第4章直流稳压电源

1、功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性uD2uD4 uouD t tRLu2iouo1234ab+ + 动画动画u2t U2U2U2 uD1uD3 uouD t tRLu2iouo1234ab+ + +动画动画u2t

2、 U2U2U2 LLRURUI29.0oo21.110.9ooUUUUttdUUO9.0)(sin21022RM22UU22mo1(sin ) d 1.11IIttI2Do10.452LUIIR例例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻，负载电阻 RL = 50 ，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。试求变压器的变比和容量，并选择二极管。A 121DOIIV 1722DRMUU21001110.90.9OUUV取取2110%122UUVARUILOO250100解解：81122220 .K 变变比比

3、 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A变压器副边电压变压器副边电压 U 122 V 可选用二极管可选用二极管2CZ56E，其最大整流电流为，其最大整流电流为3A，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为300V。uo+_u+_RLD2D4 D1D3当当D2或或D4断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导导通，负载中有电流通，负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o= =u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截止，负载中无电流通截止，负载中无电流通过，负载两端

4、无电压，过，负载两端无电压， uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oo 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流导通，电流经经D1、D4或或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因而造成电源短路，电流很大，因此变压器及此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。 则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3例例3：变压器付边电：变压器付边电压最大值压最大值 大于电大于电池电压池电压 ，试画，试画出出 及及 的波形。

5、的波形。uGBUouoi 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。其中既有直流成份又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电滤波电路利用储能元件电容两端的电压压(或通过电感中的电流或通过电感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 滤掉整流滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。到平滑输出电压波形的目的。 方法：方法：将电容与负载将电容与负载RL并联并联( (或将电感与负载或将电感与负载RL串串联联) )。 u2 uC时，二极管导通，时

6、，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici= uC 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 动画动画uo+_u+2D2D4 D1D3RLuoU2U2u2 tO tO22UUDRM25)(3LTCR 一一般般取取 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U2 ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U2 （半波）半波）22U 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平

7、直的输出电压二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 22UUDRM 未加未加 加电容滤波后，只有在电容充电时，二极管加电容滤波后，只有在电容充电时，二极管才导通，因此才导通，因此 。RLC 值越大，值越大，滤波效果越好，滤波效果越好， RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。iD tuoU2 tOO有电容有电容滤波滤波 无电容滤波无电容滤波0 oIO 滤波电容选定后，输出电压平均值与输出电流滤波电容选定后，输出电压平均值与输出电流平均值的关系称为平均值的关系称为输出特性输出特性。Uo曲线表明

8、，电容曲线表明，电容C越越大，电路带负载能力大，电路带负载能力越强，滤波效果越好；越强，滤波效果越好；但负载变化较大时，但负载变化较大时，输出性能变差。输出性能变差。 电容滤波电路简单，输出电压平均值高，适用电容滤波电路简单，输出电压平均值高，适用于负载电流较小，负载变化也较小的场合。于负载电流较小，负载变化也较小的场合。例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 3525222D

9、RMUU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 2 . 1O2UU可选用二极管可选用二极管2CZ53CIOM =300mA UDRM =100V 例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 200 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器

10、F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器L uRLuo+输出电压平均值：输出电压平均值：20.9oUUL uRLuo+C 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，滤波器更好，但二极管的冲击但二极管的冲击电流较大。电流较大。 比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小、成本低。成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UI = UR + UOUO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本

11、不变基本不变UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路UO = UZ IR = IO + IZ UI = UR + UOUIUZUI UO UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIzZMOOIMmin IIRUU (1) 电路输入电压的选择：电路输入电压的选择： UI = (2 3) UO(3) 限流电阻的选择限流电阻的选择 RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin(2) 稳压管的选择稳压管的选择UZ = UO IZM= (1.5 5) IOmaxUi

12、TR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。路和调整元件四部分组成。调整调整元件元件比较比较放大放大基准基准电压电压取样取样电路电路 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压压UO 升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。压电路。UITR2UZRLUO +

13、R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R Z3212BO)(1URRRRUU UiTR3UZRLUO +R4+UB+DZ+Uf+R12R2R 由此式可以求出由此式可以求出Uo的最小值和最大值。的最小值和最大值。单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX

14、 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端 输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器） 不需要外接元件不需要外接元件 内部有过热保护内部有过热保护 内部有过流保护内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。 ( 反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波反映当负载电流和环境温度不变时，电网

15、电压波动对稳压电路的影响动对稳压电路的影响, ,即单位输出电压变化量与输入电即单位输出电压变化量与输入电压变化量的比值。压变化量的比值。0 0 o 100oo TIIU% UUUS ( 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时化时( (从零到最大值从零到最大值) )输出电压保持稳定的能力，即稳输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。压电路的带负载能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%(3) 输出电压输出电压 UO (5) 最大输入电压最大输入电压 UiM (6) 最大功耗最大功耗 PM OMOI

16、MM)(IUUP (4) 最大输出电流最大输出电流 IOM 输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO= I2 + ICCOW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+ 电阻电阻R的作用是使的作用是使功率管在输出电流功率管在输出电流较大时才能导通较大时才能导通 W117 、

17、 W217 、 W317是三端可调正输出电压是三端可调正输出电压集成稳压器，集成稳压器，W137 、 W237 、 W337是三端可调是三端可调负输出电压集成稳压器负输出电压集成稳压器。W1172313为输入端，为输入端，2为输出端，为输出端，1为调整端为调整端。W137231)V1(25112ORR.U 流过调整端电流流过调整端电流 100 A，在要求不高的场合它，在要求不高的场合它在在R2上的压降可以忽略上的压降可以忽略COW117CiUi+_+_UO321 AdjR1R2240 1F0.1F例例1：整流滤波电路如图所示，二极管为理想元件，整流滤波电路如图所示，二极管为理想元件，已知负载电

18、阻已知负载电阻RL=400，负载两端直流电压，负载两端直流电压Uo=60V，交流电源频率交流电源频率f=50Hz。要求：。要求：(1)在下表中选出合适在下表中选出合适型号的二极管；型号的二极管；(2)计算出滤波电容器的电容及所承计算出滤波电容器的电容及所承受的最大电压。受的最大电压。变压器副边电压变压器副边电压260501.21.2oUUV负载电流负载电流 600.15150400ooLUIAmAR流过二极管的电流流过二极管的电流 1507522oDIImA所承受的最大反向电压所承受的最大反向电压 222 5070.7RMUU所以应选择所以应选择2CZ52C(100mA,100V)2CZ52C(100mA,100V) 52LTR C 55 0.0212522 400LTCFR电容的耐压电容的耐压222 5070.7RMUU例例2：下图所示整流滤波稳压电路中，已知下图所示整流滤波稳压电路中，已知R=500，负载，负载RL=1K，稳压管稳