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第十章 直流电源 电子设备中所用的直流电源，通常是由电网提供 的交流电经过整流、滤波和稳压后得到的。 对直流电源的主要要求： 能够输出不同电路所需要的电压和电流； 直流输出电压平滑，脉动成分小； 输出电压的幅值稳定； 交流电变换成直流电时的转换效率高。 * * 电源 变压器 整流 电路 滤波器 稳压 电路 电网 电压 负 载 电网电压信号 整流输出信号 滤波输出信号 变压器输出信号 稳压输出信号 10.1 直流电源的组成 利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。 滤波器的作用： 尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉， 使输出电压成为比较平滑的直流电压。 稳压电路的作用： 使输出的直流电压，在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。 整流电路的作用： O ωt uo O ωt uD ωt O iO= iD 10.2.1. 单相半波整流电路 RL VD T iD + + + + - - - - io u1 u2 uD uo 单相半波整流电路 RL 2 U2 2 U2 2 U2 iO = iD = RL u2 uO = u2 uD = 0 iO = iD = 0 uO = 0 uD = u2 u2负半周内： u2正半周内 O ωt u2 π 2π 3π 2 U2sinωt 2 U2 优点: 结构简单，所用元件少， 缺点： 输出波形脉动大； 直流成分比较低； 变压器利用率低； 变压器电流含有直流成分，容易饱和。 所以只能用在输出电流较小，要求不高的场合。 O ωt uo O ωt uD ωt O iO= iD RL 2 U2 2 U2 2 U2 O ωt u2 π 2π 3π 2 U2sinωt 2 U2 VD1 + + + - - - u1 u2 RL + - uo ? ? ? u2 VD2 ωt O u2 π 2π 2U2 uO O ωt O iD2 ωt ωt O iD1 uD1 O ωt ωt O iO 单相全波整流电路 iD1 io iD2 u2正半周内， VD1导通， VD2截止， uD1 = 0， uo = u2， iD2 = 0， iO = iD1 = u2 / RL 。 RL 2U2 2 2U2 RL 2U2 2U2 RL 2U2 U2负半周内， VD2导通， VD1截止 uD1 = u2 ， uo = -u2， iD2 = 0， iO = iD2 = u2 / RL 输出电压平均值是半波整流的两倍， 脉动成分比半波整流时有所下降。 2 2U2 二极管承受的反向电压较大 最大值为 。 变压器必须有中心抽头， 变压器利用率不高。 ωt O u2 π 2π 2U2 uO O ωt O iD2 ωt ωt O iD1 uD1 O ωt ωt O iO RL 2U2 2 2U2 RL 2U2 2U2 RL 2U2 10.2.2、 单相桥式整流电路 1. 电路组成 VD1 + + - - u1 u2 RL + - io uo VD4 VD3 VD2 电路中用了四个二极管，接成电桥形式， 故称为桥式整流电路。 O uo ωt iD1/ iD2 ωt io ωt O ωt ωt O O O iD3/ iD4 uD1 2. 工作原理 VD1 + + - - u1 u2 RL + - io uo VD4 VD3 VD2 ωt O u2 π 2π 3π 2 U2 RL 2U2 RL 2 U2 RL 2U2 2U2 2U2 u2 正半周内， VD1、VD2 导电， VD3、VD4 截止； u2 负半周时，VD3、VD4 导电， VD1、VD2截止。 正、负半周均有电流流过负载电阻 RL且方向一致。 10.2.3 整流电路的主要参数 1. 输出直流电压 UO(AV) UO(AV) = 2U2sinωtd(ωt) = U2 = 0. 9 U2 π 1 π 0 π 2 2 2. 脉动系数 S 以单相桥式整流电路为例 ωt O uo π 2π 3π 2U2 整流电路输出波形的傅立叶级数表示为： 10.3 电容滤波电路 桥式整流、电容滤波电路 VD1 + + - - u1 u2 RL + - io uo VD4 VD3 VD2 C ic + 1. 电路组成 2. 工作原理 ωt O u2 π 2π 3π 4π 5π iD1 ωt O uO= uC O ωt VD1 + + - - u1 u2 RL + - io uo VD4 VD3 VD2 C ic + uO= uC O ωt 2 U2 RLC = ∞ RLC大 RLC小 RLC ≥ ( 3 ~ 5 ) 2