第4章直流稳压电源

1、滤波滤波电路电路整流整流电路电路稳压稳压电路电路负负载载变压变压器器交流交流电源电源各部分电路输出波形各部分电路输出波形uo to to to to 2 3 uou2u2u1uDioioRLT 2 3 2U22U22U2Im 2 2 3 3 uDDu2正正半周半周负负uO t0 t t t 2 3 uOu2u2u1uDuDiOiODRLT 2 3 2U22U22U2Im 2 2 3 3 UO=0.45U2 ,IO=UORL =0.45U2RLID= IO ,UDRM=2U2U2=2.22 UOI2= Im2 ,I2=1.57 IO ,IO=Im ,000D1和和D3导通导通, ,D2和和D4截

2、止截止( (相当于开路相当于开路) )u2Tu1RLuoio+由变压器由变压器 T 和二极管和二极管 D1 D4 及负载及负载 RL 组成。组成。D4D3D2D1D2 和和 D4导通导通, , D1和和 D3 截止截止( (相当于开路相当于开路) ) u2Tu1RLD4D3D2uoioD1+ to to to to 2 3 2 3 2U22U22U2Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2UO = 0.9U2 ,0.9U2RLIO=UORL=UDRM =2U2 ,IO= 0.9I2 ,I2 = 1.11 IO , U2 =1.11 UO选用二极管的依据是选用二极管的依据是:ID 应小于应

3、小于IF (最大整流电流）最大整流电流）UDRM应小于应小于UR (最高反向工作电压最高反向工作电压)uOu2uDiOID = IO12二极管导通时给电容充电二极管导通时给电容充电, ,二极管截止时电容向负载放电二极管截止时电容向负载放电 u2Tu1RLD1D4D3D2uoioCuC滤波后输出电压滤波后输出电压 uo 的波形变得平缓的波形变得平缓, ,平均值提高。平均值提高。u2Tu1RLD1D4D3D2uOiOCuCtiDuO2U20tt1t4t3t22U2IO UO0.9U20.45U2全波整流电容滤波电路的外特性全波整流电容滤波电路的外特性 TUO =1.2U2RLC (35)200Tu

4、ou2RLL tUououo、oioi 2 3 u1uoIo外特性外特性0.9U2uo电感电感L L越大，滤波效果越好。越大，滤波效果越好。RLLC 滤波电路输出电压波形更为平滑，滤波电路输出电压波形更为平滑，滤波效果较好。滤波效果较好。Tuou2iou1L CTRL(1) CLC滤波器滤波器(2) CRC滤波器滤波器uou2iou1LC2C1TRLuou2iou1C2C1RTRLCUiRIRUZIZDZuou2iou1当负载不变，电网电压变化，如当负载不变，电网电压变化，如u2升高，有：升高，有：u2 Ui Uo(=UZ) IZ IRUo _UR Ui=UR+UO（1）在稳压电路中，稳压管通

5、常为反接；）在稳压电路中，稳压管通常为反接；（2）使用稳压管时必须串联电阻。）使用稳压管时必须串联电阻。UZ= UO IZmax 2 3 IOmax选择时要注意留有充分的余量选择时要注意留有充分的余量UoUi由四个环节组成由四个环节组成复合管复合管RLUOUiIOT1UZR3DZN+T2运放运放利用三极管利用三极管 T1 和和 T2 构成复合管构成复合管扩大输出电流；扩大输出电流；利用运放利用运放 N 提高稳压电路灵敏度和温度稳定性。提高稳压电路灵敏度和温度稳定性。R1R2RPUiUO21CW7800CW79001+23_2_31金属壳封装引脚金属壳封装引脚正输出正输出负输出负输出Uo = 1

6、2VCW7812123Co+UiCi可根据需要可根据需要, 选用选用CW78XX, 则则 Uo = XX V。CW7915CW7815CO+15V15VUO1选用不同稳压值的选用不同稳压值的 78XX 和和 79XX, 可构成可构成同时输出不对称正、负电压的稳压电路同时输出不对称正、负电压的稳压电路。UiUO1CiCOCiUoCW7812+3UiCiCODZUZR输出电压输出电压 UO = UXX + UZ UXXUxxCiCo+R1R2CW78UXX此电路既提高了输出电压此电路既提高了输出电压Uo, ,又使又使Uo成为可调成为可调。UoUiCW7800123UiUOCiCORLTIoICI2

7、当负载电流当负载电流 Io 小于稳压器电流小于稳压器电流 I2 = 1 5 时时，三极管三极管 T 截止截止 当负载当负载电流电流 Io I2 时时, , T 导通导通, , R则有则有AGKJ1J2J3AKGPNPN阳极阳极阴极阴极控制极控制极晶闸管是一种晶闸管是一种大功率的半导大功率的半导体器件。其内体器件。其内部结构为：部结构为：四层半导体，四层半导体，三个三个 PN结结。文字符号为文字符号为 TT第第4章章 4.6PNPNKGAA(PNP)(NPN)K GT2T1APNPNP NKG第第4章章 4.6 为了说明晶闸管的导通原理为了说明晶闸管的导通原理, 将晶闸管等效为由将晶闸管等效为由

