直流稳压电源(内容包括：单相整流滤波电路,线性集成稳压器,开关集成稳压电源)

直流稳压电源1单相整流滤波电路2线性集成稳压器3开关集成稳压电源引言几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，通常都是由交流电网供电，因此需要把交流电变成稳定的直流电。直流稳压电源就是把交流电经过整流变成脉动的直流电，然后通过滤波稳压转换成稳定的直流电的仪器。它由整流电路、滤波电路和稳压电路3部分组成。整流电路

整流电路的目的是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。这种单方向的脉动电压有很大的脉动成分。滤波电路

滤波电路的功能是将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。它由电容、电感等储能元件组成。

稳压电路

稳压电路的功能是采取一些措施，当市电电压或负载电流变化时，使输出的直流电压保持稳定。滤波整流稳压变压交流电源负载OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动电压合适的交流电压平滑直流电压稳定直流电压组成框图1.单相整流滤波电路

整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将交流电转换成单向脉动电压。整流电路中基本上都包含了电源变压器，一方面是“变压”（大多情况下是进行“降压”，即将220V降为较低的交流电压）；另一方面是“隔离”，把电子设备与电网隔开。在小功率直流电源中，经常采用单相半波和单相桥式整流电路。1.1单相整流电路一、半波整流电路ＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–带有纯阻负载的单相半波整流电路如图所示，这是一种最简单的整流电路。它由变压器Tr、整流二极管V及负载RL三部分组成。变压器Tr将220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低压；二极管V具有正向导通、反向截止的开关作用，所以将交流电变成了脉动的直流电，称为整流二极管；负载RL将电能转换成其他能量。ＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–u2>0时:设二极管导通，忽略二极管正向压降，

uo=u2u2<0时:二极管截止,uo=0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。

to

2

3

u2

to

2

3

uO

to

2

3

iD=iO

to

2

3

uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–输出平均电压Uo指输出电压uo在一个周期中的平均值输出电流平均值Io输出电流等于流过二极管的电流，两者的平均值也相等二极管承受的最高反向峰值电压URMu2负半周时二极管截止，uD=u2

由图可知，利用二极管的单向导通这一特性，使变压器副边的交流电压转换成为负载两端的单向脉动电压，从而达到整流的目的。由于这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，因此称为单相半波整流电路。半波整流电路虽然电路结构简单，但效率低，输出脉动大，因此很少单独用作直流电源。二、桥式整流电路单相桥式整流电路如所示。图中，4个整流二极管V1～V4接成电桥的形式，其中一个对角线接变压器的次级，另一个对角线接负载电阻RL，但二者不能互换。u1u2TV3V2V1V4RLuou2uo简化画法+–u1u2TV3V2V1V4RLuou2正半周时电流通路D1

、D4导通，D2、D3截止.电流通路:a

v1

RL

v4bab-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2负半周时电流通路D2、D3

导通，D1

、D4截止电流通路:b

v2

RL

v4aab

桥式整流电路各参数计算如下

to

2

3

to

2

3

u2

to

2

3

uO

to

2

3

iD=iOuD波形图输出平均电压Uo。由uo波形可知，桥式整流是半波整流的2倍，即(2)流过二极管的平均电流ID。由于V1

、V3和V2、V4轮流导通，因此流过每个二极管的平均电流只有负载电流的一半，即(3)二极管承受的最高反向峰值电压URM。当u2上正下负时，V1

、V3导通，V2、V4截止，V2

、V4相当于并联后跨接在u2上，因此反向最高峰值为把四只二极管封装在一起称为整流桥~~桥式整流电路的优点是输出电压高，电压纹波小，管子所承受的平均电流较小，同时由于电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器的利用率高。因此，此电路在整流电路中有了较为广泛的运用。缺点是二极管用得较多。三、全波整流电路v1v2voD1Trv2D2电路图：如图所示，二极管D1、D2分别在V2的正、负半周导通，在RL上得到如图所示电压波形。v2vo00tt234在U2正半周：D1导通、D2管截止，负载中有电流流过；在U2负半周：D1截止、D2管导通，负载中有电流流过。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234工作原理：参数计算：（1）输出的直流电压值为:（2）流过负载平均电流:IDO=UO/RL=0.9U2/RL（3）流过整流二极管的平均电流:IF=IDO/2=0.45U2/RL（4）整流二极管的最大反向电压:UDR=2SQR(2)U2（1）D管的最大整流电流IF必须大于实际流过二极管的平均电流IDO

，即

IF>IDO=ULO/RL=0.45U2/RL（2）D管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URM，即UR>URM=2SQR(2)U2二极管的选择：输出电压波动小，变压需中心抽头，绕制复杂，成本高，笨重。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234电路特点：

从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。为了减少脉动，就需要采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。1.2滤波电路一、电容滤波1.电路和工作原理在整流电路中，把一个大电容C并接在负载电阻两端就构成了电容滤波电路，其电路和工作波形如图所示。电容充电电容放电RLV1V4V3V2ioC~

