第8章直流稳压电源.ppt

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1、第第8章章 直流稳压电源直流稳压电源8.1 小功率整流电路小功率整流电路8.2 滤波电路滤波电路8.3 直流稳压电路直流稳压电路电子设备都需要稳定的直流电源供电电子设备都需要稳定的直流电源供电,而电网提供的是而电网提供的是50Hz的交流电，单相电的电的交流电，单相电的电压为压为220V，三相电为，三相电为380V，电压一般允许有，电压一般允许有10%的波动。的波动。（1）从电网来的交流电经变压器变为合适的数值）从电网来的交流电经变压器变为合适的数值;（2）然后经过整流电路变成单一方向的脉动电压：）然后经过整流电路变成单一方向的脉动电压：（3）在经过滤波电路使输出电压平滑：）在经过滤波电路使输出

2、电压平滑：（4）最后经过稳压电路使直流电压稳定。）最后经过稳压电路使直流电压稳定。滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压负载负载OtuOtuOtuOtuOtu交流交流电源电源图中各环节的功能如下：图中各环节的功能如下：1.整流变压器整流变压器:将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2.整流电路整流电路:将交流电压变换为单向脉动电压。将交流电压变换为单向脉动电压。3.滤波器：滤波器：减小整流电压的脉动程度。减小整流电压的脉动程度。4.稳压环节：稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。8.

3、1 整流电路整流电路RLioD+u+uo 1.单向半波整流电路单向半波整流电路 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOuuDiOU2U2U2O AV012sin()d()UUtt 20.4 5UU 2sinuUt to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOuuDiOU2U2U2整流输出平均电流：整流输出平均电流：20.45LLOAVOAVIVRVR 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二，二极管的极限参数应满足：极管的极限参数应满足：整流输出平均电压：整流输出平均电压：整流管中流过的电流：整流管中流过的电流：0.45DO A

4、VLUIIR2RL2F21.1 45.01.1 UURUIRLioD+u+uo 单向半波整流电路特点单向半波整流电路特点 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOuuDiOU2U2U2 半波整流电路结构简单，半波整流电路结构简单，但输出电压脉动系数大，直流但输出电压脉动系数大，直流成分低，变压器只有半个周期成分低，变压器只有半个周期工作，利用率低。工作，利用率低。UU2DRM 整流管所承受的最大反向电压为整流管所承受的最大反向电压为2.全波整流电路全波整流电路 整流电路中最常用的是单相桥式整流电路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它由四个二极管 D1

5、D4 接成电桥的形式构成。接成电桥的形式构成。RLioD4D3D2D1+u+uo RLioD4D3D2D1+u+uo+在在 u 的的正半周，正半周，D1 和和 D3 导通导通，D2 和和 D4 截止截止(相当于开相当于开路路)电流的通路如图中红色箭头所示。电流的通路如图中红色箭头所示。RLioD4D3D2D1+u+uo to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiOU2U2U2RLD4D3D2ioD1+u+uo+在在 u 的负半周，的负半周，D2 和和 D4 导通导通，D1和和 D3 截止截止(相当于相当于开路开路)，电流的通路如图中绿色箭

6、头所示。，电流的通路如图中绿色箭头所示。在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上得到的是全波整流电压得到的是全波整流电压 uo。to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiOU2U2U2RLD4D2ioD1-u+uo D3O AV012sin()d()UUtt UU9.022 UU2DRM 整流管所承受的最大反向电压为整流管所承受的最大反向电压为2sinuUt to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiOU2U2U2整流输出电压的平均

7、值：整流输出电压的平均值：流经每个二极管的电流：流经每个二极管的电流：11 0.90.4522DO AVLLUUIIRR桥式全波整流电路特点桥式全波整流电路特点RLioD4D3D2D1+u+uo 输出电压直流平均值大，脉动系数小，电源变压器充分利用，效率高。因输出电压直流平均值大，脉动系数小，电源变压器充分利用，效率高。因此，桥式整流电路得到了广泛应用，已做成模块叫整流桥或桥堆。此，桥式整流电路得到了广泛应用，已做成模块叫整流桥或桥堆。+uo RLio+u 例例 1 已知负载电阻已知负载电阻 RL=80 ，负载电压，负载电压 UO=110 V。今。今采用采用单相桥式整流电路，交流电源电压为单相

8、桥式整流电路，交流电源电压为 380 V。(1)如何选用如何选用晶体二极管？晶体二极管？(2)求整流变压器的变比及容量。求整流变压器的变比及容量。解解(1)负载电流负载电流O AVO AVL1101.4 A80UIR每个二极管通过的平均电流每个二极管通过的平均电流DO AV10.7 A2II变压器二次侧电压的有效值为变压器二次侧电压的有效值为V1220.91100.9O UU考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧的电压大约要高出的电压大约要高出 10%，即，即 122 1.1=134 V。于是。于是V1891342DRM U因此可选用因

9、此可选用 2CZ55E 晶体二极管，其晶体二极管，其最大整流电流最大整流电流为为 1 A，反向工作峰值电压反向工作峰值电压为为 300 V。(2)变压器的变比及容量变压器的变比及容量变压器的变比变压器的变比2.8134380 K变压器二次侧电流的有效值为变压器二次侧电流的有效值为A1.550.91.40.9O II变压器的容量为变压器的容量为AV2081.55134 UIS可选用可选用BK300(300 V A)，380/134 V 的变压器。的变压器。二极管导通时给电容充电，二极管截止时电容向负载放电；二极管导通时给电容充电，二极管截止时电容向负载放电；8.2.1 电容滤波器电容滤波器(C

