电工电子技术与技能课件：直流稳压电源

直流稳压电源

模块一整流电路模块二滤波电路模块三稳压电路的结构原理及应用1.了解单相半波整流电路的组成和工作原理。2.了解单相桥式整流电路的组成和工作原理。模块一整流电路

【学习目标】

【能力目标】

1.能够实际应用单相桥式整流的充电用硅整流装置电路。2.能正确搭接桥式整流电路并应用于实际电路。模块一整流电路

【知识探究】

将交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。根据所需整流的交流电源不同，整流电路主要分为单相整流和三相整流两种，根据整流后输出的波形，又可分为半波整流和全波整流两种。1.单相半波整流电路

一、单相半波整流电路1.电路组成及工作原理电源变压器将电压u1变为整流电路所需的电压u2。u1正半周时，a端正，b端负，二极管在正向电压作用下导通，电流由a经VD、RL到b。因二极管正向压降很小，负载电压uL=u2；负半周时，a端负、b端正，二极管在反向电压作用下截止，负载中的电流iL=0，负载两端的电压uL=0。输出电压、输出电流的波形理论波形示波器实测的波形2.主要参数汁算（1)负载RL上的直流电压可用其平均值来表示其大小，计算公式是U1是变压器二次电压有效值(2)负载RL上通过的直流电流可以由欧姆定律算得(3)通过二极管的平均电流(4)二极管承受的最大反向电压3.电路元件参数选择一、单相半波整流电路（1）变压器的选用其二次电压与负载要求电压有关，可根据半波整流时二者关系式换算（2）半波整流二极管的选用二极管的最大整流电流应大于二极管正向导通时电流反向耐压值应大于变压器次级电压的最大值4．电路特点半波整流电路的优点是电路简单，使用的元件少。但缺点是输出电压脉动很大，效率低，所以只能应用在对直流电压波动要求不高的场合，例如蓄电池的充电等。1.电路组成和工作原理

二、单相桥式整流电路（a）原理图（b）习惯画法（c）简化画法二、单相桥式整流电路分析：在u1的正半周，a端正、b端负，二极管VD1和VD3在正向电压作用下导通，VD2和VD4在反向电压作用下截止，电流由a端，经VD1、RL、VD3流向b端，负载RL上得到一个半波电压和半波电流。反向工作过程类似。

理论波形示波器实测的波形输出电压、输出电流的波形2.主要参数计算

二、单相桥式整流电路桥式整流是全波整流，若忽略二极管的管压降，负载电压和电流都为半波整流的两倍3.整流二极管的选择二、单相桥式整流电路二极管最高反向工作电压不低于交流电的峰值电压，即桥式全波整流时，二极管中的电流是负载电流的一半，所以选择的二极管4.应用

二、单相桥式整流电路桥式全波整流电路的脉动性比半波整流输出的直流电压和电流脉动程度要小，而且电能利用率高，所以广泛应用于整流电路中。目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称“硅桥”或“桥堆”，不但使用方便而且性能稳定可靠。常见整流桥外形如图所示，选用时应注意它们的额定电流和允许的反向电压要符合整流电路的要求，使用时认真阅读使用说明书，清楚它们的安装方式和冷却方式以及外引线的极性等。

常见整流桥外形图

一、整流二极管整流二极管一般采用硅材料制造，常称为硅整流器件。它的反向电流很小，PN结的额定结温高，而且受温度影响小，PN结面积较大，允许通过较大的电流，一般工作在频率为3kHz以下的电路中。（一）整流二极管的结构及外形知识拓展（a）小电流整流二极管（b）大电流整流二极管（c）200A以上的整流二极管(二）.整流二极管的型号

整流二极管的型号大多数按半导体型号命名标准命名，基本上是2CZ、2DZ系列，此外还有ZP系列。ZP系列整流二极管广泛应用于大电流整流，例如电解、电镀、直流电力拖动等大功率整流设备中。（三）整流二极管的主要参数1.反向工作峰值电压URWM

习惯称作“额定电压”或“最大反向电压”。一般规定为二极管反向击穿电压的1／2。2.正向平均电流IF(AV)

