电工学(下)电子技术A讲稿

1第18章直流稳压电源电子技术本章要求：1、掌握单相整流电路的工作原理;2、掌握直流稳压电源的工作原理及简单计算。2滤波整流稳压变压交流电源负载直流电源组成框图OtuOtuOtuOtuOtu电子技术电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。318.1.1单相半波整流电路tO23u2tO23uOtO23iD=iOtO23uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–18.1整流电路电子技术u2>0时:二极管导通，u0=u2u2<0时:二极管截止,u0=04ＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–tO23uO（1）输出电压平均值U0：（2）输出电流平均值Io：主要参数：电子技术（3）二极管承受的最高反向电压：(即变压器副边电压u2的最大值）5(4)变压器副边电流有效值I

整流二极管的选择:

平均电流ID与最高反向电压UDRM

是选择整流二极管的主要依据。选管时应满足：

IOM

ID

，URWMUDRM

电子技术单相全波整流电路+–+–原理：+–+–变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当u2正半周时，D1导通，D2截止。当u2负半周时，D2导通，D1截止。电子技术6全波整流电压波形u2uLuD1t2340uD2电子技术7uL20tIL=UL/RL=0.9u2

/RL

主要参数：（2）输出电流平均值IL：（1）输出电压平均值UL：IL电子技术8uD20t（3）流过二极管的平均电流：ID

=IL/2（4）二极管承受的最高反向电压：电子技术910V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u1输入正半周1.工作原理输入负半周+uo18.1.2单相桥式整流电路电子技术112.波形tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO电子技术123.参数估算1)

整流输出电压平均值3)

二极管平均电流4)

二极管最大反向电压电子技术u2uL2）输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9u2

/RL

134.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~~电子技术14例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。

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：因为IO=UO/RL=100/50=2A所以ID=1/2IO=1A变压器副边电压U2’=UO/0.9=100/0.9=111V考虑到变压器绕组及管子上的损耗，通常设计变压器副边电压U2=1.1*U2’=1.1*111=122V则：电子技术15变压器副边电流有效值

I=1.11Io=21.11=2.2A

变压器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA变压器副边电压U

2122V电子技术16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，后果如何？如果D2或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？

uo+_~u+_RLD2D4D1D3

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo解：当D2或D4断开后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。电子技术17uo+_~u+_RLD2D4D1D3

如果D2或D4接反则正半周时，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因击穿烧坏而短路则正半周时，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。电子技术18

交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。18.2滤波器电子技术19io+

uo=ucRLV1V4V3V2+u18.2.1电容滤波器(C滤波器)1.电路和工作原理C电子技术V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（1）空载（RL=∞）时：u2tuLtuc=uLu2＞uC时：二极管导通，C充电u2＜uC时：二极管截止，C放电。由于RL=∞，无放电回路，所以uC保持。2.波形及输出电压电子技术20（2）接入RL（且RLC较大）时u2tiDtu2＞uC时：二极管导通，C充电u2＜uC时：二极管截止，C放电。二极管中的电流uc=uL电子技术2122近似估算:Uo=1.2U2(全波,桥式）(b)流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短iD的峰值电流越大电容滤波电路的特点：(a)Uo与RLC的

关系：RLC愈大C放电愈慢UL(平均值)愈大RLC较大一般取：(T:电源电压的周期)u2tiDtuc=uo单相半波整流:Uo=U2电子技术23单相桥式整流单相半波整流有电容滤波无电容滤波电路截止二极管的最高反向电压电子技术24

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：电子技术例:25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：

1250F，耐压50V的电解电容。电子技术26

例:有一单相桥式整流滤波电路，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。uRLuo++––~+C解：1.选择整流二极管流过二极管的电流变压器副边电压的有效值二极管承受的最高反向电压可选用二极管2CP11IOM=100mAUDRM=50V

电子技术27例:有一单相桥式整流滤波电路，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。uRLuo++––~+C解：2.选择滤波电容器取RLC=5T/2已知RL=50可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器电子技术28电路结构:

在桥式整流电路与负载间串入一电感L。输出电压平均值:Uo=0.9U2对交流分量:

f

越高，XL越大,电压大部分降在电感上。

因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量:

XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上电子技术18.2.2电感电容滤波器(LC滤波器)

o

频率越高，电感越大，滤波效果越好29L

C1RL~+u2

C2C1、C2

对交流容抗小L

对交流感抗很大负载电流小时18.2.3型滤波器

电子技术

R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。3018.3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。电子技术31稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流滤波有波纹的直流电压稳压直流电压电子技术321.稳压原理——利用稳压管的反向击穿特性。

由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。18.3.1稳压管稳压电路

电子技术33稳压原理：(1)当输入电压变化时UiUZUoUoURIIZ由图知：电子技术34(2)当负载电流变化时稳压过程：

ILUoURUoIZIR电子技术352、稳压管的选择电子技术3618.3.2恒压源电子技术RLRDZUZ+-U+2反相输入：UO=-（RF/R1）*UZ37电子技术RLRDZUZ+-U+2同相输入：UO=（1+RF/R1）*UZ恒压源的输出电压是可调的，并引入电压负反馈使输出电压更为稳定。388Uo+UIRLV1+UCE并联型稳压电路—调整管与负载并联串联型稳压电路—调整管与负载串联+UI取样电路调整管比较放大电路基准电压UZUF一、结构和稳压原理18.3.3串联型稳压电路电子技术39稳压的实质：UCE

的自动调节使输出电压恒定8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP电子技术UO

UfUBICUCEUOUCE+-UB+-40电子技术二、输出电压的调节范围8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP41W7800

系列(正电源)W7900系列(负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V78、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18.3.4集成稳压电源电子技术一、三端集成稳压器421端:输入端2端:公共端3端:输出端123W7805

输出

5V，最大电流

1.5AW78M05

输出

5V，最大电流

0.5AW78L05

输出

5V，最大电流

0.1A例如：W7905

输出-

5V，最大电流

1.5A电子技术43封装W7805123UIUOGNDW7905123UIUOGND符号W7800++213W790013_2_塑料封装金属封装电子技术44二、W7800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电子技术45基本使用方法+20V+15V注意：输入电压Ui一般应比输出电压端Uo高3V以上。C1、C2的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。0.33F1F电子技术46输出正、负电压的电路~24V~24V~220