课件-电工学27ch第18章直流稳压电源

第18章 直流稳压电源几乎所有的电子电路都需要稳定的直流电源，有的使用化学电源如电池、电瓶等，但大部分都使用交流电网供电。主要原因是传输、使用方便,价格便宜等，所以得到了广泛的应用。第18章 直流稳压电源线性稳压电源直流稳压电源从工作状态可分为：开关稳压电源线性稳压电源——优点：输出平稳，元件少。——缺点：效率低。开关稳压电源

——优点：效率高。——缺点：纹波大。下面我们

线性稳压电源的组成部分及工作原理。第18章 直流稳压电源功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压。uou1交流电源负载小功率直流稳压电源的组成变压

整流

滤波稳压第18章 直流稳压电源uou3u2u1交流电源负载小功率直流稳压电源的组成变压

整流

滤波稳压1、整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2、整流电路：将交流电源电压变换为单向脉动电压。整流原理：利用二极管的单向导电性。常见的整流电路：半波、全波、桥式、倍压整流及三相整流等。第18章 直流稳压电源uou3u2u1交流电源负载小功率直流稳压电源的组成变压

整流

滤波稳压1、整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2、整流电路：将交流电源电压变换为单向脉动电压。3、滤波器：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。4、稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。u418.1.1

单相半波整流电路1.电路结构–

–Tr

a+uob2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通；+u

RLD

io18.1整流电路tOu2U18.1.1

单相半波整流电路1.电路结构18.1整流电路

t

tOuDOtO3.工作波形u2Uuo2U–

–Tr

a+uob2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通；+u

RLD

io18.1.1

单相半波整流电路1.电路结构18.1整流电路

t

tOuDOtO3.工作波形u2Uuo2Uu负半周，Va<Vb，二极管D

截止。–

–Tr

a+uob2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通；+u

RLD

io18.1.1

单相半波整流电路1.电路结构18.1整流电路

t

tOuDO

tO3.工作波形u2Uuo2Uu负半周，Va<Vb，二极管D

截止。

2U-Tr

a+uob2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通；u

RL+

–D

iotOu2ULRU

0.45U(2)整流电流平均值

IoIo

o

0.45π2Usin

td(

t

)18.1整流电路18.1.1

单相半波整流电路4.

参数计算(1)整流电压平均值

UoRLUOuD

t

tuo2UO

2UUo

2π

ο118.1整流电路18.1.1

单相半波整流电路4.

参数计算(3)流过每管电流平均值

IDtOu2UOuD

t

tuo2UO

2UoDI

I–++uo–Tr

aubRLD

io18.1整流电路tOu2UOuD

t

tuo2UO

2U–++uo–Tr

aubRLD

io18.1.1

单相半波整流电路4.

参数计算(4)每管承受的最高反向电压UDRMDRMU

2U18.1整流电路tOu2U

t

tuo2UOuDO

2U–++uo–Tr

aubRLD

io18.1.1

单相半波整流电路5.

整流二极管的选择选择整流二极管的主要依据平均电流ID；最高反向电压

UDRM。选管时应满足：ID

＜IOM

，UDRM＜URWM

。18.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路1.电路结构18.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路1.电路结构~RLuo~RLuuo~RLuuoRLuio1234a+b–+uo–18.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路1.电路结构~RLuo~RLuuo~RLuuoRLuio1234a+b–+uo–两阴两阳接负载，阴阳交会接电源。18.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路2.

工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D1、D3

导通，D2、D4

截止。uuD2D41.电路结构ttio1234ab–+

uo

RL–

－+－u

t3.

工作波形u2U0uo2U0uD0

2U2.

工作原理u

负半周，

Vb

>

Va

，二极管D2

、D4导通，D1

、D3截止。-RLioo1234ab–+u–u－+uuuouDtt

t

2U18.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路1.电路结构uuD2

D1D4

D302U00

3.

