chp_18(预览版)

1、(1-0)第十八章第十八章 直流稳压电源直流稳压电源(18-1)第十八章第十八章 直流稳压电源直流稳压电源 18.1 整流电路整流电路 18.2 滤波器滤波器 18.3 直流稳压电源直流稳压电源(18-2)u整流变压器整流变压器: 将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流变为合适的交流电压电压u2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u整流电路整流电路: 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。u滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压u3

2、转转变为平滑的直流变为平滑的直流电压电压u4。u稳稳压电路压电路: 清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持保持输出电压输出电压uo的稳定。的稳定。概概 述述(18-3)整流电路任务整流电路任务：把交流电压转变为直流脉动电压。把交流电压转变为直流脉动电压。常见的小功率整流电路有单相半波、全常见的小功率整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。波、桥式和倍压整流等。为分析方便起见，常将二极管作理想元件处为分析方便起见，常将二极管作理想元件处理，即认为二极管的正向导通电阻为零，反向理，即认为二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。电阻为无穷大。18.1 整流电路整流电路

3、(18-4)18.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路u2 0 时，二极管时，二极管导通。导通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正忽略二极管正向压降：向压降： uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2RLD4A输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2tt桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLuoAB(18-10)(4) uo

4、平均值平均值Uo： Uo= 0.9U2(1) 输出电压波形：输出电压波形：(2) 二极管上承受的最高电压：二极管上承受的最高电压：22UURMtuo(3) 二极管上的平均电流：二极管上的平均电流：2/ LDIIu1u2TD4D2D1D3RLuo(18-11) 输出直流电压高；输出直流电压高； 脉动较小；脉动较小； 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； 电源变压器得到充分利用。电源变压器得到充分利用。 由于单相桥式整流电路应用普遍，由于单相桥式整流电路应用普遍，现已生产出集成硅桥堆，只有输入交现已生产出集成硅桥堆，只有输入交流和输出直流引线。减少了接线，提流和输出直流引线

5、。减少了接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。高了可靠性，使用起来非常方便。(5) 桥式整流电路的优点：桥式整流电路的优点：u2uL+ (18-12) 整流电路的主要参数整流电路的主要参数 1. 整流输出电压平均值（整流输出电压平均值（Uo）：）：例：全波整流输出电压例：全波整流输出电压 Uo的平均值为的平均值为: 0.9U2ootuU20d21一、整流输出电压的平均值与脉动系数一、整流输出电压的平均值与脉动系数整流输出电压的平均值整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系和输出电压的脉动系数数S是衡量整流电路性能的两个主要指标。是衡量整流电路性能的两个主要指标。(18-13)S定义定义：整流

6、输出电压的基波峰值整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均与平均值值Uo之比。之比。2. 脉动系数脉动系数6703222324221.UUUUSomo用傅氏级数对全波整流的输出用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得分解后可得:)6cos3544cos1542cos342(22tttUuo(18-14) 平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流是选择整流管的主要依据。管的主要依据。 LLDRU.II24502122UURM例例：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流通。因此，流过每只整流

7、二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半。是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：二、平均电流与反向峰值电压二、平均电流与反向峰值电压(18-15)例：例：已知：电路采用单相桥式整流。已知：电路采用单相桥式整流。 U1 = 380V， UO = 110 V， RL=80。 试问：试问：1. 如何选用二极管？如何选用二极管？ 2. 整流变压器的变比及容量。整流变压器的变比及容量。P152：例：例 18.1.2解答，请上课仔细听！解答，请上课仔细听！(18-16)几种常见的整流电路几种常见的整流电路小小 结结请见书：请见书：P156 157重点

8、：单相半波、单相桥式重点：单相半波、单相桥式(18-17)滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点: 电容与负载电容与负载 RL 并联，并联，或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压原理原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压（或通两端的电压（或通过过电感电感中的电流）不能突变的特性中的电流）不能突变的特性, 滤滤掉掉整流电路输出电压中的整流电路输出电压中的交流成份交流成份，保留保留其其直流成份直流成份，达到平滑输出电压，达到平滑输出电压波形的目的。波形的目的。18.2 滤波电路滤波电路(18-18)18.2.1 电容

9、滤波器电容滤波器以单向半波整流电容滤波为例进行分析，以单向半波整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。其电路如图所示。一、滤波原理一、滤波原理单相半波整流电容滤波电路单相半波整流电容滤波电路+C+aDuoubRLio(18-19)ici= uC uoU2U2u tO tOiD tO+C+aDuoubRLiou uC ： D管导通，管导通，电源在给电源在给负载负载 RL 供电的同时也供电的同时也给电容充电给电容充电，uC增加。增加。 uo= uC UU22DRM (18-20)2)53(TCRL(T: 电源电压的周期电源电压的周期)估算估算: Uo= U2 （半波）（半波） Uo= 1.2U2

10、 （全波）（全波） 二、电容滤波电路的特点二、电容滤波电路的特点(1) RLC 越大越大 输出电压输出电压 Uo越大越大(2) 流过二极管瞬时电流很大。流过二极管瞬时电流很大。RLC 越大越大 输出电压输出电压 Uo 越高越高 负载电流平均值越大负载电流平均值越大 ; 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 整流管整流管 iD 的峰值电流越大的峰值电流越大选管：选管：IOM=（23）ID (18-21) 输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻 RL 或或 C 的变化而改变的变化而改变, Uo 和和S 也随之改变。也随之改变。如如: RL 愈小愈小 IL 越大越大, Uo下降多下降多, S 增大。增

11、大。结论：结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。电流较小且负载变动不大的场合。(3) 输出特性输出特性(外特性外特性)Uo电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20Io(18-22)例：例：已知：一单相桥式电容滤波整流电路。已知：一单相桥式电容滤波整流电路。 f = 50Hz， Uo = 30 V， RL= 200。 试问：试问： 如何选用整流二极管及滤波电容器？如何选用整流二极管及滤波电容器？P161：例：例 18.2.1解答，请上课仔细听！解答，请上课仔细听！(18-23)u2u1LuoCRLuo118.

