第十章

直流電源10.1直流電源的組成10.2單相整流電路10.3濾波電路10.4倍壓整流電路10.5硅穩壓管穩壓電路10.6串聯型直流穩壓電路10.7集成穩壓器10.8開關型穩壓電路10.9可控整流電路10.1直流電源的組成圖

10.1.1

直流電源的組成電網電壓電源變壓器整流電路濾波器穩壓電路負載10.2單相整流電路10.2.1單相半波整流電路優點：使用元件少。缺點：輸出波形脈動大；直流成分小；變壓器利用率低。圖

10.2.110.2.2單相全波整流電路+-圖

10.2.2

全波整流電路圖

10.2.3

全波整流電路波形圖10.2.3單相橋式整流電路圖

10.2.4圖

10.2.5圖

10.2.610.2.4整流電路的主要參數一、輸出直流電壓UO(AV)二、脈動系數S三、二極管正向平均電流ID(AV)四、二極管最大反向峰值電壓URM在橋式整流電路中，輸出直流電壓：脈動系數：二極管正向平均電流：二極管最大反向峰值電壓：表10-1單相整流電路的主要參數

主要參數電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/IO（AV）URM/U2半波整流0.45157%100%1.41全波整流0.9067%50%2.83橋式整流0.9067%50%1.4110.3濾波電路10.3.1電容濾波電路適用于負載電流較小的場合。濾波電容大，效果好。輸出直流電壓為：脈動系數S

約為10%~20%。圖

10.3.110.3.2

RC-

型濾波電路輸出直流電壓為：脈動系數S約為：適用于負載電流較小的場合。圖

10.3.410.3.3電感濾波電路和LC濾波電路一、電感濾波器適用于負載電流比較大的場合。二、LC濾波器輸出直流電壓為：脈動系數S：適用于各種場合。圖

10.3.5圖

10.3.610.3.4

LC-

型濾波電路圖

10.3.7圖10-2各種濾波電路的性能比較序號

性能類型UO（AV）/U2適用場合整流管的沖擊電流外特性1電容濾波1.2小電流大軟2RC-型濾波1.2小電流大更軟3LC-

型濾波1.2小電流大軟4電感濾波0.9大電流小硬5LC濾波0.9適應性較強小硬10.4倍壓整流電路10.4.1二倍壓整流電路iD1iD2圖

10.4.1

二倍壓整流電路10.4.2多倍壓整流電路+-+--+u2+-+-+-+-+-適用于要求輸出電壓較高、負載電流較小的場合。圖

10.4.2

多倍壓整流電路10.5硅穩壓管穩壓電路10.5.1穩壓電路的主要指標整流濾波電路輸出電壓不穩定的主要原因：·負載變化；·電網電壓波動。一、內阻Ro二、穩壓系數Sr10.5.2硅穩壓管的伏安特性O圖

10.5.1

硅穩壓管的伏安特性在反向擊穿區，流過穩壓管的電流發生很大變化，兩端電壓基本不變。10.5.3硅穩壓管穩壓電路一、電路組成和工作原理穩壓原理：1.UI

不變，RL

減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變2.RL不變，

UI升高UIUOIZURUO=UI-

UR基本不變UOUO圖

10.5.2二、內阻和穩壓系數的估算1.內阻Ro2.穩壓系數Sr當rZ

<<RL，rZ

<<R時，圖

10.5.2圖

10.5.4三、限流電阻的選擇

1.當電網電壓最高和負載電流最小時，IZ的值最大，此時IZ不應超過允許的最大值，即或：

2.當電網電壓最低和負載電流最大時，IZ的值最小，此時IZ不應低于其允許的最小值，即或：10.6串聯型直流穩壓電路10.6.1電路組成和工作原理采樣電路：R1、R2、R3；放大電路：A；基準電壓：由VDZ提供；調整管：VT；穩壓過程：UI或ILUOUFUIdUBEICUCE↑UO圖

10.6.110.6.2輸出電壓的調節范圍由于U+=U-

，UF=UZ，所以當R2

的滑動端調至最上端時，UO為最小值當R2

的滑動端調至最下端時，UO為最大值，則：圖

10.6.1

串聯型直流穩壓電路10.6.3調整管的選擇一、集電極最大允許電流ICM二、集電極和發射極之間的最大允許電壓U(BR)CEO三、集電極最大允許耗散功率PCM≥≥≥穩壓電路的輸入直流電壓為：變壓器副邊電壓為：10.6.4穩壓電路的過載保護

R4很小，約為1。負載電流超過某一值后，VT2導通，限制VT1中的電流，保護調整管。保護電路的輸出特性：UOILO正常穩壓區限流保護一、限流型保護電路圖

10.6.2圖

10.6.3二、截流型保護電路過載時，T2導通，引起正反饋過程：IC2IB1UOUE2

UBE2IC2使VT2飽和，輸出電壓下降到1V左右。圖

10.6.5負載故障排除后，IL減小，引起正反饋過程：UR4

UB2IC2IB1

UOIC2使穩壓電路的輸出恢復到原來的數值。UE2UBE210.7集成穩壓器10.7.1三端集成穩壓器的組成調整管啟動電路基準電壓放大電路保護電路采樣電路輸入端輸出端++--UOUI圖

