中北大学模电 直流电源

第11章直流电源11.1概述11.2

整流电路小结11.3滤波电路11.4稳压电路11.5三端稳压电路11.6开关稳压电路11.1

概述滤波整流稳压变压交流电源负载组成框图OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动电压合适的交流电压滤波稳压11.2

整流电路

11.2.1基本概念11.2.2单相半波整流电路11.2.3单相桥式整流电路11.2.4倍压整流电路

11.2.1基本概念整流电路的任务是利用二极管的单向导电性把正、负交变的电压变成单方向脉动的直流电压。

整流电路有单相整流，属于小功率整流（通常指由单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流等。另外还有三相整流（属于大功率整流）及多相整流（属于大功率整流）。11.2.2单相半波整流电路1、电路原理tO23u2tO23

uOtO23

iD=iOtO23

uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–2、主要参数1）、输出电压平均值2）、输出电流平均值3）、脉动系数3、二极管极限参数选择1）、最大整流平均电流2）、最高反向工作电压tO23

uD【例11-1】

在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值=30V，负载电阻=100，试问:1、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少?2、电网电压波动范围是±10%，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少?解：1、负载电阻上电压平均值≈0.45=0.45×30V=13.5V流过负载电阻的电流平均值2、二极管承受的最大反向电压二极管流过的最大平均电流V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u111.2.3、单相桥式整流电路输入正半周1.工作原理输入负半周+uo动画演示

波形tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO2.参数估算1)

整流输出电压平均值totototo2323Im2233uOu2uDiD

=iO2)

整流输出电流平均值3)

脉动系数1）最大整流平均电流2)

最高反向工作电压3.二极管极限参数选择totototo2323Im2233uOu2uDiD

=iO4.简化画法+uoRLio~+u25.整流桥把四只二极管封装在一起称为整流桥~~【例11-3】

某电子装置要求电压值为15V的直流电源，已知负载电阻等于100，试问：1、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大？整流二极管的正向平均电流最大反向峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数S等于多少？2、如果改用单相半波整流电路，则，，和S各是多少？解：1、由电路条件可知：根据给定条件，可得输出直流电流为：由公式可得

此时脉动系数为：2、如改用单相半波整流电路，则

利用桥式整流电路实现正、负电源

三相整流电路及其波形

11.2.4、倍压整流电路1．二倍压整流电路2．多倍压整流电路11.3

滤波电路

11.3.1电容滤波11.3.2其他滤波电路io

+

uo=ucRLV1V4V3V2+u11.3.1电容滤波电路1.电路和工作原理Cio

+

uo=ucRLV1V4V3V2+uV导通时给C充电，V截止时C向RL

放电；滤波后

uo

的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C2.波形及主要参数当RL=时：OtuO2当RL

为有限值时：通常取RC越大UO

越大RL=为获得良好滤波效果，一般取：(T

为输入交流电压的周期)UO=1.2U2（1）输出电压平均值

（2）整流二极管的导通角加滤波电容后，只有当电容充电时，二极管才导通，因此，每只二极管的导通角都小于180o。而且，RC的值愈大，滤波效果愈好，导通角将愈小。二极管的导通角θ<π，流过二极管的瞬时电流大，故常串入一个限流电阻(1/25)RL。（3）脉动系数

（4）电容滤波电路的输出特性和滤波特性(a)输出特性

（b）滤波特性

【例11-5】

一个全波整流、电容滤波电路中U2=10V，C=1000uF，当RL=20欧时，试求UO(AV)和S的值，设整流管的压降和整流内阻可忽略。解：【例11-6】

在图11-10（a）所示电路中，要求输出电压平均值负载电流平均值。试问：

(1)滤波电容的大小；

(2)考虑到电网电压的波动范围为±10﹪，滤波电容的耐压值。解：(1)根据可知，C的取值满足的条件。电容的容量为(2)变压器副边电压有效值为电容的耐压值为实际可选取容量为300uF、耐压为25V的电容作本电路的滤波电容。

[例11-7]

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=40，要求直流输出电压

UO=20V，选择整流二极管及滤波电容。[解]1.选二极管电流平均值：承受最高反压：选二极管应满足：IF(23)

