《电工电子技术》学习指导学习指导第13章

1、第 13 章 直流稳压电源一、要点和基本要求各种电子电路工作时都需要直流电源为其提供能量， 大部分设备的直流电源都是由工频交流电源经变换获得。 而这一变换过程需要用到多种电子元件， 并由这些元件组成一些专用的处理电路。 了解组成这些电路的元件， 及这些电路的结构和电路的工作原理， 对解决这类电路出现的问题是有重要的帮助的。 也可以应用这些知识设计简单的直流电源，满足我们的需要。（一）要点1. 直流稳压电源各部分的作用正弦交流电变换成稳恒直流电需要四个过程， 电压幅度变换、 将交变转换成单向脉动、 减小脉动程度、 减少负载大小及交流电源幅度变化对直流电压的影响。了解各种将交变电压转换成单向脉动电

2、压的电路。 掌握这些电路的结构、 输出与输入电压之间的关系；对组成电路器件的要求；各种电路的特点。3滤波电路了解滤波电路的组成及将脉动直流电压的脉动成分减小的原理；掌握在什么负载条件下选择什么样的滤波电路； 包含有滤波电路的输出电压与输入电压之间是什么关系。4稳压电路（ 1）了解稳压二极管的稳压原理；掌握如何组成稳压二极管稳压电路；会计算电路中元件参数并选择适合的元件。（ 2）了解三端稳压器的特性，掌握三端稳压器组成的稳压电路，会选择电路中的辅助元件；了解三端稳压器的电压、电流扩展方法和具体扩展电路。（二）基本要求1掌握三种常用的整流电路掌握单相半波、全波、桥式整流电路的结构、会选择电路中各元

3、件的参数。能根据负载要求设计出简单的整流电路。2掌握常用的滤波电路掌握电容和电感滤波电路的结构及适用的负载； 会计算电路中需要的电容器 和电感器的参数并能正确选择实际元件。.掌握常用稳压电路的组成掌握稳压二极管稳压电路参数计算，会选择电路元件；熟练掌握三端稳压器稳压电路组成及电路元件选择。.掌握简单实际稳压电源的组成掌握简单直流稳压电源的组成，根据负载要求正确选择变压器、整流元件、 滤波元件、稳压元件。二、逐讲讲授内容提要第31讲单相半波整流电路，桥式整流电路，常用整流组合元件直流稳压电源的组成框图及各部分的波形图。单相半波整流电路(1)单相半波整流电路的整流原理：利用二极管的单向导电性，将正

4、弦交流变 换成单向脉动直流。从波形图反映。(2)输出直流电压与交流电压之间的关系：输出电压平均值： U。1- o 2U2Sin t.d( t) 2U 0.45U2(3)负载电流及整流二极管电流负载电流平均化 I。匕 0.455RlRl整流二极管电流：Id I。(4)整流二极管截止时承受的反向电压最大值：U DRM U 2m 2U 2桥式整流电路(1)桥式整流电路的整流原理：利用两组二极管的单向导电性，将正弦交流正、 负半周，变换成同一方向的单向脉动直流。从波形图反映。(2)输出直流电压与交流电压之间的关系：输出电压平均值：Uo 1 0 2U 2 sin t.d( t) 2 2U 20.9U2(

5、3)负载电流及整流二极管电流负载电流平均值：I。 UL 0.92RlRl整流二极管电流：Id 1io 2(4)整流二极管截止时承受的反向电压最大值:U drm U 2m 2U 2常用整流组合元件常用整流组合元件有半桥堆和全桥堆。半桥堆由两只阴极连接在一起的二极管组成， 封装在一个壳体内。从两个阳 极和连接在一起的阴极引出三个电极。用于全波整流电路。全桥堆由四只二极管按桥式整流电路的方式连接， 封装在一个壳体内，引出 四个电极。用于桥式整流电路。第32讲电容滤波电路，电感滤波电路，稳压管稳压电路电容滤波电路.电容滤波电路的结构将容量较大的电解电容器与负载并联就构成了电容滤波电路。.电容滤波电路的

6、工作原理利用电容器的储能原理，在脉动直流电压的上升阶段对电容器充电， 并同时 向负载提供能量。在脉动直流电压的下降阶段，利用电容器储存的能量释放，而 使负载两端的电压下降慢于脉动直流电压的下降，使负载两端直流电压的脉动成 分减小，使负载的直流电压变的平稳。也可以从电容器的容抗，随频率增高而减小出发，它将对脉动直流电压的高 次谐波分量具有旁路作用，从而使负载两端的电压变的平滑。.电容滤波电路的特点(1)二极管的导通角减小，将通过较大的冲击电流。(2)对半波整流电路，由于电容器的作用将使二极管反向截至时承受的反向电压增大，其最大值出现在负载开路的情况下，最高可达2U 2m。而对桥式整流电路的承受的

7、反向电压没有变化。所以选择二极管的反向电压时要根据情况适当考虑。(3)外特性不好，适用于负载阻抗值较大和电压值较高的情况。(4)输出电压及电容器参数的选择：有电容器滤波的电路输出电压与副绕组电压之间的关系为：半波整流电路： Uo U2桥式及全波整流电路： Uo 1.2U2电容器的选择要求:1 电容器的选择要求:1 RL (10 15)XC (10 15) (10 15)C (3 5) 半波整流：Uc 2U2m桥式、全波Uc U2m 2Rl电感滤波电路.电感滤波电路的结构电感滤波电路，由一电感线圈串接在整流电路的输出与负载之间构成。.电感滤波的原理利用电感的磁场储能原，当电感线圈中流过的电流发生

