《简明电工学》课件第23课-直流稳压电源

模块12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。12.1

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。

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。12.1.1单相半波整流电路uDO2.工作原理Va>Vb，二极管D导通。3.工作波形1.电路结构uOOu

正半周

－

－–++–aDuOubRLiO–++–aDuOubRLiO–++–aDuOu2bRLiOu1U2U2wtOu2wtOu2

tOuDO2.工作原理Va>Vb，二极管D导通。1.电路结构uOOu

正半周

3.工作波形Va<Vb，二极管D截止。

u负半周

－12.1.1单相半波整流电路–++–aDuOubRLiOu–++–aDuOubRLiO–++–aDuOu2bRLiOu14.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值IO(3)流过每个二极管电流平均值ID(4)每个二极管承受的最高反向电压URM

优点：结构简单，使用的元件少。

缺点：只利用了电源的半个周期。12.1.2单相桥式整流电路2.工作原理Va>Vb，二极管

D1、D3

导通，D2、D4

截止。3.工作波形uD2uD41.电路结构

－

－u

正半周RLuiOuOD1D2D4ab+–+–D3RLu2iOuOD1D2D4ab+–+–D3ut

wU2u2t

wU212.1.2单相桥式整流电路2.工作原理3.工作波形1.电路结构Va<Vb,二极管D2、D4

导通，D1、D3

截止。uD1uD3

－

－u

负半周RLuiOuOD1D2D4ab+–+–D3RLu2iOuOD1D2D4ab+–+–D3uD2uD4uOuDwtwtuOuDwtwtut

wU2u2t

wU2U2U2U2-U2-4.参数计算(1)整流电压平均值UO(2)整流电流平均值IO(3)流过每个二极管电流平均值ID(4)每个二极管承受的最高反向电压URM(5)变压器二次电流有效值I2(1)输出直流电压高；

(2)脉动较小；

(3)二极管承受的最大反向电压较低；

(4)电源变压器得到充分利用。

目前，半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，制成单相及三相整流桥模块，这些模块只有输入交流和输出直流引线，减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。桥式整流电路的优点：12.1.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路的几种形式+uO-iORL~D1D2D4D3+u-+uO-iORL~D1D2D4D3+u2-+uO-RLiO+u-~+uO-RLiO+u2-~D1+u-RL+uO-iOD2D4D3~D1+u2-RL+uO-iOD2D4D3~

整流二极管的选择

平均电流ID与最高反向电压URM

是选择整流二极管的主要依据。选管时应满足：

IOM

ID

，URWM

URM

解：（1）半波整流，变压器副边绕组电压有效值[例12.1.1]设计一个输出电压为24V，输出电流为1A的直流电源，电路形式可采用半波整流或桥式整流，试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。流过二极管的电流平均值每只二极管承受的最高反向电压

考虑到变压器二次绕组及二极管上的压降，变压器二次电压一般应高出5%~10%可选用一只2CZ12B整流二极管最大整流电流为3A，最高反向工作电压为200V

解：（1）桥式整流，变压器副边绕组电压有效值[例12.1.1]设计一个输出电压为24V，输出电流为1A的直流电源，电路形式可采用半波整流或桥式整流，试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。流过二极管的电流平均值每只二极管承受的最高反向电压

选用四只2CZ11A整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向工作电压为100V。12.2

滤波电路

交流电压经整流后输出的是脉动直流，波动较大。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,滤掉脉动直流中的交流成分，保留其直流成分，达到平滑输出电压波形的目的。+CiCi=uC

12.2.1电容滤波器(C滤波器)2.工作原理3.工作波形1.电路结构

u2

>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

。

u2<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

。二极管承受的最高反向电压为。–++–aDuOubRLiO–++–aDuOu2bRLiOuOU2U2wtOwtOuOU2U2wtOu2wtOwtO截止二极管上的最高反向电压URM4.电容滤波电路的特点(T—电源电压的周期)

输出电压的脉动程度与平均值UO

和放电时间常数

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。

为了得到比较平直的输出电压≥近似估算取：UO=1.2U2(桥式）[例12.2.1]设计一单相桥式整流电容滤波电路。要求输出电压UO=48V，已知负载电阻RL=100Ω，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。uRLuO++––~+Cu2RLuO++––~+C流过整流二极管的平均电流mA变压器副边电压有效值整流二极管承受的最高反向电压2CZ11B整流二极管最大整流电流为1A最高反向工作电压为200V[例12.2.1]设计一单相桥式整流电容滤波电路。要求输出电压UO=48V，已知负载电阻RL=100Ω，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。uRLuO++––~+Cu2RLuO++––~+C

μF100V、470μF的电解电容器12.2.2电感滤波器(L滤波器)1.电路结构2.滤波原理

当流过电感的电流发生变化时,线圈中产生自感电动势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。

L滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，缺点是制作复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。12.2.3复合滤波器LCCLCCRC12.3

稳压电路

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。

集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路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。1.三端固定式集成稳压器

表示集成稳压器的输出电压的数值,以V为单位。输出电流：78L

/79L

输出电流100mA78M

/79M

输出电流500mA78

/79

输出电流1.5A5V,6V,

9V,12V,15V,18V,24V等多种输出电压：型号命名W78

(输出正电压)系列W79

(输出负电压)系列(1)(2)外形及引脚功能稳压器有金属封装和塑料封装两种W78

系列INOUTGND31278

IN132OUTGND金属封装塑料封装IN79

132OUTGNDINOUTGND312金属封装塑料封装W79

系列外形封装和引脚功能图W7800++213_W790013_2符号

使用时必须注意引脚功能，不能接错，否则电路将不能正常工作，甚至损坏集成电路。（3）应用输出为固定正电压时的接法如图所示。

输出为固定电压的电路

输入与输出之间的电压不得低于2V，一般在5V左右。C2W7805C1UI+_UO123

0.1~1F+_1F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。即用来改善负载的瞬态响应。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。即用以改善波形。

同时输出正、负电压的电路~24V~24V~220VW7915132321++CC1000mF1000mFC10.33mFC10.33mFC21mFC21mF+15V-15VW7815~24V~24V~220VW7915132321++CC1000mF1000mFC0.33mFC0.33mFC1mFC1mF+15V-15VW7815提高输出电压的电路U

:

为W78

固定输出电压UO=U

+UZ输出电压：1.2~37V连续可调输出电流：

L型(0.1A)、M型(0.5A)，未标字母(1.5A)等

外形及引脚功能2.三端可调式集成稳压器LM117/217/317系列(输出正电压)LM137/237/337系列(输出负电压)也可直接选用三端可调输出集成稳压器调节输出电压如果R2=6.