10.7.1

三端集成穩壓器的組成10.7.2三端集成穩壓器的主要參數參數名稱符號單位參型號數值7805780678087812781578187824輸入電壓UIV10111419232733輸出電壓UOV56812151824電壓調整率SU%/V0.00760.00860.010.0080.00660.010.011電流調整率SImV40434552525560最小壓差UI-UOV2222222輸出噪聲UNμV10101010101010輸出電阻Rom17171818191920峰值電流IOMA2.22.22.22.22.22.22.2輸出溫漂STmV/C1.01.01.21.51.82.410.7.3三端集成穩壓器的應用一、三端集成穩壓器的外形及電路符號圖

10.7.2W7800INOUTGNDW7900INOUTGND二、三端集成穩壓器應用電路1.基本電路VD若輸出電壓較高，接一保護二極管VD，以保護集成穩壓器內部的調整管。圖

10.7.4

三端集成穩壓器基本應用電路2.擴大輸出電流

VD

的作用：補償三極管的發射結電壓，使電路輸出電壓等于三端集成穩壓器的輸出電壓。圖

10.7.5

擴大三端集成穩壓器的輸出電流3.提高輸出電壓圖

10.7.64.使輸出電壓可調圖

10.7.710.8開關型穩壓電路10.8.1開關型穩壓電路的特點和分類特點：效率高、體積小重量輕、對電網電壓要求不高、調整管的控制電路比較復雜、輸出電壓中紋波和噪聲成分較大。分類：有脈沖寬度調制型(PWM)、有低壓開關穩壓電路、高壓開關穩壓電路；脈沖頻率調制型(PFM)和混合調制型；有自激式、他激式；雙極型三極管、MOS場效應管和可控硅開關電路等。10.8.2開關型穩壓電路的組成和工作原理開關調整管脈沖調制比較放大濾波電路采樣電路基準電壓+-UIUO+-圖

10.8.1

開關型穩壓電路示意圖一、脈沖寬度調制式開關型穩壓電路二、工作原理當ut

>uA

時，uB=+UOPP，調整管飽和導通，iE

向負載提供電流，并將能量儲存在電感的磁場中；當ut

<uA

時，uB=-

UOPP，調整管截止，iE=0，電感釋放能量，產生的電流流過負載和二極管。圖

10.8.2結論：調整管處于開關狀態，發射極電位是高低交替的脈沖波形，經LC濾波電路后，負載上得到較平滑的輸出電壓互感器uO。——脈沖波形的占空比。圖

10.8.3

圖10.8.2電路的波形圖10.9可控整流電路10.9.1晶閘管的基本特性一、結構與符號圖

10.9.2

晶閘管的結構和符號陽極陰極控制極二、工作原理圖

10.9.4

1.控制極不加電壓，無論在陽極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導通。——稱為阻斷

2.控制極與陰極間加正向電壓，陽極與陰極之間加正向電壓，晶閘管導通。NPNPNPIGβ1β2IGβ1IG圖

10.9.3結論：晶閘管由阻斷變為導通的條件是在陽極和陰極之間加正向電壓時，再在控制極加一個正的觸發脈沖；晶閘管由導通變為阻斷的條件是減小陽極電流IA

。

晶閘管導通后，管壓降很小，約為1V左右。三、伏安特性和主要參數1.伏安特性OUAKIAUBOABCIHIG=0正向阻斷特性：當IG=0，而陽極電壓不超過一定值時，管子處于阻斷狀態。UBO——正向轉折電壓正向導通特性：管子導通后，伏安特性與二極管的正向特性相似。IH

——維持電流當控制極電流IG0時，使晶閘管由阻斷變為導通所需的陽極電壓減小。IG

增大反向特性：與二極管的反向特性相似。UBR圖

10.9.6

晶閘管的伏安特性2.主要參數斷態重復峰值電壓UDRM

反向重復峰值電壓URRM

額定通態平均電流IT

額定通態平均電壓

UT

維持電流IH：控制極觸發電壓UGT

控制極觸發電流IGT10.9.2單相橋式可控整流電路+-uG在u2正半周，當控制極加觸發脈沖，VT1和VD2導通；在u2負半周，當控制極加觸發脈沖，VT2和VD1導通；αθ：控制角；：導電角一、電路組成及工作原理圖

10.9.7圖

10.9.8二、電路參數的估算αθ即：輸出電壓平均值：輸出電流平均值：晶閘管承受的最大反向電壓：0°60°120°180°00.40.81.0UO(AV)/U2圖

10.9.910.9.3單結管觸發電路對觸發電路的要求：

(1)

觸發時，能提供足夠的觸發脈沖電壓和電流。

(2)

觸發電路的漏電壓不超過0.25V。

(3)

觸發脈沖的前沿時間小于10s。

(4)

觸發脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于20s。

(5)

控制角的范圍接近或大于150。

(6)

觸發電路必須與主電路同步。一、單結管的結構及特性N型硅片P區PN結eb1b2單結晶體管又稱為雙基