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第十章第十章直流电源直流电源10.1直流电源的组成直流电源的组成10.2单相整流电路单相整流电路10.3滤波电路滤波电路10.4倍压整流电路倍压整流电路10.5硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路10.6串联型直流稳压电路串联型直流稳压电路10.7集成稳压器集成稳压器10.8开关型稳压电路开关型稳压电路10.9可控整流电路可控整流电路10.1直流电源的组成直流电源的组成图图 10.1.1直流电源的组成直流电源的组成电网电网电压电压电源电源变压器变压器整流整流电路电路滤波器滤波器稳压稳压电路电路负负载载10.2单相整流电路单相整流电路10.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路优点：使用元件少。优点：使用元件少。缺缺点点：输输出出波波形形脉脉动动大大；直直流流成成分分小小；变变压压器器利利用用率率低。低。图图 10.2.110.2.2单相全波整流电路单相全波整流电路+-图图 10.2.2全波整流电路全波整流电路图图 10.2.3全波整流电路波形图全波整流电路波形图10.2.3单相桥式整流电路单相桥式整流电路图图 10.2.4图图 10.2.5图图 10.2.610.2.4整流电路的主要参数整流电路的主要参数一、输出直流电压一、输出直流电压 UO(AV)二、脉动系数二、脉动系数 S三、二极管正向平均电流三、二极管正向平均电流 ID(AV)四、二极管最大反向峰值电压四、二极管最大反向峰值电压 URM在桥式整流电路中，在桥式整流电路中，输出直流电压：输出直流电压：脉动系数：脉动系数：二极管正向平均电流：二极管正向平均电流：二极管最大反向峰值电压：二极管最大反向峰值电压：表表 10-1单相整流电路的主要参数单相整流电路的主要参数 主要参数主要参数电路形式电路形式UO（AV）/U2SID（AV）/IO（AV）URM/U2半波整流半波整流0.45157%100%1.41全波整流全波整流0.9067%50%2.83桥式整流桥式整流0.9067%50%1.4110.3滤波电路滤波电路10.3.1电容滤波电路电容滤波电路适用于负载电流较小的场合。适用于负载电流较小的场合。滤波电容大，效果好。滤波电容大，效果好。输出直流电压为：输出直流电压为：脉动系数脉动系数 S 约为约为 10%20%。图图 10.3.110.3.2RC-型滤波电路型滤波电路输出直流电压为：输出直流电压为：脉动系数脉动系数 S 约为：约为：适用于负载电流较小的场合。适用于负载电流较小的场合。图图 10.3.410.3.3电感滤波电路和电感滤波电路和 LC 滤波电路滤波电路一、电感滤波器一、电感滤波器适用于负载电流比较适用于负载电流比较大的场合。大的场合。二、二、LC 滤波器滤波器输出直流电压为：输出直流电压为：脉动系数脉动系数 S：适用于各种场合。适用于各种场合。图图 10.3.5图图 10.3.610.3.4LC-型滤波电路型滤波电路图图 10.3.7图图 10-2各种滤波电路的性能比较各种滤波电路的性能比较序号序号 性能性能类型类型U O（AV）/U2适用场合适用场合整流管的整流管的冲击电流冲击电流外特性外特性1电容滤波电容滤波 1.2小电流小电流大大软软2RC-型滤波型滤波 1.2小电流小电流大大更软更软3LC-型滤波型滤波 1.2小电流小电流大大软软4电感滤波电感滤波0.9大电流大电流小小硬硬5LC 滤波滤波0.9适应性较强适应性较强小小硬硬10.4倍压整流电路倍压整流电路10.4.1二倍压整流电路二倍压整流电路iD1iD2图图 10.4.1二倍压整流电路二倍压整流电路10.4.2多倍压整流电路多倍压整流电路+-+-+u2+-+-+-+-+-适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。图图 10.4.2多倍压整流电路多倍压整流电路10.5硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路10.5.1稳压电路的主要指标稳压电路的主要指标整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因：整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因：负载变化；负载变化；电网电压波动。电网电压波动。一、内阻一、内阻 Ro二、稳压系数二、稳压系数 Sr10.5.2硅稳压管的伏安特性硅稳压管的伏安特性 O图图 10.5.1硅稳压管的伏安特性硅稳压管的伏安特性在在反反向向击击穿穿区区，流流过过稳稳压压管管的的电电流流发发生生很很大大变变化化，两两端端电电压压基基本本不变。不变。10.5.3硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路一、电路组成和工作原理一、电路组成和工作原理稳压原理：稳压原理：1.UI 不变，不变，RL 减小减小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不变基本不变2.RL 不变，不变，UI 升高升高UIUOIZURUO=UI-UR基本不变基本不变UOUO图图 10.5.2二、内阻和稳压系数的估算二、内阻和稳压系数的估算1.内阻内阻 Ro2.