ID可选：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或

1A、100V

整流桥2.选滤波电容可选：

1000F，耐压50V的电解电容。11.3.2其他滤波器电路1.电感滤波电路2.型滤波电路3.RC有源滤波电路

4.LC滤波器5.LC-П型滤波电路11.4

稳压电路11.4.1稳压电路的性能参数11.4.2稳压管稳压电路11.4.3串联型稳压电路11.4.1稳压电路的性能参数1.稳压系数2.输出电阻3.电压调整率

4.电流调整率

5.温度系数

6.纹波电压及纹波抑制比

11.4.2稳压管稳压电路1.稳压管稳压电路的组成及原理2.稳压管稳压电路的性能指标(1)稳压系数(2)内阻（）3．电路参数的选择（1）稳压电路输入电压的选择UI=(2~3)UO（2）稳压管的选择（3）限流电阻及其选择

取中间值11.4.3串联型稳压电路1.串联型稳压电路的基本构成2.工作原理稳压的实质：

UCE

的自动调节使输出电压恒定3.输出电压的调节范围当电位器R2的滑动端在最上端时当电位器R2的滑动端在最下端时4.调整管的选择(1)集电极最大允许电流ICM

(2)集电极与发射极之间的最大允许反向电压U(BR)CEO

(3)集电极最大允许耗散功率PCM5.保护电路（1）过流保护电路（a）电路图

（b）外特性

限流型保护电路

11.5

三端稳压电路11.5.2可调式三端稳压器11.5.1固定式三端稳压器CW7800

系列(正电源)CW7900系列(负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V一、78、79系列的型号命名输出电流78L

××/79L××—输出电流100mA78M××/9M××—输出电流500mA78××/79××—输出电流1.5A输出电压11.5.1固定式三端稳压器例如：CW7805

输出

5V，最大电流

1.5ACW78M05

输出

5V，最大电流

0.5ACW78L05

输出

5V，最大电流

0.1A封装CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符号CW7800++213CW790013_2_塑料封装金属封装二、CW7805的内部结构和基本应用电路内部结构+UI取样电路调整电路保护电路基准电压比较放大启动电路+UO（1）基本应用电路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL防止输入端短路时C3反向放电损坏稳压器抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，消除高频噪声（2）输出正、负电压的电路~24V~24V~220VW7815W79151323211000F220F0.33F0.33F0.1F+15V15V++++1000F0.1F220F（3）提高输出电压电路W78132

CiC2+UO+UI

+UR1R2IQI1I2静态电流58mA要求输出电压UO>U

（4）输出电压可调稳压电路W78

C1C2+UI

+U+UOR1R2R3R48(虚短)可产生小于U

的输出电压UO（5）恒流源电路12+UI=10VW78053+UORRLIQIO0.1F0.33F10一、典型产品型号命名CW117/217/317系列(正电源)CW137/237/337系列(负电源)工作温度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C11.5.2可调式三端稳压器基准电压1.25V输出电流L型—输出电流100mAM型—输出电流500mA二、CW117内部结构和基本应用电路内部结构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路保护电路IREFUIUOADJ123外形引脚CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ50A基本应用电路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FV1V2V1

防止输入端短路时C4

反向放电损坏稳压器V2

防止输出端短路时C2

通过调整端放电损坏稳压器UREF=1.25V使UREF

很稳定120IREF

50A2.2kR1=

UREF/

IQ=125静态电流IQ(约10mA)从输出端流出，

RL

开路时流过R1R2=

02.2k

时，UO=

1.2524V11.6

开关稳压电路

引言11.6.1串联开关型稳压电路11.6.2并联开关型稳压电路引言线性稳压电路的缺点：调整管管耗大电源效率低(40%60%)改进思路：使调整管截止(电流小)

饱和(管压降小)开关稳压电路的优点：效率高(80%90%)体积小、重量轻稳压范围宽开关稳压电路的缺点：电路复杂对电网要求不高对电子设备干扰较大输出电压含较大纹波调整管取样电路开关调整管控制组成框图滤波+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定的三角波误差放大续流11.6.1串联开关型稳压电路工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式(PWM)+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO稳压原理UIUOuFuA占空比UOD=50%当uF

=UREF