第9章 直流稳压电源
本章基本内容、教学要点及能力培养目标
本章主要介绍了从交流电变成直流电所需要的各种电路的基本组成和工作原理。包括将交流电变成直流电的整流电路、减小整流后电压脉动成份的滤波电路、克服由于电网电压和负载波动使输出电压不稳定的稳压电路；并从实用的角度介绍了三端稳压器；最后介绍了开关稳压电源的组成和工作原理。
学习本章之后，要求要掌握二极管整流电路、滤波电路的工作原理，了解单相直流稳压电源的主要性能指标，熟悉串联稳压电源，集成稳压电源和开关型电源的组成和工作原理。要能独立地设计、安装、测试制作一简单的直流稳压电源。 本章要讨论的问题
● 二极管半波、桥式和全波整流电路中，对二极管的参数要求有什么不同？ ● 倍压电路的工作原理是什么？ ● 滤波电路的工作原理是什么？ ● 直流稳压电源有哪些主要的性能指标？ ● 串联稳压电源有哪几部分组成？
● 如何将50Hz、220V的交流电压变为一个为12V的直流电压？主要步骤是什么？ ● 对于一般直流电源，若不小心将其短路了，则一定会使电源损坏吗？ ● 线性电源和开关型电源有什么区别？
9.1 二极管整流电路
重点内容
1、单相桥式整流电路的电路组成和工作原理； 2、单相桥式整流电路的分析、计算。 难点内容
单相桥式整流电路的分析、计算。 课堂提问和讨论解答
T9.1.1 简述单相半波整流电路的工作原理。画出其负载上的输出电压波形。
解答：单相半波整流电路如图9.1.1（a）所示，在输入信号的正半周，整流二极管D正偏导通，负载RL中有电流流过；在输入信号的负半周，整流二极管D反偏截止，负载RL中没有电流流过。由于流过负载的电流和加在负载两端的电压为只有半个周期的正弦波，故称
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半波整流。电路的对应工作波形如图9.1.1（b）所示。
T9.1.2 简述单相全波整流电路的工作原理，画出其输出电压的波形。
解答：纯电阻负载的全波整流电路如图9.1.2（a）所示，实际上它是由两个半波整流电路组成的。其中Tr为次级带有中心抽头的电源变压器，故加到两个二极管D1、D2的次级电压大小相等、相位相反。当v2为正半周时，D1导通而D2截止，vO＝v2，iO＝iD1＝vO/RL，iD2＝0。当v2为负半周时，D1截止而D2导通，vO＝－v2，iO＝iD2＝vO/RL，iD1＝0。因此 iO＝iD1＋iD2为单向脉动直流电流，vO＝｜v2｜为单向脉动直流电压。v2、vO、iO和vD1的对应波形如图9.1.2（b）所示。
图9.1.2 全波整流电路 （a）电路图 （b）波形图 图9.1.1 单相半波整流电路及波形图
（a）电路图 （b）波形图
T9.1.3 简述单相桥式整流电路的工作原理，画出其输出电压的波形。
解答：利用整流二极管的单向导电性及一定的电路连接（半波或全波整流），将极性和瞬间值均作周期性变化的交流电，变换成瞬时值随时间变化，但极性不变的单向脉动直流电，两者最根本的区别在于交流电在一个周期中的平均值为零，即不含直流分量，而单向脉动直
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流电在一个周期中的平均值即直流分量VO(AV) ≠0。图9.1.3（a）是最常用的单相桥式整流电路，图中的电源变压器将电网电压变换成所需的整流电压v2；四个二极管作为整流元件，接成电桥形式，将交流电压变换为单方向的脉动直流电压；RL是负载电阻，其两端的电压为vO ，单相桥式整流的简化电路如图9.1.3（b）所示。
(a)
图9.1.3 单相桥式整流电路 （a）原理电路 （b）简化电路
(b)
设电源变压器副边电压为v2＝V2msin?t，其波形如图9.1.4所示，在v2正半周时，变压器副边绕组a端电位高于b端电位，二极管D1 、D3受正向电压而导通，D2 、D4受反向电压而截止。此时电流由a 端流出，经D1 、RL、D3回到b端，负载上得到上正下负的半波电压，且vO＝v2；流过电阻上的电流iO＝i1，其电压、电流波形如图9.1.4中所示。
在v2负半周时，变压器副边绕组b端电位高于a端电位，二极管D2 、D4受正向电压而导通，D1 、D3受反向电压而截止。此时电流由b 端流出，经D2 、RL、D4回到a端，负载上仍得到上正下负的半波电压，且vO＝－v2；流过电阻上的电流iO＝i2，其电压、电流波形如图9.1.4中所示。
可见，变压器副边交流电压的极性虽在不停地交替变化，但负载RL上电压的极性总是上正下负不变的单向脉动直流电，如图9.1.4中所示。
T9.1.4 说明单相半波、全波和桥式整流电路的区别、联系和特点。
图9.1.4 桥式整流波形图
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电子教案-《模拟电子技术》(王连英)电子教案、习题解答-第9章 电子课件
