直流稳压电源(4)ppt课件

1、18.2 滤波器滤波器18.3 直流稳压电源直流稳压电源18.1 整流电路整流电路第第1818章直流稳压电源章直流稳压电源功能：把交流电压变成稳定的大小合适功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1t uDO u 负半周，负半周，VaVb，二极，二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止 。uouD t tuD1uD3 ut U2U2U2 4. 参数计算参数计算LLRURUI9 . 0oo o21DII UU2DRM o11. 1 d) sin(2122mIttII ) d( sin21ttU U0.9 oU (1) 输出直流电压高；输出直流电压高； (2

2、) 脉动较小；脉动较小； (3) 二极管承受的最大反向电压较低；二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。电源变压器得到充分利用。 目前，半导体器件厂已将整流二极目前，半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，制成单相及三相整流管封装在一起，制成单相及三相整流桥模块，这些模块只有输入交流和输桥模块，这些模块只有输入交流和输出直流引线。减少接线，提高了可靠出直流引线。减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。性，使用起来非常方便。V 1119 . 01009 . 0o UU A122121oD IIV 17212222DRM UU A250110Loo RUI 考虑到变压器副绕

3、组及二极管上的压降，变压器考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压一般应高出副边电压一般应高出 5%10%，即取，即取 U = 1.1 111 122 V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。81122220 .K 变比变比 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 变压器副边电压变压器副边电压 U 122 V A1D IV 172DRM U 可选用二极管可选用二极管

4、2CZ11C，其最大整流电流为，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为300V。uo+_u+_RLD2D4 D1D3 uo u 2 34tt234oo 如果如果D2D2或或D4D4接反接反 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1D1、D4D4或或D2D2、D3D3导通，电流导通，电流经经D1D1、D4D4或或D2D2、D3D3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D1D1、D4D4或或D2D2、D3D3将被烧坏。将被烧坏。 如果如果D2D2或或D4D4因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2D2或或D

5、4D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1D1或或D3D3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 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o 三相变压器原绕组接成三三相变压器原绕组接成三角形，副绕组接成星形角形，副绕组接成星形共阳极组共阳极组共阴极组共阴极组 在在 t1 t2 期间期间共阴极组中共阴极组中a点电位最高，点电位最高，D1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中b点电位最低，点电位最低，D4 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uoua ub uC2 t

6、uoott1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9 在在 t2 t3 期间期间共阴极组中共阴极组中a点电位最高，点电位最高，D1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中c点电位最低，点电位最低，D6 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uoua ub uC2 t t1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uoto 在在 t3 t4 期间期间共阴极组中共阴极组中b点电位最高，点电位最高，D3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中c点电位最低，点电位最低，D6 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io C

7、bau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uoua ub uC2 t t1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uoto 在在 t4 t5 期间期间共阴极组中共阴极组中b点电位最高，点电位最高，D3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中a点电位最低，点电位最低，D2 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uoua ub uC2 t t1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uotot1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uoto D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+ o变压器

8、副边电压变压器副边电压负载电压负载电压uoua ub uC2 t LL34. 2oRURUI o31DII UU23DRM ) )d(30 sin(231ab26ttU UU2.34 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。 滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电滤波原理：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, , 滤掉整滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份

9、，达到平滑输出电压波形的目的。达到平滑输出电压波形的目的。 方法：将电容与负载方法：将电容与负载RLRL并联并联( (或将电感与负载或将电感与负载RLRL串联串联) )。 u uC时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，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 。 u uC时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，放电，uC按指数规律下降，按指数规律下降， uo= uC 。+Cici +aDuoubRLio= 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 。UU22DRM uoU2U2u tO

10、tO25)(3LTCR 一般取一般取(1) (1) 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UoUo与放电时间与放电时间 常数常数RLCRLC有关。有关。 RLC 越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢 输出电压的平均值输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）（半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压有电容滤波有电容滤波 无电容滤波无电容滤波0.45U UooIO 结论结论 采用电容滤波时，输出电采用电容滤波时，输出电压受负载变化

11、影响较大，即压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。带负载能力较差。 因此电容滤波适合于要求因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。小且负载变化较小的场合。 RLC RLC 越大越大O O 越高，越高，IO IO 越大越大整流二极管导通时间越整流二极管导通时间越短短 iD iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。uoU2 tOiD tO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

12、及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：1. 选择整流二极管选择整流二极管25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA URWM =50V 例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频例：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 = 50S 05

13、. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器L uRLuo+C LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。的场合，用于高频时更为合适。 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，滤波器更好，但二极管的冲但二极管的冲击电流较大。击电流较大。 比比 形形 LC 滤波器的体积滤波器的体积小、成本低。小、成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLuo+C2+C1 R 愈大，愈大

14、，C2愈大，滤波效果愈好。但愈大，滤波效果愈好。但R 大将使直大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。出电压脉动很小的场合。交直流收扩两用机电源交直流收扩两用机电源N1N3C20.047FD2D3D4D12CZ12A4N2FU23A2000F/50V+C124VFU11A直流直流24V交流交流220V 如图电源输出电如图电源输出电压为压为24V, 电流为电流为1.8A。变压器副绕组变压器副绕组N3 的电的电压约为压约为20V, C2起抑制起抑制高频干扰作用；副绕高频干扰作用；副绕组组N2的电压为的电压为5.5V，供照

15、明指示灯用。直供照明指示灯用。直流流 24V电池的极性可电池的极性可任意接入。任意接入。UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL(IO) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 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 + IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIzZMOOIMmin IIRUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) U

16、I = (2 3) UO(4) RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin 由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。UORFR2R1+ RL+UZRDZ+UUORFR2R1+ +RLRDZ+UZ+U反相输入恒压源反相输入恒压源同相输入恒压源同相输入恒压源ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改变改变 RF 即可调节恒压源的输出电压。即可调节恒压源的输出电压。UiTR2UZRL UO +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、

17、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 UO 升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UOUf UB UOIC UCE 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。UITR2UZRL UO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R Z211BO)(1URRRUU 输出电压输出电压UiTR2UZRL UO +R3+

18、UB+DZ+Uf+R11R 1R 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。1. 分类分类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 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

19、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 输出电压容差为输出电压容差为 4% (1) 电压调整率电压调整率SU(稳压系数稳压系数) 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，电网电压波动对稳压电路的影响。动对稳压电路的影响。0 0 o 100oo TIIU% UUUS (2) 电流调整率电流调整率SI 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化反映当输入电压和环境