直流稳压电源的组成和功能

关于直流稳压电源的组成和功能第1页，课件共49页，创作于2023年2月单相三相二极管可控硅桥式倍压整流半波全波本课主要介绍：单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流把交流电压转变为直流脉动的电压。整流电路分类：整流电路的任务：第2页，课件共49页，创作于2023年2月15.2单相整流电路(1)单相半波整流电路二极管导通，忽略二极管正向压降，

uo=u2u1u2aTbDRLuo为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管截止,uo=0+–io+–u2>0时:u2<0时:第3页，课件共49页，创作于2023年2月单相半波整流电压波形u1u2aTbDRLuouDu2uouDt2340第4页，课件共49页，创作于2023年2月输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22Up2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo20t第5页，课件共49页，创作于2023年2月二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：u1u2TDRLuouDiouD20tUDRM二极管上的平均电流：ID=IOUDRM=22U承受的最高反向电压:第6页，课件共49页，创作于2023年2月(2)单相全波整流电路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–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。第7页，课件共49页，创作于2023年2月u1u2aTbD1RLuoD2u2io单相全波整流电压波形u2uouD1t2340uD2+–+–0~：uD2=2u2+忽略二极管正向压降U2m2U2m第8页，课件共49页，创作于2023年2月输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22UIo=Uo/RL=0.9U2/RL

p229.02UU=2第9页，课件共49页，创作于2023年2月二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二极管上的平均电流：oDII21=uD20tDRM22UU=2二极管承受的最高反向电压：第10页，课件共49页，创作于2023年2月(3)单相桥式整流电路u1u2TD3D2D1D4RLuo组成：由四个二极管组成桥路RLD1D3D2D4u2uou2uo第11页，课件共49页，创作于2023年2月+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周时电流通路D1

、D4导通，D2、D3截止第12页，课件共49页，创作于2023年2月-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2负半周时电流通路D2、D3

导通，D1

、D4截止第13页，课件共49页，创作于2023年2月u2>0时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:aD1RLD4bu2<0时D2,D3导通D1,D4截止电流通路:bD2RLD4a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D3D2D1D4RLuoab整流输出电压平均值：

Uo=0.9U2负载电流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

二极管平均电流：ID=Io/2u2uD2,uD3uouD1,uD4二极管最大反向电压：DRM22UU=第14页，课件共49页，创作于2023年2月集成硅整流桥：u2uo+

–

~+~-

+–第15页，课件共49页，创作于2023年2月(4)整流电路的主要参数负载电压Uo的平均值为:()ò=πootduπU2021w负载上的(平均)电流:LoRUIo=(a)整流输出电压的平均值uo20t第16页，课件共49页，创作于2023年2月

S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越小越好。(b)脉动系数Ｓ用傅氏级数对全波整流的输出uo

分解后可得:uo20t基波基波峰值输出电压平均值第17页，课件共49页，创作于2023年2月平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管的主要依据。oDII21=例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流ID

是负载平均电流的一半。

二极管截止时两端承受的最大反向电压：(c)二极管平均电流与反向峰值电压（选购时：二极管额定电流>ID)（选购时：反向峰值电压2URM)第18页，课件共49页，创作于2023年2月15.3滤波电路滤波电路的结构特点:

电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLLRLC第19页，课件共49页，创作于2023年2月(1)电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。(a)电容滤波原理a桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第20页，课件共49页，创作于2023年2月RL未接入时(忽略整流电路内阻)u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc第21页，课件共49页，创作于2023年2月RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻ro)u1u2u1bD4D2D1D3RLuOSCu2tuOt无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形第22页，课件共49页，创作于2023年2月uotu2上升，u2大于电容上的电压uc，u2对电容充电，uo=ucu2u2下降，u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电，uc按指数规律下降，时间常数=RLC第23页，课件共49页，创作于2023年2月u2tuot只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。二极管中的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第24页，课件共49页，创作于2023年2月u2tuot电容充电时，电容电压滞后于u2。RLC越小，输出电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且RLC较大）时(考虑整流电路内阻ro)第25页，课件共49页，创作于2023年2月近似估算:Uo=1.2U2Io=Uo/RL流过二极管瞬时电流很大RLC越大Uo越高负载电流的平均值越大;