10、滤波器滤波器)电容滤波器的组成和工作原理。电容滤波器的组成和工作原理。RLD1D4D3D2ioC滤波后输出滤波后输出电压电压 uo 的波形的波形变得平缓，平均值提高。变得平缓，平均值提高。8.2 滤波器滤波器+uo=uc+u RLD1D4D3D2ioC+uo=uc+u tuOOU2 2 RLD1D4D3D2ioC+uo=uc+u tuOt tt t t tOU2 2 tuOt tt tt t t tOU2 2 放电时间常数放电时间常数 t t=RLC越大，脉动越小，越大，脉动越小，输出电压平均值越高，一般要求输出电压平均值越高，一般要求2)53(LTCR T 是是 uO 的周期。这时，的周期。

11、这时，UO 1.2U 例例 1 有一有一单相桥式单相桥式电容滤波电容滤波整流电路，已知交流电源频率整流电路，已知交流电源频率 f=50 Hz，负载电阻负载电阻 RL=200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压 UO=30 V，选择，选择整流整流二极管二极管及及滤波电容器。滤波电容器。解解 (1)选择选择整流二极管整流二极管流过二极管的电流流过二极管的电流O AVDO AVL111300.07575 mA222200UIIR取取 UO=1.2U，所以变压器二次侧电压的有效值为所以变压器二次侧电压的有效值为V251.2301.2O UU二极管所承受的最高反向电压二极管所承受的最高反向电压V352

12、522DRM UU 因此可选用因此可选用 2CZ52B 型二极管，其型二极管，其最大整流电流最大整流电流为为100 mA，反向工作峰值电压反向工作峰值电压为为 50 V。(2)选择滤波电容器选择滤波电容器所以所以取取25LTCR s0.0521/505L CR选用选用 C=250 F，耐压为，耐压为 50 V 的极性的极性电容器。电容器。F 250F 102502000.050.056L RCRLL C+u 8.2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器(LC 滤波器滤波器)当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化，因

13、而使负载电流和负载电压的脉动大为减小。频阻碍电流的变化，因而使负载电流和负载电压的脉动大为减小。频率越高，电感越大，滤波效果越好，而后又经过电容滤波，使输出率越高，电感越大，滤波效果越好，而后又经过电容滤波，使输出电压更为平直。电压更为平直。8.3 直流稳压电源直流稳压电源8.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI+引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。(1)当交流电源电压增加而使整流输出电压当交流电源电压增加而使整

14、流输出电压 UI 随着增加时，负载电随着增加时，负载电压压 Uo 也要增加。也要增加。Uo 即为稳压管两端的反向电压。即为稳压管两端的反向电压。负载电压负载电压 Uo 稍有增稍有增加时，稳压管的电流加时，稳压管的电流 IZ 就显著增加，因此限流电阻就显著增加，因此限流电阻 R 上的压降增加，以上的压降增加，以抵偿抵偿 UI 的增加，从而使的增加，从而使 Uo 保持近似不变。保持近似不变。(2)当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻 R 上上的压降增大，负载电压的压降增大，负载电压 Uo 因而下降。只要因而下降。只要 Uo下降一点，稳压下降一点，稳压

15、管电流管电流 IZ 就显著减小，使通过电阻就显著减小，使通过电阻 R 的电流和电阻上的压降的电流和电阻上的压降保持近似不变，因此负载电压保持近似不变，因此负载电压 Uo 也就近似稳定不变。也就近似稳定不变。选择稳压管时一般取选择稳压管时一般取 UZ=Uo，UI=(2 3)Uo 例例 1 有一有一稳压管稳压电路，稳压管稳压电路，负载电阻负载电阻 RL 由开路变由开路变到到 3 k，交流电压经，交流电压经整流滤波后得出整流滤波后得出 UI=30 V。今要求输出。今要求输出直流电压直流电压 UO=12 V，试选择，试选择稳压管稳压管 DZ。解解 根据输出电压根据输出电压 UO=12 V 的要求，负载

16、电流最大值的要求，负载电流最大值mA4A1041031233LOOM RUI可选择稳压管可选择稳压管 2CW60，其稳定电压，其稳定电压 UZ=(11.5 12.5)V，其稳其稳定电流定电流 IZ=5 mA，最大，最大稳定电流稳定电流 IZM=19 mA。8.3.2 集成稳压电源集成稳压电源 本节主要介绍本节主要介绍 W7800 系列系列(输出正电压输出正电压)和和 W7900 系列系列(输出负电压输出负电压)，它们的电路符号如下图所示它们的电路符号如下图所示:W7800+231W790013_2_ 这种稳压器只有输入端、输出端和公共端三个引出端，这种稳压器只有输入端、输出端和公共端三个引出端，故也称为三端集成稳压器。故也称为三端集成稳压器。W7800 系列系列 1 为输入端，为输入端，2 为输出为输出端，端，3 为公共端；为公共端；W7900 系列系列 3 为输入端，为输入端，2 为输出端，为输出端，1 为为公共端。公共端。W7800 系列输出固定的正电压有系列输出固定的正电压有 5 V，8 V，12 V，15 V，18 V，24 V 多种。例如多种。例如 W7812 的输出电压为的