第9章直流稳压电源.ppt

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1、第第9章直流稳压电源章直流稳压电源学习要点学习要点第第9章直流稳压电源章直流稳压电源整流变压器：将正弦交流电源电压变换为符合整流需要的电压。整流变压器：将正弦交流电源电压变换为符合整流需要的电压。整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件（晶体二极管、晶闸管），将交流电压整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件（晶体二极管、晶闸管），将交流电压变换为单向脉动电压。变换为单向脉动电压。滤波电路：减小整流电压的脉动程度，使输出电压成为比较平滑的直流电压滤波电路：减小整流电压的脉动程度，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路：在交流电源电压波动或负载变化时，使直流输出电压稳定。稳压电路：在交流电源

2、电压波动或负载变化时，使直流输出电压稳定。9.1单相整流滤波电路单相整流滤波电路9.1.1单相半波整流电路单相半波整流电路 一种最简单的整流电路，由变压器、二极管一种最简单的整流电路，由变压器、二极管D和负载电阻和负载电阻RL组成。组成。设整流变压器的副边的电压设整流变压器的副边的电压 tUusin当当u2在正半周时，电流从在正半周时，电流从A点流出，经二极管点流出，经二极管D 和负载电阻和负载电阻RL流入流入B点，输出电压点，输出电压tUuusin222O当当u2在负半周时，在负半周时，二极管二极管D因承受反向电压，而处于截止状态因承受反向电压，而处于截止状态,输出电压输出电压Ou变压器的副

3、边电压变压器的副边电压u2、输出电压、输出电压uO和二极管端电压和二极管端电压uD的波形。的波形。整流输出电压整流输出电压uO是一个单向脉动直流电压，是一个单向脉动直流电压，其大小用一个周期内的平均值表示，或者称其大小用一个周期内的平均值表示，或者称为半波的直流分量。为半波的直流分量。)(dsin221)(d212 0 2 0 OOttUtuU22O45.02UUU流过负载电阻流过负载电阻RL的负载电流（整流电流）的负载电流（整流电流）的平均值的平均值IO为为 L2LOO45.0RURUI二极管二极管D正向电流的平均值正向电流的平均值ID，即一个周期内通过二极管，即一个周期内通过二极管D的平均

4、电流的平均电流L2LOOD45.0RURUII 单相半波整流电路中二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器副边交流电压的单相半波整流电路中二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器副边交流电压的幅值幅值U2max 22maxRmax2UUU 考虑到电网电压的波动（允许波动幅度考虑到电网电压的波动（允许波动幅度10），在实际选择时，至少要留有），在实际选择时，至少要留有10的余地，以保证二极管安全工作，所以应遵循如下原则：的余地，以保证二极管安全工作，所以应遵循如下原则：（1）所要选的二极管的参数最大整流电流）所要选的二极管的参数最大整流电流IF应大于实际流过二极管的平均电流应大于实际流过二极管的

5、平均电流ID DF1.1 II（2）所要选的二极管的参数最高反向工作电压）所要选的二极管的参数最高反向工作电压UR应大于其实际承受的最高反向电压应大于其实际承受的最高反向电压URmax RmaxR1.1 UU302U200LR【例例9-1】在所示的电路中，已知变压器的副边电压有效值在所示的电路中，已知变压器的副边电压有效值V，负载电阻，负载电阻。试求：（。试求：（1）整流电压平均值和整流电流平均值；（）整流电压平均值和整流电流平均值；（2）二极管所）二极管所承受的最大反向电压和流过的电流平均值，并选择所用二极管的型号。承受的最大反向电压和流过的电流平均值，并选择所用二极管的型号。解：（解：（1

6、）整流电压平均值）整流电压平均值5.133045.045.02OUUV 整流电流平均值整流电流平均值5.672005.13LOORUImA（2）流过二极管的电流的平均值）流过二极管的电流的平均值5.67OD IImA 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42.4230141.122RmaxUUV所选的二极管的参数应满足所选的二极管的参数应满足25.745.671.11.1DFIImA66.461.1RmaxRUUV查手册可知，应选用型号为查手册可知，应选用型号为2CZ82C的硅整流二极管。的硅整流二极管。单相桥式整流电路由四个二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压单相桥

