IL（AV）=1別00閥mA。試選摟擇合唐適的餓濾波楊電容歡。解：該由于UO（AV）≈1.揚2U2，C的取保值滿脊足RLC=（3~鋒5）T/2的條尾件。電容癢的耐革壓值約為可選它取容拿量為33秩0μF、耐減壓為25寬V的電聲容作爐本電劑路的紡濾波絡(luò)電容櫻。討論障一：在橋喂式整悄流、發(fā)電容瓶濾波蜓電路稱中，已知漸變壓鐘器副仗邊電撿壓有眾效值除為10合V，電師容量啄足夠蛋大，框判斷漢下列即情況晌下輸疏出電菠壓平癢均值UO（AV）≈？1、正居常工破作；2、C開路笑；3、RL開路選；4、D1和C同時飲開路善。12苦V9V14私.1望V4.塞5V討論幅二：整流遞電路凈如圖雞所示屆，

22顏0V50拐HzD1D2u22

RLu21uO變壓醒器次策級具搶有中遵心抽雜頭的摔全波甘整流銳電路求解聽變壓價器副彼邊電閱壓有覆效值U21＝U22＝20蒜V時輸救出電椅壓的畜波形塘和平湯均值鹿、整董流二走極管繳的最愁大整認流電屋流和擇最高咽反向懲工作裂電壓班。10剃.3倡.2倍壓塌整流舅電路利用腫濾波冠電容皇的存河儲作狡用，秤由多為個電落容和鄰二極劃管可飾以獲毀得幾召倍于慰變壓盈器副裙邊電液壓的有輸出余電壓傳，稱揀為倍巷壓整鳴流電臘路。1、二徐倍壓亂整流拖電路

22筐0V50耗HzD1D2C1C2uO+-u2當(dāng)u2為正病半周句時，+-D1導(dǎo)通扮、D2截止仙，C1充電駝。當(dāng)u2為負鼓半周筒時，+-D2導(dǎo)通潤、D1截止熔，C2充電衡。2、多社倍壓鹽整流泊電路

22罩0V50敘HzD1D6C1+-u2C3C5C2C4C6在空困載情棄況下鵝，C1上的劍電壓起為C2~C6上的敬電壓猶均為以C1和C3上的辭電壓傭相加骨作為概輸出寬，輸著出電信壓值梯為依次杜類推到，從膊不同押位置毀輸出誦，其禍輸出稍電壓顛值為10寬.3亮.3其它霧形式旁的濾黨波電懲路一、涂電感基濾波蕉電路

22才0V50危HzRLD1~D4

電感任上感弓生電完動勢夫的方標(biāo)向總晴是阻壯止電魯流的革變化青。每當(dāng)竟整流鑼二極老管的馳電流寫變小姓而趨獸于截券止時炮，感碧生電贊動勢膜將延萍長這哭種變略化，燦即增呆大二蔬極管伯的導(dǎo)前通角錄。uDL二極婦管上敘的沖域擊電褲流減駱小。線圈局的直避流電辨阻若R很小RL越小勒、L越大燈，濾干波效綿果越隙好。電感逢濾波偏電路銜適用們于大奶電流姿負載硬的場館合。二、而復(fù)式窯濾波掘電路RL

LC§5煌-3電容單電壓拐的連符續(xù)性表質(zhì)和綿記憶型性質(zhì)若uc(0-)≠0，即t=0+時電積容相多當(dāng)于虎電壓悶源。7.蠶1.雷1概述一、域電路蹲的組彩成§5提-3電容趴電壓旨的連勢續(xù)性碑質(zhì)和推記憶殘性質(zhì)若uc(0-)≠0，即t=0+時電土容相燈當(dāng)于澡電壓拋源。7.為1.容1概述一、桃電路款的組焰成§5輪-3電容肯電壓億的連蠻續(xù)性勻質(zhì)和僑記憶構(gòu)性質(zhì)若uc(0-)≠0，即t=0+時電吵容相笛當(dāng)于跑電壓坐源。7.刻1.扶1概述一、嬸電路帝的組潑成§5清-3電容喚電壓次的連趕續(xù)性槍質(zhì)和瓦記憶宿性質(zhì)若uc(0-)≠0，即t=0+時電拐容相滾當(dāng)于買電壓脖源。7.綱1.蓄1概述一、繪電路遵的組埋成§5絕-3電容期電壓活的連聯(lián)續(xù)性室質(zhì)和更記憶喚性質(zhì)若uc(0-)≠0，即t=0+時電袖容