工作波形u2UUIo

oRLπ

0.9U(2)整流电流平均值

Ioπο2Usin

td(

t)

1oURL

0.9

Uuutt

tu2U0uo2U0uD0

2Uo18.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路4.

参数计算(1)整流电压平均值

UuuD2

D1D4

D318.1整流电路18.1.2

单相桥式整流电路4.

参数计算tt

tu2U0uo2U0uD0

2UuD2

uD1uD4

uD3(3)流过每管电流平均值

IDo2DI(4)每管承受的最高反向电压UDRM2UUDRM

LR

1

I

0.45

U18.1整流电路例1：单相桥式整流电路，负载电阻

RL

=45，变压器副边电压U=90V，试选择二极管。可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。解：Io2DLR

1

I

0.45

U45

0.45

90

0.9A2U

127VUDRM

例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2

或D4

断开时负载电压的波形。如果D2

或D4

接反，

如何？如果D2

或D4因击穿或烧坏而短路，

又如何？uo+_~u_RL+D2D4D1D3解：当D2或D4断开后18.1整流电路uo+_~+u_RLD2D4D1D3解：当D2或D4断开后uπ2π

3πt4πouotπ

2π

3π4πo电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，uo

=0。例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2

或D4

断开时负载电压的波形。如果D2

或D4

接反，

如何？如果D2

或D4因击穿或烧坏而短路，

又如何？18.1整流电路uo+_~+u_RLD2D4D1D3解：如果D2或D4接反例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2

或D4

断开时负载电压的波形。如果D2

或D4

接反，

如何？如果D2

或D4因击穿或烧坏而短路，

又如何？uouπ2π

3πt4πtπ

2π

3π4πoo18.1整流电路uo+_~+u_RLD2D4D1D3解：半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。如果D2或D4接反例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2

或D4

断开时负载电压的波形。如果D2

或D4

接反，

如何？如果D2

或D4因击穿或烧坏而短路，

又如何？uouπ2π

3πt4πtπ

2π

3π4πoo18.1整流电路uo+_~+u_RLD2D4D1D3解：如果D2或D4因击穿烧坏而短路例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2

或D4

断开时负载电压的波形。如果D2

或D4

接反，

如何？如果D2

或D4因击穿或烧坏而短路，

又如何？uouπ2π

3πt4πtπ

2π

3π4πoo18.1整流电路uo+_~+u_RLD2D4D1D3解：如果D2或D4因击穿烧坏而短路半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2

或D4

断开时负载电压的波形。如果D2

或D4

接反，

如何？如果D2

或D4因击穿或烧坏而短路，

又如何？uouπ2π

3πt4πtπ

2π

3π4πoo18.1整流电路从前面的得知，无论是哪种整流电路，其输出电压或电流都存在着脉动现象。这在少数要求不高的场合，如电镀、电解以及直流电磁铁等处可以应用。而各种电子设备，都要求平稳的直流电源，因此要改善输出波形的脉动程度。从而满足负载的要求。18.1整流电路u

u18.2

滤波器滤波器的基本组成元件是电容或电感。利用它们在电源所供给的能量较多时能量，然后在电源电压减小时再将能量逐渐出来，从而得到比较平滑的波形。从另一个角度来看，是利用C

和L对不同频率所呈显的不同阻抗，将其合理地安排在电路中，就可以降低不需要的交流成分，保留直流成分，达到滤波的目的。下面介绍几种常用的滤波电路。2UtO3.

工作波形u2UtuoO18.2.1

电容滤波器+Cic–+uo–a+ub2.

工作原理RL1.

电路结构

D

iiou

>uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC

增加。u

<uC时，二极管截止，电容通过负载RL

放电，uC按指数规律下降。RLC

越大

电容器放电越慢输出电压的平均值Uo

越大，波形越平滑。18.2

滤波器2UtuoO18.2.1

电容滤波器–+uo–a+ub2.