7、式整流电路由四个二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整的整个周期内，负载上都有电压和电流输出，且其方向应始终保持不变。个周期内，负载上都有电压和电流输出，且其方向应始终保持不变。9.1.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路设变压器副边电压设变压器副边电压 tUusin222 当当u2在正半周时，在正半周时，A点电位高，点电位高，B点电点电位低，二极管位低，二极管D1、D3因承受正向电压，因承受正向电压，而处于导通状态而处于导通状态,二极管二极管D2、D4因承受因承受反向电压，而处于截止状态。反向电压，而处于截止状态。当当u2在负半周时，在负半周时，B点电位高，点电位高，A点点电位

8、低，二极管电位低，二极管D1、D3因承受反向电压，因承受反向电压，而处于截止状态而处于截止状态,二极管二极管D2、D4因承受因承受正向电压，而处于导通状态。正向电压，而处于导通状态。D1、D3和和D2、D4两对管子在两对管子在u2的整的整个周期内交替导通，使得负载电阻个周期内交替导通，使得负载电阻RL上上在在u2的整个周期内都有电流流过，而且的整个周期内都有电流流过，而且方向不变。方向不变。当变压器副边电压当变压器副边电压u2变化一个周期时，在负载电阻变化一个周期时，在负载电阻RL上的电压上的电压uO和电流和电流iO是单向全是单向全波脉动电压和电流，单相桥式整流电路的整流输出电压的平均值波脉动

9、电压和电流，单相桥式整流电路的整流输出电压的平均值UO比半波时增加了比半波时增加了一倍。一倍。)(sind2212sind212 0 2 0 OOtUtuU22O9.022UUU流过负载电阻的电流（整流电流）的平均值流过负载电阻的电流（整流电流）的平均值 L2LOO9.0RURUI二极管正向电流的平均值二极管正向电流的平均值 L2LOOD45.02121RURUII整流电路二极管在截止时承受的最高反向电压整流电路二极管在截止时承受的最高反向电压 22maxRmax2UUU 单相桥式整流电路与半波整流电路相比，输出电压高，变压器的利用率高，而对二单相桥式整流电路与半波整流电路相比，输出电压高，变

10、压器的利用率高，而对二极管参数的要求一样极管参数的要求一样 302U200LR【例例9-2】在图示电路中，已知变压器的副边电压有效值在图示电路中，已知变压器的副边电压有效值V，负载电，负载电，试求：（，试求：（1）整流电压平均值和整流电流平均值；（）整流电压平均值和整流电流平均值；（2）二极管）二极管所承受的最大反向电压和流过的电流平均值，并选择所用二极管的型号。所承受的最大反向电压和流过的电流平均值，并选择所用二极管的型号。解：（解：（1）整流电压平均值）整流电压平均值27309.09.02OUUV整流电流平均值整流电流平均值13520027LOORUImA（2）流过二极管的电流的平均值）流

11、过二极管的电流的平均值 5.6721ODII mA 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42.4230141.122RmaxUUV所选的二极管的参数应满足所选的二极管的参数应满足 25.745.671.11.1DFII mA66.461.1RmaxRUUV查手册可知，应选用型号为查手册可知，应选用型号为2CZ82C硅整流二极管。硅整流二极管。阻阻9.1.3滤波电路滤波电路1电容滤波电路电容滤波电路 电容滤波电路就是利用电容的充、放电作用，在输出端得到趋于平滑的电压。一电容滤波电路就是利用电容的充、放电作用，在输出端得到趋于平滑的电压。一般采用电解电容，在接线时一定要注意其正、负

12、极。般采用电解电容，在接线时一定要注意其正、负极。+_u2+_AB220V 50HzD1D4+_uORL+CiiCiOa）ambdp2puOb）电路波形分析t0CRL 加了电容滤波以后，输出电压的脉动程度降低了，输出电压趋于平滑；输出加了电容滤波以后，输出电压的脉动程度降低了，输出电压趋于平滑；输出电压的平均值电压的平均值UO提高了。提高了。决定电容决定电容C的放电速度，放电速度的的放电速度，放电速度的放电过程愈慢，那么输出电压愈高，同时脉动程度愈低，滤波效果愈好。放电过程愈慢，那么输出电压愈高，同时脉动程度愈低，滤波效果愈好。快慢既决定输出电压的脉动程度的大小，又决定输出电压的大小。快慢既决