+

uo=uc

+u

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。RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻)u2tuot无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形u2上升,u2大于电容上的电压uc,u2对电容充电，uo=uc

u2,,u2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

=RL

Cu2tuot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

经上述分析可知，由于在二极管截止期间电容Ｃ向负载电阻缓慢放电，使得输出电压的脉动减小，结果平滑了许多。输出电压平均值也得到了提高。显然RLC的值越大，滤波效果越好，当负载开路时（RL=∞）,为了取得良好的滤波效果，一般取式中，T为交流电源的周期。此时的输出电压平均值为Uo≈1.2U2例1.1

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:选变压器选二极管应满足:IF

(2

3)

ID可选:

2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1

A、100

V整流桥电流平均值:承受最高反压：2.选滤波电容可选：

1000F,耐压50V的电解电容二、其他形式滤波1.电感滤波RLL~+u2

整流后的输出电压：直流分量被电感L短路交流分量主要降在L上电感越大，滤波效果越好2.

型滤波L

C1RL~+u2

C2C1、C2对交流容抗小L对交流感抗很大负载电流小时L8+Uo

+UI

RLV1+UCE

2线性集成稳压器并联型稳压电路—调整管与负载并联串联型稳压电路—调整管与负载串联2.1串联型稳压电路的工作原理+UI

取样电路调整管比较放大电路基准电压UZUF

一、结构和稳压原理稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定二、输出电压的调节范围8+Uo

+UI

R’2RLR’1R1UFUZR2RP2.2三端固定集成稳压器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312二、CW7800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

基本应用电路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33

F0.1

F100

FRL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,消除高频噪声提高输出电压电路W78

132

Ci

C2+UO

+UI

+U

R1R2IQI1I2静态电流5

8mA要求输出电压UO>U

输出电压可调稳压电路W78

C1

C2+UI

+U

+UO

R1R2R3R48(虚短)可产生小于U

的输出电压UO输出正、负电压的电路~24V~24V~220VW7815W79151323211000

F220

F0.33F0.33F0.1F+15V

15V++++1000

F0.1F220

F恒流源电路12+UI=10V

W78053+UO

RRLIQIO0.1F0.33F10

2.3三端可调输出集成稳压器一、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

125C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CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ

50

A

基本应用电路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1

F10

F33

FR1R2C4IOIQIIREF0.1

FV1V2V1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R1=

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，120IREF

50

A2.2kUO=

1.2524V0

30V连续可调电路Uo

CW317123++UiC10.33

F10

FR1R2C31

FVC2R3+3k120680+32

V–10

VA当R2=0时，UO=0VUA=–1.25V3开关集成稳压电源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一、串联型开关稳压电路3.1开关稳压电源的基本工作原理调整管取样电路开关调整管控制组成框图滤波+UI

+Uo

RLV18A8C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工作波形+UI

V1LuEIO+Uo

RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式（PWM）+UI

+Uo

RLV18A8C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,uA=0,UO为预定标称值二、并联型开关稳压电路+UI

+Uo

RLV1R1R2LC+UREFuFuBV2控制电路+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2iL高电平iO低电平iLuBtofftonT3.2集成开关稳压器及其应用类型单片脉宽调制式(外接开关功率管)单片集成开关稳压器CW1524CW4960/4962一、CW1524/2524/3524（区别在于温度范围））组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、输出功率管(2)、过热保护最大输入电压：40V最高工作频率：100kHz每路输出电流：100mA内部基准电压：5V(承受50mA电流)取样电压基准电压输出方波定时电容定时电阻关闭,控制脉宽接扩流晶体管C、E极输入电压振荡/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流断路补偿CW1524系列引脚排列外接复合管扩流12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k

3k

5k

5k

5k

2k

50k

180

68

0.1

UIUOR00.1

F0.02

F0.01

F500

F(28

V)CW1524L0.9mH产生振荡f0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取样电阻(1

A)防止寄生振荡二、CW4960/4962组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器开关功率管(内接)、软启动电路、过流限制、过热保护功能：慢起动、过流保护、过热保护占空比可调（0

100%）最大输入电压：50

V输出电压：5.1

40

V连续可调最高工作频率：100

kHz额定输出电流：CW4960—2.5A(过流保护3.0

4.5A)CW4960—1.5A(过流保护2.5

3.5A)小散热片不用散热片CW4960/4962系列引脚图1234567CW4960IN反馈补偿GNDRT/CT软启动输出12345678161514131211109NC输出NC补偿NCGNDGNDNC输入NC软启动RT/CTGNDGND反馈NCCW4962CW4960/4962应用电路220

FR115k

L150

H4962(4960)11(3)10(2)7(1)14(5)4(4)15(6)2(7)。。R2RPRTCPCTC1UIUO4.7k

+++220

F220

F/40VC2C34.3k

33nF2.2

F2.2nFV取样电阻500

10k

工作频率控制f=1/RTCT106kHz一般RT

=1

27k

CT

=1

3.3nF

频率补偿防寄生振荡续流二极管采用肖特基管软启动电容1

4.7

F第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、