8、变化时，线圈中要产 生自感电动势阻碍电流的变化。当电流增加时，自感电动势的方向与电流的方向相反，自感电动势阻碍电流的增加同时将能量储存起来， 使电流增加缓慢；反之， 当电流减小时，自感电动势的方向与电流的方向相同，自感电动势阻止电流的减 小，同时将能量释放出来，使电流减小缓慢。因而使负载电流和负载电压脉动大 为减小。.电感滤波电路的特点电感滤波电路适合重负载的情况，负载电流越大，滤波效果越好。由于电感滤波电路二极管的导通时间比电容滤波长的多，所以，二极管的冲击电流很小。所以带负载能力较强，外特性好。但是，电感元件体积较大，比较笨重。.电感滤波电路输出电压与副绕组电压的关系电感滤波电路的输出电压

9、通常按经验公式表示：U 0 0.9U2稳压管稳压电路.稳压二极管稳压电路的结构稳压二极管稳压电路接在滤波电路之后与负载之间。由稳压二极管和限流电阻组成。限流电阻与稳压二极管用联，负载与稳压二极管并联。.稳压原理当电源电压发生波动时，稳压二极管的端电压也随之发生波动， 但稳压二极 管的电压变化立即使其电流发生更大的变化。 如电压增大，稳压二极管的电流增 加的更大，使限流电阻中的电流也随之增大，该电流使电阻的电压降增大。所以， 限流电阻承担了稳压管电压的增量， 而使稳压管的端电压(负载电压)基本保持 不变；而当电压降低时，稳压管的电流又降低的更多，使限流电阻的电流减小，其电压降也减小，从而补偿了稳

10、压管的端电压(负载电压) 。当负载发生变化时也会引起稳压管端电压的变化， 从而使其电流发生更大的 变化，也就是限流电阻的电流发生更大的变化， 导致其端电压变化，从而补偿了 负载变化引起的输出电压变化。使输出电压得到了稳定。.稳压二极管稳压电路元件参数选择(1)稳压二极管的稳定电压(工作电压) Uz Ul等于负载电压。(2)稳压二极管的稳定电流等于或大于 2倍负载最大电流。Izmax 2Lmax(3)稳压电路的输入电压(电容电压)等于2-3倍的负载电压。UC (23)Ul。(4)限流电阻根据输入电压最高、负载电流最小，保证稳压二极管电流不大于U C min U ZU C min U Z(U功率：

11、P (2 3) I Z I L maxC max U Z )RUcmax Uz I Z max I L min第33讲13.7三端稳压器稳压电路三端稳压器稳压电路三端稳压器的结构及分类三端稳压器是将串联式稳压电路集成到一块芯片上的器件。有金属封装和塑料封装等类型。引出三个电极，分别是输入、输出、公共(或调整)电极。使用 时输入和公共电极接滤波输出电路；输出与公共电极接负载。三端稳压器分为四类，分别是：固定输出正稳压器、固定输出负稳压器、可 调输出正稳压器、可调输出负稳压器。78XX系列稳压器78XX系列稳压器是固定输出电压正稳压器。有(5V、6V、9V、12V、15V、 18V、24V)等多种

12、输出电压规格，以适合不同电压要求的情况。78XX系列稳压器输入电压最高允许 35V。78XX系列稳压器有金属封装和塑料封装 2种形式，塑料封装功率在以下； 金属封装功率可达3W。在功率较大时需要使用散热器。78XX和79XX系列稳压器应用电路(1)输出固定电压的电路三端稳压器组成实际电路时通常需要附加一些电容器与其配合。在输入端与公共端之间并联一个容量较小的电容器，用来消除较长接线的电感效应。防止电路产生自激震荡，接线不长时可以不用。该电容器的电容量在() 之间。在输出端与公共端之间并联电容器，改善电路的瞬态响应。使瞬时增、减 负载时，不引起较大的输出电压变化，消除电路的高频噪声。(2)提高输

13、出电压的方法可通过在三端稳压器公共端与电路参考点之间串联稳压二极管，或用电阻分压电路提高三端稳压器公共电极电位的方法增大输出电压。对于串联稳压二极管的情况，输出电压为：Ul Uxx Uz式中Uxx为三端 稳压器的输出电压；Uz为稳压管的稳定电压；Ul为输出电压。对于电阻分压的情况，输出电压为：Ul Uxx R2I R2 (1 R2)Uxx R?IqRi式中：Uxx为三端稳压器的输出电压； 2为分压电阻中的电流；Iq三端稳压器 公共端的电流。由于Iq 一般都很小所以忽略其影响的输出电压为：R2R2Ul (12)U xxRi改变两个电阻的比值就可以改变输出电压。(3)扩大输出电流的方法可以采用在三

14、端稳压器输入与输出之间并联晶体管的方法增大输出电流。用三端稳压器的输入电流通过一只电阻来控制晶体管的基极与发射极之间的电压， 从而控制晶体管的导通状态，达到控制输出电流的目的。当负载电流较小时晶体 管的基极与发射极电压较小晶体管不导通或导通很小， 负载电流主要由三端稳压 器提供。当负载电流大到一定程度时晶体管导通开始提供负载电流，负载电流越大晶体管的基极与发射极电压就越大，晶体管导通越强负载电流中由晶体管提供 的电流就越多。这样输出电流将是三端稳压器输出电流与晶体管输出电流之和， 将远远大于三端稳压器输出电流。最大输出电流将视晶体管的情况而定。U BEI C.I211 Ir IB 匪cIoI2IcR式中：I2三端稳压器输出电流；I1三端稳压器输入电流；Ib晶体管基极电流；Io电路的输出电