1、第十一章第十一章 直流稳压电源直流稳压电源 第十一章第十一章 直流稳压电源直流稳压电源 滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交流交流电源电源负负载载OtuOtuOtuOtuOtu220 V单向脉动单向脉动直流电压直流电压合适的合适的交流电压交流电压滤波滤波稳压稳压一、单相半波整流电路一、单相半波整流电路二、单相桥式全波整流电路二、单相桥式全波整流电路一、单相半波整流电路一、单相半波整流电路tUu sin222 to 2 3 u222U to 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245.0U to 2 3 iD=iO to 2 3 uD22U L2O45.0RUI DRL+u
2、u2iD=iOuD+u12DRM2UU L2OD45.0RUII OO222.20.45UUU 2)(d)(sin21)(d21)(d21om 0 2om2 0 2o 0 22IttItitiI om 0 omO)(d)sin(21IttIIO257.1II 单相半波整流电路，已知负载电阻单相半波整流电路，已知负载电阻 RL=50，负载电压负载电压Uo=24V，交流电网电压为交流电网电压为 220 V。（1）选择二极管）选择二极管（2）试求变压器的变比和容量。）试求变压器的变比和容量。454220 K变比变比变压器变压器 可选用二极管可选用二极管2CP12，其最大整流电流为，其最大整流电流为1
3、00mA，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为100V。mA80A30024LOOD RUII54VV45.0240.45O2 UUV7622DRM UUI2=1.57I0=126mA S=U I=54 0.126=6.8 V A二、单相桥式全波整流电路二、单相桥式全波整流电路+uo RLio+u2 u1+uo ioRLD4D3D2D1u2u1D4D1D2D3+u2 RL+uo iou1D3D1D2D4+u2 RL+uo iou1 目前，半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，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制成单相及三相整流桥模块，这些
4、模块只有输入交流和输出直流引线。使用起来非常方便。和输出直流引线。使用起来非常方便。封装封装全桥堆全桥堆 典型连接方式典型连接方式+电路符号电路符号+D4D1D2D3D2D1D4D3io+uo RL+u1 AB+u2 承受反承受反压截止压截止D1和和D3导通，导通，D2和和D4截止。截止。承受反承受反压截止压截止D2 和和 D4导通导通,D1和和 D3 截止。截止。D2D1D4D3io+uo RL+u1 AB+u2 承受反承受反压截止压截止u2负半周：负半周：B B点电位最高点电位最高A点电位最低点电位最低承受反承受反压截止压截止D3RLD4D2D1u1u2+uo+ioioRLD4D3D2D1
5、+u2u1+uo to to to to 2 3 2 3 2 2 3 3 uOu2uDiD=iO22U22UU2D2、4D1、33.参数计算参数计算2oo0.9LLUUIRR)d(sin21ttU 20.9UoU22m2II 2m 0 2mO2)(d)sin(1IttIIO211.1II 2DRM2UU OD21II 例例11-2：单相桥式整流电路，要求输出的直流电压单相桥式整流电路，要求输出的直流电压110V，直流电流，直流电流3A。交流电网电压为。交流电网电压为 220 V。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。122VV9.01100.9O2 UU变
6、压器二次侧电压为变压器二次侧电压为 考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变压器二次侧电压一般要高出（压器二次侧电压一般要高出（510%）U2，即，即122 1.05=128V。A5.121OD II181VV128222DRM UU S=U I=128 3.33 V A=426 V A7.1128220 K变比变比变压器变压器I2=1.11I0=3.33A一、电容滤波电路一、电容滤波电路二、电感滤波电路二、电感滤波电路三、复式三、复式 型滤波电路型滤波电路 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流