稳压系数稳压系数 Sr当当 rZ RL，rZ uA 时时，uB=+UOPP，调调整整管管饱饱和和导导通通，iE 向向负负载提供电流，并将能量储存在电感的磁场中；载提供电流，并将能量储存在电感的磁场中；当当 ut uA 时时，uB=-UOPP，调调整整管管截截止止，iE=0，电电感感释放能量，产生的电流流过负载和二极管。释放能量，产生的电流流过负载和二极管。图图 10.8.2结结论论：调调整整管管处处于于开开关关状状态态，发发射射极极电电位位是是高高低低交交替替的的脉脉冲冲波波形形，经经 LC 滤滤波波电电路路后后，负负载载上上得得到到较较平平滑滑的的输输出电压互感器出电压互感器 uO。脉冲波形的占空比。脉冲波形的占空比。图图 10.8.3图图 10.8.2 电路的波形图电路的波形图10.9可控整流电路可控整流电路10.9.1晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性一、结构与符号一、结构与符号图图 10.9.2晶闸管的结构和符号晶闸管的结构和符号阳极阳极阴极阴极控制极控制极二、工作原理二、工作原理图图 10.9.41.控控制制极极不不加加电电压压，无无论论在在阳阳极极与与阴阴极极之之间间加加正正向向或或反反向向电电压压，晶晶闸闸管管都都不不导导通。通。称为阻断称为阻断2.控控制制极极与与阴阴极极间间加加正正向向电电压压，阳阳极极与阴极之间加正向电压，晶闸管与阴极之间加正向电压，晶闸管导通导通。NPNPNPIG1 2IG1IG图图 10.9.3结论：结论：晶晶闸闸管管由由阻阻断断变变为为导导通通的的条条件件是是在在阳阳极极和和阴阴极极之之间间加正向电压时，再在控制极加一个正的触发脉冲；加正向电压时，再在控制极加一个正的触发脉冲；晶闸管由导通变为晶闸管由导通变为阻断的条件是减小阳极电流阻断的条件是减小阳极电流 IA。晶闸管导通后，管压降很小，约为晶闸管导通后，管压降很小，约为 1 V 左右。左右。三、伏安特性和主要参数三、伏安特性和主要参数1.伏安特性伏安特性OUAKIAUBOABCIHIG=0正正向向阻阻断断特特性性：当当 IG=0，而而阳阳极极电电压压不不超超过过一一定定值值时时，管管子子处于阻断状态。处于阻断状态。UBO 正向转折电压正向转折电压正正向向导导通通特特性性：管管子子导导通通后后，伏伏安安特特性性与与二二极极管管的的正向特性相似。正向特性相似。IH 维持电流维持电流当当控控制制极极电电流流 IG 0 时时，使使晶晶闸闸管管由由阻阻断断变变为为导导通通所所需的阳极电压减小。需的阳极电压减小。IG 增大增大反向特性反向特性：与二极管的反向特性相似。：与二极管的反向特性相似。UBR图图 10.9.6晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性2.主要参数主要参数 断态重复峰值电压断态重复峰值电压 UDRM 反向重复峰值电压反向重复峰值电压 URRM 额定通态平均电流额定通态平均电流 IT 额定通态平均电压额定通态平均电压 UT 维持电流维持电流 IH：控制极触发电压控制极触发电压 UGT 控制极触发电流控制极触发电流 IGT10.9.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路+-uG在在 u2 正正半半周周，当当控控制制极极加加触触发发脉冲，脉冲，VT1 和和 VD2 导通；导通；在在 u2 负负半半周周，当当控控制制极极加加触触发发脉冲，脉冲，VT2和和 VD1 导通；导通；：控制角；：控制角；：导电角：导电角一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理图图 10.9.7图图 10.9.8二、电路参数的估算二、电路参数的估算即：即：输出电压平均值：输出电压平均值：输出电流平均值：输出电流平均值：晶闸管承受的最大反向电压：晶闸管承受的最大反向电压：0 6012018000.40.81.0UO(AV)/U2图图 10.9.910.9.3单结管触发电路单结管触发电路 对触发电路的要求：对触发电路的要求：(1)触发时，能提供足够的触发脉冲电压和电流。触发时，能提供足够的触发脉冲电压和电流。(2)触发电路的漏电压不超过触发电路的漏电压不超过 0.25 V。(3)触发脉冲的前沿时间小于触发脉冲的前沿时间小于 10 s。(4)触发脉冲要有足够的宽度。一般要求大于触发脉冲要有足够的宽度。一般要求大于 20 s。(5)控制角的范围接近或大于控制角的范围接近或大于 150。(6)触发电路必须与主电路同步。触发电路必须与主电路同步。一、单结管的结构及特性一、单结管的结构及特性N 型硅片型硅片P 区区PN 结结eb1b2单单结结晶晶体体管管又又称称为为双双基基极极晶晶体管。体管。(a)结构结构(b)符号符号等效电路等效电路图图 10.9.10单结管的结构及符号单结管的结构及符号特性：特性：+-UA+-UD+-UEB1+-UBB分压比分压比OUEB1IEAPVBIPUP截止区截止区负阻区负阻区饱和区饱和区峰点峰点UP：峰点电压：峰点电压IP：峰点电流：峰点电流谷点谷点UV：谷点电压：谷点电压IV：谷点电流：谷点电流图图 10.9.11(a)图图 10.9.11(b)二、单结管的脉冲发生电路二、单结管的脉冲发生电路图图 10.9.12单结管的脉冲发生电路单结管的脉冲发生电路三、单结管的触发电路三、单结管的触发电路图图 10.9.14图图 10.9.15