工作原理RLioC+

ic1.

电路结构

D

i3.

工作波形u2UtOu

>uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC

增加。u

<uC时，二极管截止，电容通过负载RL

放电，uC按指数规律下降。RLC

越大

电容器放电越慢输出电压的平均值Uo

越大，波形越平滑。18.2

滤波器2UtuoO18.2.1

电容滤波器–+uo–a+ub2.

工作原理RLioC+

ic1.

电路结构

D

i3.

工作波形u2UtO二极管承受的最高反向电压为：

UDRM

2

2U2L一般取τ

R

C

(3

5)

T为了得到比较平直的输出电压Uo=1.0

U

（半波）Uo=1.2

U

(

桥式、全波）18.2

滤波器2UtuoO18.2.1

电容滤波器–+uo–a+uRLioC+

ic1.

电路结构

D

i3.

工作波形u2UtOb2.

工作原理4.

电容滤波电路的特点(1)输出电压的脉动程度和平均值Uo与放电时间常数RLC有关。18.2

滤波器(2)

外特性曲线有电容滤波0.45UUo1.4Uo无电容滤波

IO结论采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。(3)

流过二极管的瞬时电流很大RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二极管导通时间越短

iD的峰值电流越大。选管时一般取：IOM

=2

IDtuo2UtOiDO18.2.2

电感电容滤波器1.

电路结构

LRL+u+uo––~+C2.

滤波原理LC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。18.2.3

形滤波器

形LC

滤波器滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。

L

RL+u+uo––~+C2+C1RRL+u+uo––~+

+C1

C218.3

直流稳压电源稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。18.3.1

稳压管稳压电路2.工作原理UO

=UZ

IR

=

IO

+

IZUIUZ设UI一定，负载RL变化RL(IO)

IR

UO

(UZ

)

IZUO

基本不变

IR

(IRR)基本不变–UI+

+CIOUO+––+u1.

电路

IRRDZ

RLIz限流调压稳压电路18.3.1

稳压管稳压电路2.工作原理UO

=UZ

IR

=

IO

+

IZUIUZ–UI+

+CIOUO+––+u1.

电路

IRRDZ

RLIz限流调压稳压电路设负载RL一定，UI

变化UI

UZ

IZ

IR

UO

基本不变

IRR

ZM3.

参数的选择UZ

=UOIZM=

(1.5

~

3)

ICM(3)

U

=(2

~

3)

UOR

UOI(4)

R的选择UIMUOIZM

Iomin为保证稳压管Z

I

IRUImin

UOOMOM为保证稳压管正常工作适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。R2UZLR

UO3+

RUi+–––++B+U–+–UDZ

f–R1R1+

1R18.3.2

串联型稳压电路1.

电路结构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。T调整比较基准元件放大电压取样电路当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO

升高时，有如下稳压过程：UO1

R2R1

R2U

Uf

RU

U

Z由电路图可知uoBU

A

(UZ

Uf

)UO

Uf

IC

UOUB

UCE

由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。2.

稳压过程TR2UZLR

UR3+UI+––

O–++UB+–+–UDZ

f+–R1R11R3.

输出电压及调节范围Z1UO

UB

(1

)UR1

R

R2输出电压TR2UZLR

UOR3+Ui+–––++UB+–Z+–D

Uf–R1R1+

1R18.3.3

集成稳压电源单片集成稳压电源，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源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。1.

分类三端稳压器输出固定电压输出正电压78XX输出负电压79XXXX两位数字为输出电压值

输出可调电压（1.25

~

37

V

连续可调）2.外形及引脚功能—输出端—公共端1—输入端W7800系列稳压器外形2—输出端3—输入端1—

公共端W7900系列稳压器外形塑料封装性能特点（7800、7900系列）输出电流超过

1.5

A（加散热器）不需要外接元件有过热保护有过流保护调整管设有

区保护输出电压容差为

4%输出电