第十章直 流 電 源

1、第十章第十章 直直 流流 電電 源源10.1 直流電源的組成及各部分作用直流電源的組成及各部分作用10.2 整流電路整流電路10.3 濾波電路濾波電路濾波濾波整流整流穩(wěn)壓穩(wěn)壓交流交流電源電源負載負載OtuOtuOtuOtuOtu變壓變壓10.1 10.1 直流電源的組成及各部分作用直流電源的組成及各部分作用10.2 10.2 整流電路整流電路 （rectifier circuit） 單相半波整流電路單相半波整流電路（halfwave rectifier） 單相橋式整流電路單相橋式整流電路（bridge rectifier）1 1 單相單相半波半波整流電路整流電路tUusin2O tu 2 3

2、0 O)(dsin221ttUU20.45UU uO tO tO iD= iO tO uDU2DRmax2UULOD45. 0RUIIRL+ uuioTrD-1 1單相半波整流電路單相半波整流電路性能參數(shù)性能參數(shù)輸出電壓平均值輸出電壓平均值負載電流平均值負載電流平均值整流二極管承受的最大反向電壓整流二極管承受的最大反向電壓RL+ uuTrD()20.45O AVUUUO(AV)L0.45UIRDRmax2UU整流二極管正向平均電流整流二極管正向平均電流D(AV)()L0.45O AVUIIRio 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù)S1 1單相半波整流電路單相半波整流電路性能參數(shù)性能參數(shù)RL+ u

3、uTrDio 輸出電壓的脈動系數(shù)輸出電壓的脈動系數(shù)S S用來描述輸出電壓中，交用來描述輸出電壓中，交流分量與直流分量的比例關(guān)系，從而對整流輸出電壓流分量與直流分量的比例關(guān)系，從而對整流輸出電壓給予評價。給予評價。整流輸出電壓的基波峰整流輸出電壓的基波峰值值 UO1M 與輸出電壓平均與輸出電壓平均值值UO（AV）之比之比1()O MO AVUSU 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù)SUO1M如何求解？如何求解？ 單相半波整流電路的輸出是半個半個的脈動正單相半波整流電路的輸出是半個半個的脈動正弦波，屬于非正弦周期電路的范疇，可用傅立葉級數(shù)弦波，屬于非正弦周期電路的范疇，可用傅立葉級數(shù)對半波輸出電壓對

4、半波輸出電壓uo的波形進行分析。的波形進行分析。1 1單相半波整流電路單相半波整流電路性能參數(shù)性能參數(shù)RL+ uuTrDio1()O MO AVUSU1nO(AV)o cosntnaUu22 on) d( cos2TTttnuTa 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù)SRL+ uuTrDio1()O MO AVUSU1 1單相半波整流電路單相半波整流電路性能參數(shù)性能參數(shù)UO1M如何求解？如何求解？ 單相半波整流電路的輸出是半個半個的脈動正單相半波整流電路的輸出是半個半個的脈動正弦波，屬于非正弦周期電路的范疇，可用傅立葉級數(shù)弦波，屬于非正弦周期電路的范疇，可用傅立葉級數(shù)對半波輸出電壓對半波輸出電壓u

5、o的波形進行分析。的波形進行分析。2211212cos()2O MUUaUtdt1.57半波整流電路輸出電壓含有很大的半波整流電路輸出電壓含有很大的脈動成分脈動成分 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù)S1 1單相半波整流電路單相半波整流電路整流管的選擇整流管的選擇RL+ uuTrDio整流二極管承受的最大反向電壓整流二極管承受的最大反向電壓DRmax2UU整流二極管正向平均電流整流二極管正向平均電流D(AV)()L0.45O AVUIIR()1.1FO AVII1.1 2RMUU 半波整流電路半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單，但，但輸出波輸出波形脈動系數(shù)大，直流成分低形脈動系數(shù)大，直流成分低，并且電

6、源變，并且電源變壓器有半個周期不導(dǎo)電，壓器有半個周期不導(dǎo)電，利用效率低利用效率低。RL+ uuTrDio1 1單相半波整流電路單相半波整流電路總結(jié)總結(jié) 整流電路中最常用的是單相橋式整流電路，整流電路中最常用的是單相橋式整流電路，它由四個二極管它由四個二極管 D1 D4 接成電橋的形式構(gòu)成。接成電橋的形式構(gòu)成。2 2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路RLioD4D3D2D1+u +uo RLio工作原理：工作原理： 在在 u 的的正半周，正半周， D1 和和 D3 導(dǎo)通導(dǎo)通，D2 和和 D4 截止截止( (相當(dāng)于開路相當(dāng)于開路) )電流的通路如圖中電流的通路如圖中紅色箭頭紅色箭頭所示。所示。D4

7、D3D2D1+u +uo +DRmax2UURLD4D3D2ioD1 在在 u 的負半周，的負半周，D2 和和 D4 導(dǎo)通導(dǎo)通， D1和和 D3 截止截止+u +uo + 一個周期內(nèi)，通過電阻的電流方向相同，負一個周期內(nèi)，通過電阻的電流方向相同，負載上得到全波整流電壓載上得到全波整流電壓DRmax2UU工作原理：工作原理：2 2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 toIm 2 3 iO to 2 3 uU2uO to 2 3 U2 to 2 3 uD1uD3uD4uD2uDU2+輸出電壓的平均值為輸出電壓的平均值為O(AV)012sin()d()UUtt UU9 . 022 to to to

8、to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiOU2U2U2整流管所受最高反向電壓整流管所受最高反向電壓DRmax2UU2 2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路輸 出 電 流 平 均 值輸 出 電 流 平 均 值()()0.9O AVO AVLLUUIRR to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiOU2U2U22 2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路整流二極管正向平均電流整流二極管正向平均電流()()10.452D AVO AVLUIIR輸 出 電 壓 脈 動 系 數(shù)輸 出 電 壓 脈 動 系 數(shù)20.

