电工与电子技术B第十二章第二版

第

12

章直流稳压电源12.1整流电路12.2滤波器12.3直流稳压电源滤波整流稳压变压交流电源负载OtuOtuOtuOtuOtu

下图是半导体直流电源的原理方框图,它表示把交流电变换为直流电的过程。图中各环节的功能如下：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.整流电路将交流电压变换为单向脉动电压。

整流电路中最常用的是单相桥式整流电路它由四个二极管

D1D4

接成电桥的形式构成。12.1整流电路RLioD4D3D2D1~+u+uo3.滤波器：

减小整流电压的脉动程度。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。为符合整流需要的电压。RLio工作原理：

在u的正半周，D1和D3导通，D2和D4截止(相当于开路)电流的通路如图中红色箭头所示。D4D3D2D1~+u+uo+–RLD4D3D2ioD1

在u的负半周，D2和D4导通，D1和D3截止(相当于开路)，电流的通路如图中绿色箭头所示。~+u+uo+–

在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上得到的是全波整流电压uo。totototo2323Im2233uD1uD3uD4uD2uOuuDiO

由于二极管的正向压降很小，因此可认为uO的波形和u的正半波是相同的。输出电压的平均值为式中U是变压器二次电压u的有效值。

截止管所承受的最高反向电压为下图是单相桥式整流电路的简化画法+uoRLio~+u

[例1]

已知负载电阻RL=80，负载电压UO=110V。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为380V。(1)如何选用晶体二极管？(2)求整流变压器的变比及容量。[解](1)负载电流每个二极管通过的平均电流变压器二次侧电压的有效值为考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧的电压大约要高出10%，即1221.1=134V。于是因此可选用2CZ55E晶体二极管，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。(2)变压器的变比及容量变压器的变比变压器二次侧电流的有效值为变压器的容量为可选用BK300(300V·A)，380/134V的变压器。返回电容充电电容放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；12.2.1电容滤波器(C滤波器)电容滤波器的组成和工作原理，如下图所示。RLD1D4D3D2ioC滤波后输出电压uo的波形变得平缓，平均值提高。12.2滤波器~+uo=uc+u经C

滤波后uO的波形tuOtt't

tO2

可见放电时间常数

=RLC越大，脉动越小，输出电压平均值越高，一般要求式中T

是uO的周期。这时，UO1.2U

[例

1]

有一单相桥式电容滤波整流电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压UO=30V，选择整流二极管及滤波电容器。[解]

(1)选择整流二极管流过二极管的电流取UO=1.2U，所以变压器二次侧电压的有效值为二极管所承受的最高反向电压

因此可选用2CZ52B型二极管，其最大整流电流为100mA，反向工作峰值电压为50V。(2)选择滤波电容器选用C=250F，耐压为50V的极性电容器。RLL

C~+u12.2.2电感电容滤波器(LC滤波器)

当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化，因而使负载电流和负载电压的脉动大为减小。频率越高，电感越大，滤波效果越好，而后又经过电容滤波，使输出电压更为平直。返回12.3直流稳压电源12.3.1稳压管稳压电路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI~+

引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。

(1)当交流电源电压增加而使整流输出电压UI随着增加时，负载电压Uo也要增加。Uo即为稳压管两端的反向电压。当负载电压Uo稍有增加时，稳压管的电流IZ就显著增加，因此限流电阻R上的压降增加，以抵偿UI的增加，从而使Uo保持近似不变。(2)当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻R上的压降增大，负载电压Uo因而下降。只要Uo下降一点，稳压管电流IZ就显著减小，使通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变，因此负载电压Uo也就近似稳定不变。选择稳压管时一般取UZ=Uo，UI=(2~3)Uo[例1]有一稳压管稳压电路，负载电阻RL

由开路变到3k，交流电压经整流滤波后得出UI=30V。今要求输出直流电压UO=12V，试选择稳压管DZ。[解]

根据输出电压UO=12V的要求，负载电流最大值可选择稳压管2CW60，其稳定电压UZ=(11.5~12.5)V，其稳定电流IZ=5mA，最大稳定电流IZM=19mA。12.3.2集成稳压电源

本节主要介绍W7800系列(输出正电压)和W7900系列(输出负电压)，它们的电路符号如下图所示:W7800++231W790013_2_

这种稳压器只有输入端、输出端和公共端三个引出端，故也称为三端集成稳压器。W7800系列1为输入端，2为输出端，3为公共端；W7900系列3为输入端，2为输出端，1为公共端。W7800系列输出固定的正电压有5V，8V，12V，15V，18V，24V多种。例如W7812的输出电压为12

V。W7900系列输出固定负电压，其参数与W7800基本相同。

下图给出了三端集成稳压器的接线方法，Ci用以抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡。Ci一般在0.1~1F之间Co是为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动。Co可取1F。Uo=12VW7812123Co++UiCi三端集成稳压器的几种应用电路：~24V~24V~220VW7815W7915132321++CC1000F1000FCi0.33FCi0.33FCO1FCO1F+15V15V(1)

同时输出正、负电压的电路(2)提高输出电压的电路输出电压UO=U+UZW78132CiCO

DZ+UO+UI+U+UZ(3)扩大输出电流的电路

可采用外接功率管T的方法来扩大输出电流。一般I3很小，可忽略不计，则可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UIIRIBIO设=10，UBE=0.3V，R=0.5，I2=1A，由上式可算出IC=4A，输出电流IO=I2+