12、2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器(LC滤波器滤波器) 一、滤波原理一、滤波原理对直流分量对直流分量: XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。 在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。(18-24)二、适用范围二、适用范围适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的场合，高频时更合适。场合，高频时更合适。在电流较大、负载变动较在电流较大、负载变动较大、且对输出电压脉动要求不太高的场合，可去大、且对输出电压脉动

13、要求不太高的场合，可去除电容，采用电感滤波。除电容，采用电感滤波。缺点：电感铁芯笨重，体积大，易造成输出缺点：电感铁芯笨重，体积大，易造成输出电压下降。电压下降。u2u1LuoCRLuo1(18-25)一、一、 型型LC滤波电路滤波电路u2u1LuoC2RLuo1C1 如果要求输出电压的脉动更小，可采用如果要求输出电压的脉动更小，可采用 型型LC 滤波器。其滤波器。其滤波效果比滤波效果比LC滤波器好滤波器好，输，输出电压也有提高，但整流管的冲击电流较大。出电压也有提高，但整流管的冲击电流较大。18.2.3 型滤波器型滤波器(18-26)uoRu2u1C1C2uo1 RL二、二、 型型RC滤波电

14、路滤波电路 为经济起见，为经济起见，L 可用可用 R 替代，从而构成替代，从而构成 型型 RC 滤波器。滤波器。R 越大，越大，C2 越大，滤波效果越越大，滤波效果越好。此电路好。此电路主要适用于负载电流较小、要求主要适用于负载电流较小、要求输出电压脉动很小的场合输出电压脉动很小的场合。(18-27)18.3 直流稳压电源直流稳压电源 由于经整流、滤波以后的由于经整流、滤波以后的输出电输出电压压往往还会往往还会随交流电源电压的波动、随交流电源电压的波动、负载的波动而变化负载的波动而变化，因此在要求高的，因此在要求高的场合还需进行稳压。场合还需进行稳压。(18-28)稳压管稳压管稳压电路稳压电路

15、讨论讨论重点重点电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只用于提供基准用于提供基准电压，不作电电压，不作电源使用。源使用。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做介这里不做介绍。绍。线性线性稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路 (小功率设备小功率设备)(18-29)原理：原理：因稳压管电流在较大范围内变化时，其端电压因稳压管电流在较大范围内变化时，其端电压 基本保持不变，故它可起到电流调节作用。基本保持不变，故它可起到电流调节作用。U变，变，RL不变不变: Ui UO IZ UR

16、UO 1. RL变，变，U不变不变: RLUO IZ IO UO选管原则：选管原则： UZ = UO ，IZM = ( 1.55 )IOM UI = ( 23 )UO CDRRUoUi + -+-ZLIIoZ18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路(18-30)+-+URRDRUR+-R12ZLOFZU + -+-+URRDRUR+-R12ZLOFZU + -反相输入反相输入同相输入同相输入ZFOURRU1ZFOURRU)1 (118.3.2 恒压源恒压源(18-31)+-+-RRRRRRUUUUUUDCEIZZ3111212OOLfIB18.3.3 串联型稳压电路串联型稳压电路 为扩大运放

17、输出电流范围，可将同相输入为扩大运放输出电流范围，可将同相输入恒压源的输出端接至大电流晶体管的基极，并恒压源的输出端接至大电流晶体管的基极，并从发射极输出，如此构成了串联型稳压电路。从发射极输出，如此构成了串联型稳压电路。(18-32)原理：原理： UOUf UB IC UCE UO +-+-RRRRRRUUUUUUDCEIZZ3111212OOLfIBO21211221ZURRRRRU调整管：调整管： UO变化量变化量经运放放大经运放放大后可调整晶后可调整晶体管的体管的UCE ，以达稳压目以达稳压目的。的。引入引入负反馈负反馈分析关键分析关键(18-33)随着半导体工艺的发展，现在已生产并广

18、泛应随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有源只有输入，输出和公共引出端输入，输出和公共引出端，故称之为，故称之为三端集三端集成稳压器成稳压器。常用的常用的W7800系列系列三端集成稳压器，其内部也三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路，且附有短路和过热保护是串联型晶体管稳压电路，且附有短路和过热保护环节。环节。18.3.4 集成稳压源集成稳压源(18-34)1端端: 输入端输入端2端端: 公共端公共端3端

19、端: 输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 输入端输入端3端端: 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形123(18-35)注：型号后注：型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。三端集成三端集成稳压器稳压器固定式固定式可调式可调式正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX集成稳压电源的分类集成稳压电源的分类(18-36) 一、输出为固定电压的电路一、输出为固定电压的电路应用电路应用电路注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图CoW7800CIUI+_Uo1320.11 F1FCI：可抵消：可抵消输入线较输入线较长时的电长时的电感效应，感效应，防