9、673S 2 2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路整流管的選擇整流管的選擇整流二極管正向平均電流整流二極管正向平均電流()()10.452D AVO AVLUIIR整流管所受最高反向電壓整流管所受最高反向電壓DRmax2UU()1.12O AVFII1.1 2RUU單相橋式整流電路簡化畫法單相橋式整流電路簡化畫法+uo RLio+u RLioD4D3D2D1+u +uo 整流橋整流橋 把四只二極管封裝把四只二極管封裝在一起稱為整流橋在一起稱為整流橋 RL+u 10.3 濾波電路 （filter） 電容濾波器（電容濾波器（C濾波器濾波器） 電感濾波器（電感濾波器（L濾波器濾波器） 復(fù)式復(fù)式濾波器

10、濾波器RLD1D4D3D2C+ uo= uc +u O tuO 2 U210.3.1 10.3.1 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路RLD1D4D3D2C+ uo= uc +u 10.3.1 10.3.1 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路10.3.1 10.3.1 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路性能參數(shù)性能參數(shù)輸出電壓的平均值UO(A V) maxmin()2OOO AVUUUmaxmin()max2OOO AVOUUUUmaxminmax2OOOLTUUUR C10.3.1 10.3.1 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路性能參數(shù)性能參數(shù)輸出電壓的平均值UO(

11、A V) maxmin()max2OOO AVOUUUU10.3.1 10.3.1 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路性能參數(shù)性能參數(shù)輸出電壓的平均值UO(A V) ()22(1)4O AVLTUUR C(3 5)2LTR C 當(dāng)()21.2O AVUULR 當(dāng)開路()22O AVUU2 U電容耐壓值應(yīng)大于 1.1 2141LSR CT10.3.1 10.3.1 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路性能參數(shù)性能參數(shù)整流二極管平均電流ID(A V) LO(AV)D(AV)2 RUI只有當(dāng)只有當(dāng)U2uC時，二極時，二極管才導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通管才導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通的電角度稱為導(dǎo)通角，的電角度稱

12、為導(dǎo)通角，因因 表示。在電容濾波電表示。在電容濾波電路中路中 O(AV)F)32(II 例例 1 有一有一單相橋式整流單相橋式整流電容濾波電容濾波電路，已知電路，已知交流電源頻率交流電源頻率 f = 50 Hz，負載電阻負載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電壓要求直流輸出電壓 UO = 30 V，選擇，選擇整流二極整流二極管管及及濾波電容器容量濾波電容器容量 解解 ( (1) )選擇選擇整流二極管整流二極管流過二極管的電流流過二極管的電流mA750.07520030212121LOOD RUII取取 UO = 1.2U， 所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為V25

13、1.2301.2O UU二極管所承受的最高反向電壓二極管所承受的最高反向電壓V352522DRM UU( (2) )選擇濾波電容器選擇濾波電容器所以所以取取25LTCR s0.0521/505L CR選用選用 C = 250 F F 250F 102502000.050.056L RC 例例 1 有一有一單相橋式整流單相橋式整流電容濾波電容濾波電路，已知電路，已知交流電源頻率交流電源頻率 f = 50 Hz，負載電阻負載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電壓要求直流輸出電壓 UO = 30 V，選擇，選擇整流二極整流二極管管及及濾波電容器容量濾波電容器容量10.3.3 10.3.3 其他形

14、式濾波電路其他形式濾波電路電感濾波電路電感濾波電路直流分量直流分量被電感被電感 L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在 L 上上 電感越大，濾波效果越好電感越大，濾波效果越好RL CL+u 電感線圈對整流電流的交流成分具有阻抗電感線圈對整流電流的交流成分具有阻抗 諧波頻率越高，阻抗越大，濾波效果越好諧波頻率越高，阻抗越大，濾波效果越好再經(jīng)過電容濾波，再一次濾掉交流成分再經(jīng)過電容濾波，再一次濾掉交流成分 使輸出電壓更為平直，脈動程度更小使輸出電壓更為平直，脈動程度更小電感電容濾波電路電感電容濾波電路10.3.3 10.3.3 其他形式濾波電路其他形式濾波電路 C1LRL+u2 C2如果要求輸出電壓的脈動更??？如果要求輸出電壓的脈動更??？10.3.3 10.3.3 其他形式濾波電路其他形式濾波電路型濾波電路型濾波電路選擇填空：選擇填空：a. 電容濾波電容濾波 b. 電感濾波電感濾波 c. RC 型濾波型濾波(1)RL=1k，輸出電流為，輸出電流為10mA，要求，要求S0.1%，應(yīng)選，應(yīng)選_；(2) R