整流管导电时间越短iD的峰值电流越大(b)电容滤波电路的特点输出电压平均值Uo与时间常数RLC有关RLC愈大电容器放电愈慢Uo(平均值)愈大

二极管承受的最高反向电压一般取(T:电源电压的周期)第26页，课件共49页，创作于2023年2月电容滤波原理的低通滤波器解释用傅氏级数对全波整流的输出uo

分解后可得:u20tRLCuuo++频率越高，电容的容抗越小ro整流电路第27页，课件共49页，创作于2023年2月(2)电感滤波电路电路结构:

在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo第28页，课件共49页，创作于2023年2月电感滤波原理(低通滤波器解释）对谐波分量:

f

越高，XL越大,电压大部分降在XL上。

因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo对直流分量:

XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上第29页，课件共49页，创作于2023年2月(3)RC–

型滤波器改善滤波特性的方法：采取多级滤波uoRu2u1C1C2uo1´RLRC–

型滤波器将RC–

型滤波器中的电阻换为电感，变为LC–

型滤波器第30页，课件共49页，创作于2023年2月15.4稳压电路稳压电路的作用: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第31页，课件共49页，创作于2023年2月稳压电源类型:以下主要讨论线性稳压电路。稳压管稳压电路开关型稳压电路线性稳压电路常用稳压电路(小功率设备)电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。效率较高，目前用的也比较多。第32页，课件共49页，创作于2023年2月(1)稳压电路的主要性能指标(a)稳压系数S（越小越好）

稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。(b)输出电阻Ro（越小越好）

输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。第33页，课件共49页，创作于2023年2月(2)串联反馈式稳压电路(a)电路结构的一般形式串联式稳压电路的组成：（1）基准电压；（2）比较放大；（3）输出电压取样电路；（4）调整元件UOT1+_UI比较放大基准电压Uo取样URFUORL调整元件+–+–第34页，课件共49页，创作于2023年2月

因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为：

串联反馈式稳压电路。若因输入电压变化或负载变化而使UO加大,比较放大电路使UB1变小,从而使UO降低.UOT1+_UI比较放大基准电压Uo取样URFUORL调整元件+–+–UB1+UIUoRLR3比较放大第35页，课件共49页，创作于2023年2月R

、UZ基准电压T1调整管R3

、T2比较放大R1

、RW

、R2采样电阻(b)一种实际的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第36页，课件共49页，创作于2023年2月稳压原理UoUB2UC2（UB1）Uo当UI增加或输出电流减小使Uo升高时UC2（UB1）R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第37页，课件共49页，创作于2023年2月(c)输出电压的确定和调节范围()22221BEZWWOUURRRRRU++++=所以：2221ZWWURRRRR+++=忽略UBE2R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2因为：OU2BEZUU+22WRR+21WRRR++=UB2=第38页，课件共49页，创作于2023年2月例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求输出电压的调节范围。221ZWWOminURRRRRU+++=4=6V4.74.7++=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU++=4=12V4.74.7++=4.74.7R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB22221ZWWOURRRRRU+++=第39页，课件共49页，创作于2023年2月(d)实际的稳压电源采取的改进措施1.比较放大级采用差动放大器或集成运放2.调整管采用复合三极管3.采用辅助电源(比较放大部分的电源)4.用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5.内部加短路和过热保护电路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成稳压电源第40页，课件共49页，创作于2023年2月用运放作为比较放大器的串联型稳压电路++UZDZUOUIT1T2R1R2RWRZ1RL+-+UZ1DZ1RZ最大输出电压最小输出电压第41页，课件共49页，创作于2023年2月15.5集成稳压电源特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：W7800系列——稳定正电压

W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15VW7900系列——稳定负电压

W7905输出-5VW7909输出-9VW7912输出-12VW7915输出-15V第42页，课件共49页，创作于2023年2月1端:输入端2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1µF+10V+5V注意：输入与输出端之间的电压不得低于2V！第43页，课件共49页，创作于2023年2月1端:公共端2端:输入端3端:输出端W7900系列稳压器外形及接线图123–+W7905UI–+