第五章 直流稳压电源

本章要求：1.掌握单相整流、滤波电路的工作原理及计算;2.了解稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。*4.了解可控整流电路的结构和工作原理。第五章直流稳压电源直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定的、大小合适的直流电压u4uou3u2u1交流电源负载变压器整流器滤波器稳压器第一节整流电路利用二极管的单向导电性,将交流电压转变为单向脉动的直流电压。

常见的整流电路：单相半波、全波、桥式整流电路；三相半波、桥式整流电路等原理分析时把二极管当作理想元件：

二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大uDO一、单相半波整流电路2.工作原理u

正半周，ua>ub，二极管VD导通；uo=u,

uD=03.工作波形

u负半周，u

a<u

b，二极管VD截止。uo=0,

uD=u1.电路结构–++–aTVDuoubRLioutOuoOuo单向脉动直流电压4.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io(3)流过每管电流平均值ID(4)每管承受的最高反向电压UDRM(5)整流二极管的选择IOM

ID，URM=(1.5~2)UDRM

例1:单相半波整流电路，已知负载电阻＝750Ω，变压器副边电压U=20V。试求U0、、

UDRM，并选用二极管。，查附录B，二极管选用2AP4＝16mA＝50V解：二、单相桥式整流电路2.工作原理u

正半周，ua>u

b，二极管VD1、VD3

导通，VD2、VD4

截止。uo=u3.工作波形uD2uD41.电路结构－uouDttRLuiouo1234ab+–+–－u

u

负半周，ua<u

b，二极管VD2、VD4

导通，VD1、VD3

截止。uo=-uRLuiouo1234ab+–+–－－uD2uD4uouDttuuD1uD3(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io(3)流过每管电流平均值ID(4)每管承受的最高反向电压UDRM(5)变压器二次侧电流有效值I例2：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为380V，负载电阻RL=80，负载电压Uo=110V，试求整流变压器的变比和容量，并选择二极管。解：(1)负载电流Io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变压器二次侧绕组及二极管压降变压器副边电流有效值变压器容量

S=UI=1341.55=208VA变压器副边电压U

134V选用二极管2CZ11C，最大整流电流

，反向工作峰值电压为URM=300V。例3分析图中二极管VD2

或VD4

断开时负载电压的波形。若VD2

或VD4接反，后果如何？若VD2或VD4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？

uo+_~u+_RLVD2VD4

VD1VD3解：VD2或VD4断开后正半周时，VD1和VD3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，VD1和VD3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo电路为单相半波整流电路。

如果VD2或VD4接反则正半周时，二极管VD1、VD4或VD2、VD3导通，造成电源短路，电流很大，因此VD1、VD4或VD2、VD3将被烧坏,甚至变压器也被烧坏。

如果VD2或VD4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与VD2或VD4接反类似，VD3或VD1也将因电流过大而烧坏,甚至变压器也被烧坏。uo+_~u+_RLVD2VD4

VD1

VD3+_+––+VD2

VD1uRLu-+-+单相全波整流电路2.工作原理1.电路结构VD1导通，VD2截止。uo=

u,uD2=2u

u

正半周，VD1截止，VD2导通。uo=-u,uD1=2u

u负半周，uD2uouDttuuD13.工作波形(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io4.主要参数(3)流过每管电流平均值ID(4)每管承受的最高反向电压UDRMuouRL++––~整流桥画简图一般整流电路uo+_~u+_RLVD2VD4

VD1

VD3~+–第二节滤波器滤波原理：利用电容两端的电压(或电感的电流)不能突变的特性,滤掉脉动直流电压中的交流成份，保留其直流成份，以平滑输出电压波形。交流电压经整流电路后输出的是脉动直流电压，既有直流成份又有交流成份。方法：负载RL并联电容(或负载RL与电感串联)。

一、电容滤波器

1.电路结构2.工作原理

u>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，uo=uC

。

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，uo=uC

。+Cici–++–aVDuoubRLio=uC

3.工作波形二极管承受的最高反向电压。uoutOtO4.电容滤波电路的特点(T—电源电压的周期)输出电压Uo及脉动程度与τ=

RLC有关

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。接负载时近似估算：Uo

=1.2U(

桥式、全波）

Uo

=1.0U（半波）当负载开路时UO

(2)外特性曲线有电容滤波1.4U无电容滤波0.45UUooIO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。

(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。iDtuotOO适合于负载电压较高、电流较小且变化较小的场合。例3：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。二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值uRLuo++––~+C解：流过二极管的电流可选用二极管2CP11IOM=100mAURM=50V

例3：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。取RLC=5T/2已知RL=200uRLuo++––~+C解：2.选择滤波电容器可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器(电解电容)二、电感电容滤波器1.电路结构L

uRLuo++––~+C2.滤波原理对直流分量:L相当于短路,电压大部分降在RL上。对谐波分量:f越高,XL越大,电压大部分降在L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。

LC滤波适合电流较大、要求电压脉动较小的负载三、形滤波器形LC滤波器

滤波效果比LC滤波器更好。

比形LC滤波器的体积小、成本低。LuRLuo++––~+C2+C1形RC滤波器RuRLuo++––~+C2+C1

R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R大将使直流压降增加，主要适用于电流较小、要求电压脉动很小的负载。第三节直流稳压电源

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。其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。一、稳压管稳压电路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR设UI一定，负载RL变化UO

基本不变IR

(IRR)基本不变UO

(UZ

)IZ1.电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRVSIz限流调压稳压电路稳压管稳压电路UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUIUZ设负载RL一定，UI变化UO

基本不变IRRIZIR+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRVSIz3.稳压二极管参数的选择(1)UZ

=UO(2)IZM=(1.5~3)IOM(3)UI

=(2~3)UO(4)为保证稳压管安全工作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。UIVR2UZRLUO+–R3++––+UB+–VS+–Uf+–R1二、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。调整元件比较放大基准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：2.稳压过程由电路图可知UOUfUBUOICUCE故称串联型稳压电路。UIVR2UZRLUO+–R3++––+UB+–VS+–Uf+–R1引入的是串联电压负反馈反馈类型3.输出电压及调节范围

输出电压UiVR2UZRLUO+–R3++––+UB+–VS+–Uf+–R1由虚短可得：三、集成稳压电源最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端稳压器。1.分类XX两位数字为输出电压值三端稳压器输出固定电压输出可调电压输出正电压78XX输出负电压79XX（1.25~37V连续可调）2.外形及引脚功能W7800系列稳压器外形1—输入端3—公共端2—输出端78xxW7900系列稳压器外形1—公共端3—输入端2—输出端79xx3.性能特点（7800、7900系列）输出电流超过1.5A（加散热器）不需要外接元件内部有过热保护内部有过流保护输出电压额定值有:

5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)

输出为固定电压的电路输入与输出之间的电压不得低于3V4.三端固定输出集成稳压器的应用COW7805CiUi+_+_UO123

0.1~1F1F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。用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。(2)同时输出正、负电压的电路23220V

24V+C

24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO–15V1F1F0.33F0.33F1000F1000FUXX:

为W78XX固定输出电压UO=UXX+UZ（3）提高输出电压的电路COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRVS+_+_IO=I2+IC（4）提高输出电流的电路COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOV+–第四节晶闸管及其应用具有可控的单