1、第17章 直流电源17.1 二极管整流电源整流电路整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。交流电压变为脉动的直流电压。滤波电路滤波电路:脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。稳压电路稳压电路:使输出电压稳定使输出电压稳定,不受电网波动及负载不受电网波动及负载变化的影响。变化的影响。直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成:17.1 17.1 二极管稳压电源二极管稳压电源17.1.1 整流电路1.1.单相半波整流电路单相半波整流电路整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。u1二极管导通二极管导通u2 0时，二极管时，二极
2、管D导通，导通，忽略二极管正向压降忽略二极管正向压降,u0=u2 u2 0 0 时时D D1 1,D,D3 3导通导通D D2 2,D,D4 4截止截止电流通路电流通路:由由A A经经D D1 1R RL LD D3 3B Bu u2 20 uC时，时，二极管二极管D仍然导通，仍然导通，uo=u2。u2正半周增加正半周增加时，二极管时，二极管D导通，忽略其导通压导通，忽略其导通压降，降，uo=u2；此时电容此时电容C充电，充电，uC=u2。当当u2uC时，二极管时，二极管D截止，电容通过负载放电截止，电容通过负载放电,uo=uC。可见，电容滤波后使可见，电容滤波后使u2的脉动程度降低，输出的脉
3、动程度降低，输出电压的平均值增大。电压的平均值增大。单相半波整流、电容滤波电路：单相半波整流、电容滤波电路：1.1.电容滤波电容滤波输出电压的平均值输出电压的平均值U0：半波滤波：半波滤波：全波滤波：全波滤波：22.1 UUO 2UUO u0t设设t t1 1时刻时刻接通电源接通电源t1u0tu2ttu222414.12UUUO 空载滤波：空载滤波：一般取一般取253T)(CRLd (T:电源电压的周期电源电压的周期)电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(1)输出电压输出电压U0与时间常数与时间常数RLC有关有关RLC愈大愈大电容器放电愈慢电容器放电愈慢U0(平均值平均值)愈大，愈大，输出特性
4、输出特性(外特性外特性):uo电容滤波电容滤波1.4U20.9U20Io无电容滤波无电容滤波滤波电容滤波电容选取原则选取原则输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻RL或或C的变化而改变的变化而改变,U0也随之改变。也随之改变。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降愈多。下降愈多。电容滤波电路适用于输出电压较高电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电负载电流较小且负载变动不大的场合。流较小且负载变动不大的场合。(2)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大 RLC越大放电越慢越大放电越慢U0越高越高,负载电流的平均值越负载电流的平均值越大大整流管导电时间越短整流管导电时间越短iD的峰值电流
5、越大的峰值电流越大故一般选管时，取故一般选管时，取L00DF213)(223)(2RUII 结论结论u0t二极管导通，二极管导通，电容充电电容充电二极管截止，二极管截止，电容放电电容放电2.电感滤波电感滤波 在桥式整流电路与负载间串入电感在桥式整流电路与负载间串入电感L，就构就构成了电感滤波电路。成了电感滤波电路。u2u1RLLu0 对于直流分量对于直流分量,L相当短路相当短路,输出电压大部分降在输出电压大部分降在RL上。对于高频分量，上。对于高频分量，XL增大增大,输出电压大部分降在输出电压大部分降在XL上。上。因此因此在输出端可得到比较平滑的直流电压。在输出端可得到比较平滑的直流电压。当忽
6、略电感线圈的直流当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约电阻时，输出平均电压约为：为：电感滤波的特点电感滤波的特点:整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，适用于低电压大电流比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合。的场合。缺点是电感铁芯笨重缺点是电感铁芯笨重,体积大体积大,易引起电磁干扰。易引起电磁干扰。输出电压的平均值输出电压的平均值U0：u2u1RLLu0Uo=0.9U23、复式滤波复式滤波为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如如在电感滤波后面再接一电容，或在电容滤波后再接在电感滤波后
7、面再接一电容，或在电容滤波后再接一级一级RC滤波电路。从而构成滤波电路。从而构成L-C型滤波或型滤波或RC-型型电路，其输出电压更平滑。电路，其输出电压更平滑。L C滤波适用于负载电流滤波适用于负载电流大输出电压脉动很少的场合；大输出电压脉动很少的场合；RC-型滤波则较多用型滤波则较多用在小功率的电子设备中。在小功率的电子设备中。u0Ru2u1C1C2u0 RLRC-滤波滤波 例例 整流滤波电路如图所示，负载电阻整流滤波电路如图所示，负载电阻 RL=100，电容，电容 C=100F，变压器副边电压有效值，变压器副边电压有效值U2=10V，二极管为，二极管为理想元件，试求：输出电压理想元件，试求
8、：输出电压 UO 和输出电流的平均值和输出电流的平均值IO，及二极管承受的最高反向电压及二极管承受的最高反向电压 URM。解：解：iOu2u1RLCuODV102O UUA10A10010LOO.RUI 22RM22UUUUcmm V28.28V1022222RM UU例例 整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容C=500F，负载电阻，负载电阻RL=5k，开关，开关S1闭合、闭合、S2断开时，直流电断开时，直流电压表压表(V)(V)的读数为的读数为141.4V 141.4V，求，求 (1)(1)开关开关S1闭合、闭合、S2断开时直流断开时直流电