7、成份又有交流成份。其中既有直流成份又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容、电感的特性滤波电路利用储能元件电容、电感的特性,改善改善输出电压波形的脉动程度。输出电压波形的脉动程度。一、电容滤波电路一、电容滤波电路io +uo=uc RLD1D4D3D2+u2+u1 C u2正半周正半周D1和和D3导通，给导通，给 C 充电充电,u2达到最大达到最大值时，值时，C 两端电压充到最大值。两端电压充到最大值。当当u2从最大值开始下降时，从最大值开始下降时，D1和和D3截止，截止，C 向向 RL 放电。放电。2O2U U 当当 RL=时时（C没有放电回路）没有放电回路）:0 tuO 2 22U当当 RL
8、 为有限值时为有限值时:2O229.0UUU 2)53(LTCR RL=为获得良好滤波效果为获得良好滤波效果,一般取一般取:(T 为输入为输入交流电压交流电压的周期的周期)因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。流较小且负载变化较小的场合。RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通整流二极管导通时间越短时间越短 iD 的峰值电流越大的峰值电流越大,会对会对整流二极管产整流二极管产生冲击，容易损坏管子，故在选用二极管时应有一生冲击，容易损坏管子，故在选用二极管时应有一定的电流裕量定的电流裕量。例例11-3
9、单相桥式电容滤波整流单相桥式电容滤波整流,交流电源频率交流电源频率 f=50 Hz,负载负载电阻电阻 RL=200 ,要求直流输出电压要求直流输出电压 UO=24V,选择选择整流二极管整流二极管及及滤波电容。滤波电容。解：解：V 202.1242.1O2 UU可选可选:2CP11型二极管型二极管(IOM =1 00mA，URM =50 V)电流平均值电流平均值:mA 06mA0.2 24212121LOOD RUII承受最高反压：承受最高反压：V 2822DRM UUs 02.05011 fTs 04.024 L TCR取取F 200 200s 0.04 C可选可选：200 F,耐压耐压50
10、V 的电解电容的电解电容V 282O U空空载载时时*二、电感滤波电路二、电感滤波电路整流后的输出电压：整流后的输出电压：电感电感 L 相当于短路（相当于短路（L=0）；主要降在主要降在 L 上。上。频率越高，电感越大，滤波效果越好。频率越高，电感越大，滤波效果越好。RLL+u2+uO 三、复式三、复式 型滤波电路型滤波电路 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，但滤波器更好，但二极管的冲击电二极管的冲击电流较大。流较大。比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小、成本低。成本低。L u2RLuo+C2+C1R u2RLu+C2+C1 OOR)2.01.0(URIU R u2RLu+C2+
11、C12)53(LTCR 一、硅稳压二极管一、硅稳压二极管二、串联型稳压电路二、串联型稳压电路 三、集成稳压电路三、集成稳压电路一、硅稳压二极管一、硅稳压二极管 与普通二极管比较有与普通二极管比较有以下特点：以下特点：（1 1）反向击穿电压低（）反向击穿电压低（2 2）反向击穿特性陡（反向击穿特性陡（3）工）工作在反向击穿区作在反向击穿区符号符号I/mAUZ/VOUZIZIZmax+正向正向 +反向反向 UZ IZIZmin 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其两电流变化很大，但其两端电压变化很小，利用端电压变化很小，利用此特性，稳压管在电路此特性，稳压管在电路中可起稳压作用。
12、中可起稳压作用。(1)稳定电压稳定电压 UZ 流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。流过规定电流时稳压管两端的反向电压值。(2)稳定电流稳定电流 IZ 工作电压等于稳定电压工作电压等于稳定电压 UZ时时的工作电流。的工作电流。(3)最大稳定电流最大稳定电流 IZmaxP ZM=UZ IZmax(5)动态电阻动态电阻 rZrZ=UZ/IZ 越小稳压效果越好。越小稳压效果越好。(4)最大耗散功率最大耗散功率 PZM 最大允许工作电流，使用时不得超过此值。最大允许工作电流，使用时不得超过此值。稳压稳压电路电路引起电压不稳定的原因引起电压不稳定的原因交流电源电压的波动交流电源电压的波动负载电流的变化负