8、T1 (NPN型型) 和和T2 (PNP型型) 两个三极管联接而成两个三极管联接而成 , 每个每个三极管的基极与另一个三极管的集电极相联。三极管的基极与另一个三极管的集电极相联。 IG+IC2 流入流入T1的基极作再次放大的基极作再次放大, ,如此循环形成强正反馈如此循环形成强正反馈 , , 很快使很快使T1和和T2达到饱和导通。达到饱和导通。 当加入电源当加入电源EA和和EG后后, , 使晶闸管的阳极和控制极均加使晶闸管的阳极和控制极均加正向电压正向电压, ,因而因而T1正偏导通正偏导通, ,IG= IB1, , 而而IC1= 1IB1即是即是 IB2, , EGKGT2T1AREAIG 1

9、IB1 1 2IB1A(PNP)(NPN)KGT2T1第第4章章 4.6 此时此时, , 若去掉触发电压若去掉触发电压, , 晶晶闸管仍可依靠正反馈维持晶闸管导通闸管仍可依靠正反馈维持晶闸管导通, , 控制极失去作用。控制极失去作用。经经PNP管管T2 作进一步放大作进一步放大, , 形成集电极电流形成集电极电流 IC2 = 1 2IB1, ,IB1CBA0IHIU导通导通IG=0IG1IG2阻断阻断UBRIRIG增加增加UBO反向特性反向特性正向特性正向特性UBO 正向转折电压正向转折电压UBR 反向转折电压反向转折电压IG 触发电流触发电流IH 维持电流维持电流阳极和阴极间加阳极和阴极间加

10、正向电压；正向电压；控制极和阴极间加控制极和阴极间加正向触正向触 发电压。发电压。两个条件必两个条件必须同时满足须同时满足第第4章章 4.60IUT2T1GT1T2结构结构双向晶闸管可等效为双向晶闸管可等效为两个反向并联的晶闸两个反向并联的晶闸管管,可实现双向导通。可实现双向导通。伏安特性伏安特性T1T2G符号符号第第4章章 4.6IT2T1 _GiOuOuG t tuOuGuG 触发电压触发电压uO 输出电压输出电压 单相半控桥式整流电路由两单相半控桥式整流电路由两个晶闸管和两个二极管组成。个晶闸管和两个二极管组成。 触发角触发角 导通角导通角iO正半周正半周 T1和和D2导通导通负半周负半

11、周 T2和和D1导通导通D1T1T2D2 t0u2u2RL00第第4章章 4.6u12U2iOuOuG t tRL 触发角触发角 导通角导通角 tu2IO = UO /RLIT = ID= IO/2 ,输出电压、电流平均值输出电压、电流平均值UO = 0.9U221+cos UTRM=UDRM =2U2晶闸管、二极管的电流晶闸管、二极管的电流平均值和最大反向电压平均值和最大反向电压uOuGD1T1T2D2u2iO000第第4章章 4.6u12U2过载能力差！过载能力差！ 使用时必须加入使用时必须加入。将将 并联在晶闸管两端及负载端即是并联在晶闸管两端及负载端即是 一种常用的简单有效的过压保护措

12、施一种常用的简单有效的过压保护措施。RLLDRCRCRCRC第第4章章 4.6发射极发射极EPN 结结N型硅片型硅片B1B2结构结构符号符号EB1 B2EB1B2DRB2RB1A等效电路等效电路第二第二基极基极第一第一基极基极第第4章章 4.6DRB2RB1REUEUBBEEUEUpUVIEIVIPIE2. 当发射结电压当发射结电压UEUP时时, 单结晶体管导通；单结晶体管导通； 若管子导通后若管子导通后UEUV时时, 单结晶体管截止。单结晶体管截止。1. 在点在点P、V之间之间, 单结晶体管呈现负阻特性。单结晶体管呈现负阻特性。第第4章章 4.6充充电电RR2R1C放放 电电 uGuGUBB

13、uGuCUPUV0tt当电容放电至当电容放电至ucUV时时单结晶体管截止单结晶体管截止, ,电容电容重新重新充电充电。当电容充电到当电容充电到ucUp时时,单结晶体管导通单结晶体管导通, ,经经R1放电放电; ;循环往复循环往复,在电阻在电阻R1上形成触发脉冲上形成触发脉冲uG 。0第第4章章 4.6uOucuGuZRLLu1u21u22RpRD3D4D5D6D2DD1T1T2R2R1同步触发：单结晶同步触发：单结晶体管触发电路与晶体管触发电路与晶闸管半控桥式整流闸管半控桥式整流电路由同一变压器电路由同一变压器供电供电 ,可保证可保证uZ与与uO 同时过零。同时过零。调整电位器调整电位器Rp,