9、流表的读数电流表的读数;(2);(2)开关开关S1断开、断开、S2闭合时，直流电流表的读闭合时，直流电流表的读数数;(3);(3)开关开关S1、S2均闭合时，直流电流表的读数。均闭合时，直流电流表的读数。(设电流表内设电流表内阻为零，电压表内阻为无穷大阻为零，电压表内阻为无穷大)。解：解：(1)开关开关S1闭合、闭合、S2断开时断开时:A 的读数为零。的读数为零。V;100V241412 .U此时空载：此时空载：22UUO+u1u2RLS1S2uOCVA;.U.UV90V10090902O mAmARULO18590 ;.U.UV120V10021212O mA24mA5120LO RU(2)
10、开关开关S1断开、断开、S2闭合时，闭合时，(3)开关开关S1、S2均闭合时，均闭合时，A的读数为的读数为:A的读数为的读数为:返回V的读数为的读数为:V的读数为的读数为:17.1.3 稳压电路1.1.稳压管稳压电路稳压管稳压电路C+LR0u+-C+LR+-0u0ut0ut电容滤波电路电容滤波电路 稳压管稳压管稳压电路稳压电路滤波电路减小了整流输出电压的波动，可以得到波动较小的滤波电路减小了整流输出电压的波动，可以得到波动较小的直流输出电压。但是，如果直流输出电压。但是，如果输入交流电源电压发生波动，或负载输入交流电源电压发生波动，或负载电流发生变动电流发生变动（这种情况经常出现），输出直流电
11、压都可能产生（这种情况经常出现），输出直流电压都可能产生变化。如何保证在这些情况下，输出直流电压保持恒定，这就是变化。如何保证在这些情况下，输出直流电压保持恒定，这就是稳压电路的功能。稳压电路的功能。稳压电路稳定输出直流电压的基本思想是：稳压电路稳定输出直流电压的基本思想是：在输出直流电压的在输出直流电压的电路中设置一个吸收波动成分的元件（电路中设置一个吸收波动成分的元件（调整元件调整元件），当市电或负载），当市电或负载波动时，调整元件将根据输出直流电压的变动情况，确定调整方向波动时，调整元件将根据输出直流电压的变动情况，确定调整方向和大小，以保证输出的直流电压不发生变化。和大小，以保证输出的
12、直流电压不发生变化。最简单的稳压电路是利用稳压二极管在反向击穿情况下的稳压最简单的稳压电路是利用稳压二极管在反向击穿情况下的稳压特性，将负载并联在稳压管两端，只要保证稳压管处于反向击穿稳特性，将负载并联在稳压管两端，只要保证稳压管处于反向击穿稳压状态又不损坏，在负载两端就能够得到稳定的直流电压。压状态又不损坏，在负载两端就能够得到稳定的直流电压。调整元件调整元件:R整流滤波输出电压整流滤波输出电压Ui被分成两部分：一部分是负载得到被分成两部分：一部分是负载得到的直流输出电压的直流输出电压Uo，另一部分则是降在调整元件上的电压，另一部分则是降在调整元件上的电压IR稳压原理分析稳压原理分析:1）电
13、源波动电源波动(负载不变负载不变)ZUC+LR+-+-iURZDZI0IRIOU+-IRR IRUUOO IIIRZO IUUZOZ UO Ui电网电压电网电压 基本不变基本不变2）负载变化负载变化(电网电压不变电网电压不变)OU IRR ZOIIIROI IZ UUOZ IIIRZOIRR OU基本不变基本不变ZUC+LR+-+-iURZDZI0IRIOU+-电路特点：电路特点：a)稳压管要反接稳压管要反接 b)串了串了R才有稳压作用。才有稳压作用。稳压管在稳压中起电流控制作用，使输出电压很小的变化，稳压管在稳压中起电流控制作用，使输出电压很小的变化，产生产生Iz很大的变化，并通过串联电阻很
14、大的变化，并通过串联电阻R调压的作用达到稳压调压的作用达到稳压的作用。的作用。如果电阻如果电阻R取值太小，则稳压管中的电流将可能太大而取值太小，则稳压管中的电流将可能太大而损坏器件，所以，该电阻又称为限流电阻。损坏器件，所以，该电阻又称为限流电阻。2.串联型稳压电路串联型稳压电路稳压原理稍后自行分析。稳压原理稍后自行分析。调整管调整元件调整管调整元件放大作用放大作用3.集成稳压电路集成稳压电路最简单的集成稳压电路只有输入，输出和公最简单的集成稳压电路只有输入，输出和公共引出端共引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。常用的三端集成稳压器有常用的三端集成稳压器有W7800W780
15、0、W7900W7900系列系列，其内部是由串联型晶体管稳压电路组成。其内部是由串联型晶体管稳压电路组成。W78系列系列(输出正电压输出正电压)，W79系列系列(输出负电压输出负电压)典型电压值：典型电压值：5V、9V、12V、15V、18V、24V等。等。型号后型号后XX两位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值 1.1.输出固定正电压输出固定正电压应用电路：应用电路：注意：注意：输入与输出端之间的电压差不得低于输入与输出端之间的电压差不得低于3V！Ci:抵消输入较长抵消输入较长 导线的电感，防导线的电感，防 止自激振荡。止自激振荡。Co:稳定瞬时增减稳定瞬时增减 负载电流所引起负载电流所
16、引起 的输出电压的波的输出电压的波 动。动。2.输出固定负电压输出固定负电压 3.同时输出正、负电压同时输出正、负电压注意：注意：1）79系列是系列是2脚输入，脚输入，1脚接地脚接地2）电容极性）电容极性 4.输出可调电压输出可调电压三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器输出电压的最大调节输出电压的最大调节范围为范围为1.2537V。12125.1RRUO V40V3 OiUU【例【例17.317.3】用两个用两个W7815稳压器能否构成输出为稳压器能否构成输出为30V或或30V或或15V的直流稳压电路的直流稳压电路?220V1234+30V-30V+15V-15VW7815+W7815+W7815+第17章结 束