13、定输出电压的脉动程度的大小，又决定输出电压的大小。愈大，愈大，电容放电时间常数电容放电时间常数 电阻电阻RL变化，会影响输出电压的大小，即电阻变化，会影响输出电压的大小，即电阻RL变小，输出电压变小，输出电压UO会降会降低，这说明电容滤波电路的外特性较软，只适合于负载电压较高、负载电流较低，这说明电容滤波电路的外特性较软，只适合于负载电压较高、负载电流较小且负载变化不大的场合。小且负载变化不大的场合。接入电容以后，二极管的导通时间缩短了，管子承受得冲击电流大，对接入电容以后，二极管的导通时间缩短了，管子承受得冲击电流大，对管子的寿命不利，所以必须选择较大容量的整流二极管。管子的寿命不利，所以必

14、须选择较大容量的整流二极管。选择滤波电容的容量原则选择滤波电容的容量原则2)53(CTCR2O2.1 UU此时此时2电感滤波电路电感滤波电路 电感滤波主要适用于负载功率较大的情况。电感滤波主要适用于负载功率较大的情况。电感滤波的优点是二极管的导通角较大，输出电流大时滤波效果好，电路具有较电感滤波的优点是二极管的导通角较大，输出电流大时滤波效果好，电路具有较好的外特性，因此带负载能力强。其缺点是电感线圈体积大、笨重，易引起电磁干好的外特性，因此带负载能力强。其缺点是电感线圈体积大、笨重，易引起电磁干扰，因此，适用于低电压、大电流的场合。扰，因此，适用于低电压、大电流的场合。9.2稳压电路稳压电路

15、9.2.1稳压管稳压电路稳压管稳压电路 稳压管稳压电路由稳压管稳压管稳压电路由稳压管DZ和限流电阻和限流电阻R组成，稳压管在电路中应为反向联接，组成，稳压管在电路中应为反向联接，它与负载电阻它与负载电阻RL并联后，再与限流电阻串联，也称其为并联型稳压电路。并联后，再与限流电阻串联，也称其为并联型稳压电路。1负载电阻负载电阻RL不变化，电源电压波动时的稳压情况不变化，电源电压波动时的稳压情况2负载电阻负载电阻RL变化，电源电压不变化时的稳压情况变化，电源电压不变化时的稳压情况 稳压管的稳定电压稳压管的稳定电压UZ就是负载电压就是负载电压UO。如果一只稳压管的稳定电压值不够，。如果一只稳压管的稳定

16、电压值不够，可用多只稳压管串联实现，即每只稳压管稳定电压可用多只稳压管串联实现，即每只稳压管稳定电压UZ相加等于负载电压相加等于负载电压UO，在，在选择元件时，应首先知道负载所要求的电压选择元件时，应首先知道负载所要求的电压UO，负载电流，负载电流IO的最小值的最小值IOmin和最和最大值大值IOmax，整流滤波后的电压，整流滤波后的电压UI的变化范围（电源电压波动范围）。的变化范围（电源电压波动范围）。OmaxZmOZ2IIUU整流滤波后的电压整流滤波后的电压UI应该大于负载电压应该大于负载电压UO。OI)32(UU 限流电阻限流电阻R的大小应该满足两个条件。的大小应该满足两个条件。ZmOminZImaxIIRUUOminZmZImaxIIUURZOmaxZIminIIRUUOmaxZZIminIIUUR限流电阻限流电阻R应为应为 OmaxZZIminOminZmZImaxIIUURIIUU限流电阻限流电阻R的额定功率的额定功率P RUUP2ZImax)()32(稳压管稳压电路具有电路结构简单及所用元件少的优点。但是，由于它的输出电稳压管稳压电路具有电路结构简单及所用元件少的优点。但