习惯称作“额定电流”或“最大整流电流”。指在规定环境和标准散热条件下，允许连续通过的工频正弦半波电流的平均值。二、硅整流堆（一）硅整流堆的结构及外形（a）半桥（b）单相桥（c）三相桥

常见的硅堆外形（a）小电流硅堆（b）整流模块（c）高压硅堆（二）硅整流堆的型号目前对各种硅整流堆尚无完全统一的命名标准，需参考有关生产厂产品说明书。高压硅堆的基本型号是2DL、2CL；高频高压硅整流堆2DGL、2CGL系列。（三）硅整流堆的主要参数1.额定反向峰值电压。2.正向平均整流电流。【课堂小结】模块一整流电路单相半波整流电路波形特点：示波器显示u1为单相正弦波，负载RL上波形只有正弦波的半个波。数值特点：

单相桥式全波整流电路波形特点：示波器显示u1为单相正弦波，负载RL上波形为全波脉动的直流电压，故称全波整流电路。数值特点：直流稳压电源模块二滤波电路

1.了解电容滤波电路的组成和工作原理2.了解电感滤波电路的组成和工作原理3.了解复式滤波电路、电子滤波电路的概念模块二滤波电路【学习目标】

【能力目标】

能够根据各种滤波电路的特点与适用条件，选择合适的滤波电路【知识探究】

交流电经整流转变成脉动直流电，含有较大的交流分量，这种不平滑的直流电仅能在电镀、电焊、蓄电池充电等要求不高的设备中使用，不能适应大多数电子电路和设备的需要。为了得到平滑的直流电，一般在整流电路之后需接入滤波电路，把脉动直流电的交流成分滤掉。滤波电路主要由电容、电感等储能元件组成，常用的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路、复式滤波电路和电子滤波电路等。一、电容滤波电路（一）单相半波整流电容电路组成和工作原理电容滤波通常是在负载电阻两端并联大容量电容器C

一、电容滤波电路（当u2>0时，二极管V导通，u2向电容C充电，忽略二极管正向电阻，则充电速度很快到达u2的峰值。此后u2按正弦规律下降至低于电容两端电压。由于电容两端电压不能突变，仍保持较高的电压，这时，因uC>u2，V承受反向电压截止，电容C通过RL进行放电，由于C和RL较大，放电速度很慢，随着放电的进行uC下降，直到下一个周期u2>uC时，二极管V再次导通，C再次被充电，如此重复。通过这种周期性充放电，达到滤波的目的桥式整流电容滤波电路一、电容滤波电路（二）有关参数计算

负载上的电压、电流可以按下式估算：一、电容滤波电路滤波电容的选择

（2）滤波电容的选用（1）电容滤波的输出电压单相桥式整流滤波电路输出电压约为U1耐压值（3）滤波电容若采用电解电容，正负极性不允许接反，否则电容的漏电电流会加大，引起温度上升使电容爆裂。电容的容量应用满足单相桥式整流滤波电路输出电压约为（三）电路特点电容滤波具有电路结构简单、输出电压高、脉动小等优点，一般电容器的容量或RL的值越大，滤波效果越好，但只适用于负载电流较小的场合。二、电感滤波电路电路结构

单相桥式整流电感滤波电路电感线圈L和负载RL串联。线圈的电感较大。二、电感滤波电路

总结（1）波形特点：加上电感滤波后输出电压脉动程度明显减小。（2）电感滤波电路特点：线圈的电感量越大，滤波效果越好，但电感量过大的线圈其体积较大而且笨重，所以电感滤波主要用于电容滤波难以胜任的大电流负载或负载经常变化的场合，在小功率的电子设备中很少使用。复式滤波电路1．L型复式滤波电路(a)LC型

(b)

RC型LC型是由电感和电容C组成的L型滤波电路。整流后输出的脉动直流经过L和C两次滤波，负载上可获得更加平滑的直流电压。在负载电流不大的情况下，为减小体积，减轻重量，降低成本，常用适当的电阻代替电感，组成如图RC型的L型滤波电路。复式滤波电路2．LC-π型滤波电路由电容C1、C2和电感L组成的复式滤波电路，简称LC-π型滤波电路。由于有三个元件进行三次滤波，所以滤波效果更好。但电感的体积较大、成本较高。复式滤波电路3．RC-π型滤波电路当负载电流不大时也可用电阻代替LC-π型滤波电路中的电感，构成RC-π型滤波电路。

