电工学第六版下册电子技术第18章课件.ppt

1、第十八章第十八章 直流稳压电源直流稳压电源第十八章第十八章 直流稳压电源直流稳压电源 18.1 整流电路整流电路 18.2 滤波器滤波器 18.3 直流稳压电源直流稳压电源2电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。稳压电路稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压保持输出电压uo的稳定。的稳定。u4uou3u2u1功能：功能

2、：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压3 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性4t uDO u 负半周，负半周，VaVb，二极二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止。uD t tuD1uD3 ut U2U2U2 94.参数计算参数计算LLRURUI9.0oo o21DII UU2

3、DRM o11.1 d)sin(2122mIttII )d(sin21ttU U0.9 oU10 (1)输出直流电压高；输出直流电压高；(2)脉动较小；脉动较小；(3)二极管承受的最大反向电压较低；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。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，提高了可靠出直流引线。减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。性，使用起来非常方便。u2uL+11单相桥式

4、整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V，负载电阻负载电阻 RL=50，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。的变比和容量，并选择二极管。V 1119.01009.0o UU A122121oD IIV 17212222DRM UULoo1002 A50UIR 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压一般应高出副边电压一般应高出 5%10%，即取，即取 U=1.1 111 122 V最大整最大整流电流流电流反向工作反向工作峰值电压峰值电压12例例1：单相桥式整流电

5、路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻，负载电阻 RL=50，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。试求变压器的变比和容量，并选择二极管。220 1.8122K I=1.11 Io=2 1.11=2.2 A S=U I=122 2.2=207.8 V A变压器副边电压变压器副边电压 U 122 V，变比，变比 A1D IV 172DRM U 可选用二极管可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为300V。13uo+_u+_RLD2D4 D1D3当当D2或或D4

6、断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导导通，负载中有电流通，负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o=u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截止，负载中无电流通截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压，uo o=0=0。uo u 2 34tt234oo14 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流导通，电流经经D1、D4或或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因而造成电源短路，电流很大，因此变压器及此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。则正半周时，情况与则正半周时，情况

7、与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D315请见书：请见书：P156 157重点：单相半波、单相桥式重点：单相半波、单相桥式16滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联，并联，或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压原理原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压（或通过两端的电压（或通过电电感感中的电流）不能突变的特性中的电流）不能突变的特性,滤掉滤掉整流整流电路输出电压中的电路输出电压中

8、的交流成份交流成份，保留保留其其直流直流成份成份，达到平滑输出电压波形的目的。，达到平滑输出电压波形的目的。18.2 18.2 滤波电路滤波电路17 u uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电，uC 增加，增加，uo=uC。CC+Cici +aDuoubRLio=uC U2U2u tO tO18UU22DRM+C +aDuoubRLioici二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压U2U2u tO tO半波半波桥式、全波桥式、全波UU22DRM DRM2UUuio1234ab+C1925)(3LTCR 一般取一般取

9、(1)(1)输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。近似估算取：近似估算取：Uo=1.2 U (桥式、全波）桥式、全波）Uo=1.0 U（半波）半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压20有电容有电容滤波滤波 无电容滤波无电容滤波0 UooIO 输出波形随输出波形随负载电阻负载电阻 RL 或或 C 的变化而的变化而改变改变,Uo 也随也随之改变。之改变。结论：结论：21 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极整流二极管导通时间越短管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。U2 t

10、O tO最大整最大整流电流流电流22半波半波桥式、全波桥式、全波UU22DRM DRM2UUL(35)2TR C 近似估算取：近似估算取：Uo=1.2 U (桥式、全波）桥式、全波）Uo=1.0 U（半波）半波）二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压23例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=200，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRL

11、uo+C解：解：25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM=100mA URWM=50V 近似估算取：近似估算取：Uo=1.2 U 24 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，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=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC=5 T/2已知已知RL=200 S 05.025015L CR uRLuo+C解：解：2.选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.

12、C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器25u2u1LuoCRLuo1对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。26适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的场合，高频时更合适。场合，高频时更合适。在电流较大、负载变动较在电流较大、负载变动较大、且对输出电压脉动要求不太高的场合，可去大、且对输出电压脉动要求不太高的场合，

13、可去除电容，采用电感滤波。除电容，采用电感滤波。缺点：缺点：电感铁芯笨重，体积大，易造成输出电感铁芯笨重，体积大，易造成输出电压下降。电压下降。u2u1LuoCRLuo127u2u1LuoC2RLuo1C1 如果要求输出电压的脉动更小，可采用如果要求输出电压的脉动更小，可采用 型型LC 滤波器。其滤波器。其滤波效果比滤波效果比LC滤波器好滤波器好，输，输出电压也有提高，但整流管的冲击电流较大。出电压也有提高，但整流管的冲击电流较大。28uoRu2u1C1C2uo1 RL 为经济起见，为经济起见，L 可用可用 R 替代，从而构成替代，从而构成 型型 RC 滤波器。滤波器。R 越大，越大，C2 越

14、大，滤波效果越大，滤波效果越好。此电路越好。此电路主要适用于负载电流较小、要求主要适用于负载电流较小、要求输出电压脉动很小的场合输出电压脉动很小的场合。2918.3 18.3 直流稳压电源直流稳压电源 由于经整流、滤波以后的输出电由于经整流、滤波以后的输出电压往往还会随交流电源电压的波动、压往往还会随交流电源电压的波动、负载的波动而变化，因此在要求高的负载的波动而变化，因此在要求高的场合还需进行稳压。场合还需进行稳压。30稳压管稳压管稳压电路稳压电路讨论讨论重点重点电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只用于提供基准用于提供基准电压，不作电电压，不作电源使用。源

15、使用。效率较高，目效率较高，目前用的也比较前用的也比较多，但因学时多，但因学时有限，这里不有限，这里不做介绍。做介绍。线性线性稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)31UO=UZ IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR(IRR)基本不变基本不变 UO(UZ)IZ+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路32UO=UZ IR=IO+IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz选管

16、原则：选管原则：UZ =UO IZM =(1.55)IOM UI =(23)UO 33 由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。UORFR2R1+RL+UZRDZ+UUORFR2R1+RLRDZ+UZ+U反相输入恒压源反相输入恒压源同相输入恒压源同相输入恒压源ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改变改变 RF 可调恒压可调恒压源的输出电压。源的输出电压。稳压二极管的输出电压是固定稳压二极管的输出电压是固定的，恒压源的电压是可调的。的，恒压源的电压是可调的。34 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电

17、路和调整元件四部分组成。路和调整元件四部分组成。调整调整元件元件比较比较放大放大基准基准电压电压取样取样电路电路UiTR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R +UCE35 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压压UO 升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。调整管：调整管：UO变化量变化量经运放放大经运放放大后可调整晶后可调整晶体管的体管的UCE，以达稳压目以达稳压目的。的。UITR2UZRLUO

18、+R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R +UCE36Z211BO)(1URRRUU O2121fURRRRUU ZUU +UUUiTR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R IO371.分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX（1.25 37 V 连续可调）连续可调）381端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形39

19、输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。COW7805CiUi+_+_UO123 4023220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F41 UI+_UXXUZCOW78XXCi+_UO123RDZ+_+_42IC+_+_COW78XXCiUIUO123RI2IOTIBI1IRCBEBRIRUIIII12电阻的取值应使功率管只能在输出电流较大时才导通电阻的取值应使功率管只能在输出电流较大时才导通IO=I2+IC43313412XXORRUURRRR分析关键分析关键W78XX+-+12134OOXXUUUCCRRRRI+-3O34XXRUUURR212ORUURR+UU44结结 束束