13、载电流的变化RLCRIIZDZ+Uo+u2 Io+UR+UI 交流电源电压增加交流电源电压增加 整流输出电压整流输出电压UC增加增加负载电压增加负载电压增加 稳压管的电流稳压管的电流IZ显著增加显著增加 限流电限流电阻阻R上的压降增加上的压降增加负载电压保持基本不变。负载电压保持基本不变。u 2 UI UoIZIURUo RLCRIIZDZ+Uo+u2 Io+UR+UI RL Io UoIZIURUo 电源电压保持不变，负载电流增大电源电压保持不变，负载电流增大电阻电阻R上的上的压降增大压降增大负载电压下降负载电压下降 稳压管电流显著减小稳压管电流显著减小通过电阻通过电阻R的电流和电阻上的压降
14、保持近似不变的电流和电阻上的压降保持近似不变负负载电压近似不变。载电压近似不变。RLCRIIZDZ+Uo+u2 Io+UR+UI 稳压管选择：稳压管选择：一般取一般取 UZ=Uo IZmax=(1.53)IomaxUI=(23)Uo 选择稳压管选择稳压管2CW18 （UZ=1012V,IZ=5mA,IZmax=20mA）例例11-5 某某稳压管稳压电路，已知稳压管稳压电路，已知Uo=12V,负载电阻负载电阻RL 在在1.2k 之间变化，试选择之间变化，试选择稳压管。稳压管。解：解：负载电流负载电流mA10mA1.212LOomax RUI20mAmA1022omaxmax IIZUZ=Uo=1
15、2V 二、串联型稳压电路二、串联型稳压电路 电路结构最大特点是电压调整元件与负载串联，电路结构最大特点是电压调整元件与负载串联，所以又称串联型稳压电路。所以又称串联型稳压电路。UO UBE IBICUCE UCE (UO=UI-UCE)由基准电压、比较放大、取样电路和调由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。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+R1RPIOUITR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1RPIO 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
16、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 ZUU fUU 三、集成稳压电路三、集成稳压电路（1）三端固定输出正稳压器三端固定输出正稳压器 W78系列系列 电压输入端、电压输出断、公共接地端。电压输入端、电压输出断、公共接地端。输出输出即输出即输出。（2）三端固定输出负稳压器三端固定输出负稳压器 W79系列系列输出输出即输出即输出。5 V/6 V/9 V/12 V/15 V/18 V/24 V输出电流输出电流78L /79L 输出电流输出电流 100 mA78M/9M 输出电流输出电流 500 mA78 /79 输出电流输出电流 1.5 A
17、输出电压输出电压例如例如:W7805 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 1.5 AW78M05 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 0.5 A封装封装W78051 3 2UIUOGNDW79051 3 2UIUOGND符号符号W7800+213W790013_2_312Uo=12VW7812123Co+UiCi抵消输入抵消输入长接线的长接线的电感效应，电感效应，防止自激防止自激改善负载改善负载的暂态响的暂态响应应,消除高消除高频噪声频噪声+u2 ILW78 123CoCi+u+UL RL+UC+ILW79 123CoCi+u UL+RL+u2-UC+23220V 24V+C 24V+CW
18、7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F322XX3UUUUUUUU ，)1()(12211ORRURRRUU 改变改变R1、R2可改变输出电压可改变输出电压211ORRRUU 2R 小小 结结单相半波整流电路：单相半波整流电路：2O45.0UU 2DRM2UU L2OD45.0RUII 。单相桥式整流电路：单相桥式整流电路：2O9.0 UU OD21II 2DRM2UU 电容滤波电容滤波整流电路：整流电路：2)53(LTCR 半波整流半波整流2DRM22UU 桥式整流桥式整流2DRM2UU 稳压管稳压管选择：选择：UZ=Uo 一般取一般取 IZmax=(1.53)IomaxUI=(23)Uo