RC-π型滤波电路的成本低、体积小、滤波效果较好。【课堂小结】模块二滤波电路◆电容滤波波形平滑，但带负载能力差，适合于较小的负载。电感滤波效果差，但其带负载能力强，适合于负载变动较大的场合。◆复式滤波电路滤波效果要比单电容或单电感滤波效果好。

◆

LC-π型滤波电路的滤波效果好，但电感的体积较大、成本较高。

RC-π型滤波电路的成本低、体积小、滤波效果较好。直流稳压电源模块三稳压电路的结构原理及应用

模块三稳压电路的结构原理及应用

1.了解稳压二极管的工作特性和主要参数2.了解晶体管串联稳压电路的组成和原理【学习目标】

【能力目标】

能够设计并制作一个简单的稳压电路一、稳压二极管的工作特性和主要参数(一)工作特性（a）图形符号（b）伏安特性曲线稳压二极管简称稳压管，是一种特殊的面接触型半导体硅二极管.在正常情况下，稳压管工作在反向击穿区，由于曲线很陡，反向电流在很大范围内变化时其两端电压却基本保持不变，因而具有稳压作用。（二）主要参数1.稳压电压UZ2.最大稳定电流IZmax3.最小稳定电流IZmin4.稳定电流IZ5.最大耗散功率PZM二、简单稳压电路（一）．电路结构限流电阻

VZ反接在直流电源两端与负载并联负载

硅稳压管稳压电路（1）稳压管稳压电路优点是电路简单，适用于负载较小的电路中；缺点是输出电压不能调节。（2）要使稳压管起稳压作用，必须使其工作在允许电流最大值和最小值之间，因此对限流电阻值有一定要求。二、简单稳压电路（二）．工作过程设RL不变，若电网电压U1升高时，则整流输出电压上U2升，导致VZ及RL两端的电压上升。只要UL有很少增加，IZ就会显著增加，又使R中电流IR增大，R上的电压降UR显著增加。因UL=U2-UR，所以UL又下降，保持稳定。其过程可表示为：设电网电压不变，则U2亦不变，若由于负载变化使UL下降，则IZ减小，导致R中的电流IR减小，UR下降，所以UL又上升，保持输出电压稳定。其过程为：不变）三、串联型稳压电路（一）．电路组成

串联型稳压电路由四部分组成三、串联型稳压电路（二）．稳压原理

假设由于某种原因(电网电压波动或负载阻抗变化)使输出电压URL降低，取样电压UP跟随减小，由于稳压管的电压UZ不变，所以VT2的基极电压Ube2要减小，基极电流Ib2也相应减小，集电极电流Ic2也减小，I减小，U1下降，Ube1上升，Ib1增大，Ic1增大，Uce1减小，结果使Url保持不变。反之亦然。（三）输出电压的调节Rw为可变电阻，改变抽头位置，即可调节输出电压UL的大小。知识拓展集成稳压器

常见集成稳压器

一、三端集成稳压器的型号和参数

（一）．三端固定输出式稳压器

（1）型号及意义三端固定式集成稳压器有CW78××、CW79××系列。

（2）管脚识读CW78××、CW79××系列引脚功能如图所示。1—公共端2—输入端3—输出端2—公共端3—输出端1—输入端

（a）78××系列（b）79××系列

（一）．三端固定输出式稳压器

（二）．三端可调式集成稳压器（1）型号及意义三端可调式集成稳压器CW×17×系列如图所示。

一、三端集成稳压器的型号和参数（2）管脚识读CW117××/W217××/W317××系列为正电压输出、CW137××/W237××/W337××系列为负电压输出。

可调端输出端输入端可调端输入端输出端

（a）17系列（b）37系列1.基本应用电路CW78××、CW79××系列电路接法如图所示。

CW78××、CW79××系列电路接法

二、三端集成稳压器的应用（一）．三端固定式集成稳压器

总结（1）改变输入电压大小，输