14、 可可改变电容改变电容 C 的充电的充电时间常数即调整了时间常数即调整了主电路的控制角主电路的控制角 。(1) 电路组成电路组成第第4章章 4.6DZCR1 t t t tLRpRD uOucuGRLD3D4D5D6D2DD1T1T2R2uZuCuZuGuO(2) 工作波形工作波形第第4章章 4.6u1u21u22DZC t t t t 由工作波形可见：由工作波形可见：当电压当电压uZ过零时，电容过零时，电容放电到零，使每个周期放电到零，使每个周期uC都从零开始充电，因都从零开始充电，因此此uZ在每个半周产生的在每个半周产生的第一个触发脉冲的时间第一个触发脉冲的时间均相同，可保证晶闸管均相同，

15、可保证晶闸管的控制角的控制角 相同。相同。 uCuZuGuO(3) 同步触发同步触发第第4章章 4.6习题滤波电路；稳压电路滤波电路；稳压电路变压器变压器;整流电路整流电路;1. 1. 一个直流稳压电源应该由以下几部分组成一个直流稳压电源应该由以下几部分组成:_:_。2. 普通晶闸管控制极的作用是普通晶闸管控制极的作用是( ）。）。(a) 加正向电压触发晶闸管使其导通加正向电压触发晶闸管使其导通(b) 加反向电压使晶闸管可靠的截止加反向电压使晶闸管可靠的截止(c) 使阳极电流与控制极电流保持线性关系实现电流放大作用使阳极电流与控制极电流保持线性关系实现电流放大作用a3. 三个整流电路如图三个整

16、流电路如图1所示，变压器所示，变压器 副边电压副边电压u2 = 2 U2sin t V，负载电压，负载电压u0的波形如图的波形如图2所示，符合该波形的整流电路是所示，符合该波形的整流电路是1中的中的（ ）。）。b+u2u2u0D1D2RL(a)+u2D1D2D3D4RL+u0(b)+u2D1D2D3D4RL+u0(c)图 10 tu0 2 3 2U2图 24. 4. 电路及电压电路及电压u 、信号、信号ug波形如图波形如图4所示。所示。画出输出电压画出输出电压uO波形，波形，其导通角其导通角= =。 uOug t000100u/V t tD4TD3RLD2D1+ + uOuug图图4 4 5.

17、 整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容C = 500F，负载电阻，负载电阻RL= 5k ，开关，开关S1闭合、闭合、S2断开时，直流电断开时，直流电压表（压表（V）的读数为）的读数为141.4V，求：，求：(1) 开关开关S1闭合、闭合、S2断开时，断开时，直流电流表（直流电流表（A）的读数；）的读数；(2) 开关开关S1断开、断开、S2闭合时，直流电闭合时，直流电流表（流表（A）的读数；）的读数；(3) 开关开关S1、S2均闭合时，直流电流表（均闭合时，直流电流表（A）的读数。的读数。(设电流表内阻为零，电压表内阻为无穷大设电流表内阻为零，

18、电压表内阻为无穷大)。 +u2uAV+u0CRLS1S26. 图图6是由三端集成稳压器是由三端集成稳压器W7805组成的直流稳压电路组成的直流稳压电路,输入输入电压电压Ui =16V, W7805的直流输出电压是的直流输出电压是5V,IW=9mA,试求输出试求输出电压电压Uo。Uo W7805123Co+UiCiR1 R2 130 82 IW图图6 624v8VW7815UO1W79051233121000F1000F0.33F0.33F1F1F+UO27 . (1)说明图说明图7电路中电路中、部分的名称。部分的名称。 (2)估算估算 和和 的数值的数值,并求并求UO1和和UO2。+UO1UO2+UO1UO2图图78、可以提高输出电压的可调稳压电路如图、可以提高输出电压的可调稳压电路如图8所示。所示。求输出电压求输出电压 UO的可调范围。的可调范围。 A2UO uiW7809C1C23k 5k 1k +图图89. 稳压管稳压电路中负载稳压管稳压电路中负载RL=600，要求输出直，要求输出直流电压流电压UL=6V，桥式蒸馏，电容滤波后的电压为，桥式蒸馏，电容滤波后的电压为18V。（。（1）画出此桥式整流、电容滤波、稳压管）画出此桥式整流、电容滤波、稳压管稳压电路；（稳压电路；（2）若稳压管稳定电流）若稳压管稳定电流IZ=10mA，求，求限流电阻限流电阻R的值；（的值；（3）求整