第三章直流稳压电源

第三章直流稳压电源第一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四本章要求：1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。第三章直流稳压电源第二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四第三章直流稳压电源小功率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交流电源负载变压整流滤波稳压第三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3.1整流电路整流电路的作用:

将交流电压转变为脉动的直流电压。

常见的整流电路：

半波、全波、桥式整流；单相和三相整流等。分析时可把二极管当作理想元件处理：

二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。整流原理：

利用二极管的单向导电性第四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四uDO3.1.1单相半波整流电路2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通;uo=u3.工作波形

u负半周，Va<Vb，二极管D截止,uo=01.电路结构–++–aTrDuoubRLioutOuoO第五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四4.参数计算(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)变压器副边电流有效值I2第六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四5.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

第七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四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。RLioD4D3D2D1~+u+uo1、电路结构3.1.2单相桥式整流电路第八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四RLio

在u的正半周，Va>Vb,D1

和D3

导通，D2和D4截止(相当于开路)。D4D3D2D1~+u+uo+–ab2.工作原理：

此时负载上的电压uo是u的正半波，二极管D2，D4承受反向电压第九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四RLD4D3D2ioD1在u的负半周，Va<Vb,

D2和D4

导通，D1和D3

截止(相当于开路)。~+u+uo+–ab此时uo的波形和u的正半波相同D1，D3承受反向电压第十页，共四十一页，编辑于2023年，星期四uouDuD2uD4uu

正半周，Va>Vb，二极管D1、D3

导通，D2、D4

截止。3、工作波形第十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3、工作波形uD1uD3u

负半周，Va<Vb，二管D2、D4导通，D1、D3截止。uouDuD2uD4u第十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四输出电压平均值：UO=0.9U输出电流平均值:IO=UO/RL=0.9U

/RL

流过二极管的平均电流：ID=IO/2uuL4.主要参数：二极管承受的最大反向电压：URM=2U++++41232+43DuuDDL1LDR-变压器副边电流有效值:

I2=1.11Io第十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四集成硅整流桥：u2uL+

–

~+~-

+–第十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四例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。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo第十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四

如果D2或D4接反二极管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。uo+_~u+_RLD2D4D1D3第十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3.2滤波电路

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)。第十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四

3.2.1电容滤波器（半波）

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。

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–++–aDuoubRLio=uC

3.工作波形二极管承受的最高反向电压为(负载开路)。uoutOtO负载开路第十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3.电容滤波电路的特点(T—电源电压的周期)(1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数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。近似估算取：Uo

=U（半波）当负载RL开路时，UO

第十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四(2)外特性曲线有电容滤波1.4U无电容滤波0.45UUooIO

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选管时一般取：IOM=2IDRLC

越大ＵO

越高，IO(ID)

越大RLC

越大二极管导通时间越短iDtuotOO(4)电容在一个周期内电容的平均电流为零，故流过每管电流平均值iD

的峰值电流越大。第二十页，共四十一页，编辑于2023年，星期四电容充电电容放电1.电路结构和工作原理RLD1D4D3D2ioC~+uo=uc+u3.2.1电容滤波器（全波）第二十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2.工作波形

||||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

。经C滤波后uO的波形utiDt二极管中的电流uo

=uc第二十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四近似估算:UO=1.2U3.电容滤波电路的特点：(1)UO与RLC的

关系：RLC愈大C放电愈慢UO(平均值)愈大RLC较大一般取：(T:电源电压的周期)utiDtuc=uo第二十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四(2)外特性曲线有电容滤波1.4U无电容滤波0.45UUooIO

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选管时一般取：IOM=2IDRLC

越大ＵO

越高，IO(ID)

越大RLC

越大二极管导通时间越短iDtuotOO(4)电容在一个周期内电容的平均电流为零，故流过每管电流平均值iD

的峰值电流越大。第二十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四总结半波整流半波整流C滤波全波整流全波整流C滤波输出电压Uo0.45UU0.9U1.2U二极管承受最大反向电压负载开路二极管的平均电流IDIOIO第二十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四例：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。流过二极管的电流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：1.选择整流二极管可选用二极管2CZ52BIOM=100mAUDRM=50V

第二十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四例：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。取RLC=5T/2已知RL=50uRLuo++––~+C解：2.选择滤波电容器可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器第二十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3.2.2电感电容滤波器1.电路结构L

uRLuo++––~+C2.滤波原理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。对谐波分量:

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上第二十八页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3.2.3形滤波器形LC滤波器

滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。

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，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。第二十九页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3.3集成稳压电源3.3.1稳压管稳压电路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUI=UR+UZUIUZRL(IO)IR(UR=

IRR)设UI一定，负载RL变化UO

基本不变IR

(UR=IRR)基本不变UO

(UZ

)IZ1.电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流调压稳压电路第三十页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2.工作原理UIUZUIUZ设负载RL一定，UI变化UO

基本不变UR=

IRRIZIR1.电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz3.选择稳压管时一般取(1)UZ=Uo，

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

=UZ

IR=IO+IZUI=UR+UZ第三十一页，共四十一页，编辑于2023年，星期四UiTR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R13.3.2集成稳压电路1.电路结构串联型集成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第三十二页，共四十一页，编辑于2023年，星期四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由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1UO=UI-UCE第三十三页，共四十一页，编辑于2023年，星期四3分类、符号及主要参数最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。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）第三十四页，共四十一页，编辑于2023年，星期四2)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79xx塑料封装第三十五页，共四十一页，编辑于2023年，星期四W7800Ui+_+_UO123W7900Ui+_+_UO3212)电路符号第三十六页，共四十一页，编辑于2023年，星期四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3.3.3三端集成稳压器应用电路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。第三十七页，共四十一页，编辑于2023年，星期四(2)同时输出正、负电压的电路23220V

24V+C

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