第8章直流稳压电源精选PPT.ppt

第8章直流稳压电源第1页，本讲稿共26页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。第2页，本讲稿共26页8.1 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 uOuuDiO第3页，本讲稿共26页 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOuuDiO整流输出平均电流：整流输出平均电流：考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限，二极管的极限参数应满足：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：第4页，本讲稿共26页RLioD+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 uOuuDiO 半波整流电路结构简单，但半波整流电路结构简单，但输出电压脉动系数大，直流成分输出电压脉动系数大，直流成分低，变压器只有半个周期工作，低，变压器只有半个周期工作，利用率低。利用率低。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第5页，本讲稿共26页2.全波整流电路全波整流电路 整整流流电电路路中中最最常常用用的的是是单单相相桥桥式式整整流流电电路路它它由由四四个个二二极极管管 D1 D4 接成电桥的形式构成。接成电桥的形式构成。RLioD4D3D2D1+u+uo 第6页，本讲稿共26页RLioD4D3D2D1+u+uo+在在 u 的的正正半半周周，D1 和和 D3 导导通通，D2 和和 D4 截截止止(相相当当于于开开路路)电电流流的通路如图中红色箭头所示。的通路如图中红色箭头所示。第7页，本讲稿共26页RLioD4D3D2D1+u+uo to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiO第8页，本讲稿共26页RLD4D3D2ioD1+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(相当于开路相当于开路)，电流的通路如图中绿色箭头所示。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，在负载上得到在一个周期内，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的是全波整流电压 uo。第9页，本讲稿共26页 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiORLD4D2ioD1-u+uo D3第10页，本讲稿共26页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 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1uD3uD4uD2uOuuDiO整流输出电压的平均值：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：第11页，本讲稿共26页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。因此，桥式整流电路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。得到了广泛应用，已做成模块叫整流桥或桥堆。第12页，本讲稿共26页+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。今采用。今采用单相单相桥式整流电路，交流电源电压为桥式整流电路，交流电源电压为 380 V。(1)如何选用晶体二极管？如何选用晶体二极管？(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)负载电流负载电流每个二极管通过的平均电流每个二极管通过的平均电流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第13页，本讲稿共26页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。于是因因此此可可选选用用 2CZ55E 晶晶体体二二极极管管，其其最最大大整整流流电电流流为为 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变压器的容量为变压器的容量为可选用可选用BK300(300 V A)，380/134 V 的变压器。的变压器。第14页，本讲稿共26页电容电容电容电容充电充电充电充电电容电容电容电容放电放电放电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；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 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 第15页，本讲稿共26页电容电容电容电容充电充电充电充电电容电容电容电容放电放电放电放电RLD1D4D3D2ioC+uo=uc+u tuO O 2 第16页，本讲稿共26页 tuO O 2 放放电电时时间间常常数数 =RLC越越大大，脉脉动动越越小小，输输出电压平均值越高，一般要求出电压平均值越高，一般要求T 是是 uO 的周期。这时，的周期。这时，UO 1.2U 例例 1 有有一一单单相相桥桥式式电电容容滤滤波波整整流流电电路路，已已知知交交流流电电源源频频率率 f=50 Hz，负负载载电阻电阻 RL=200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压 UO=30 V，选择，选择整流二极管整流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第17页，本讲稿共26页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 因因此此可可选选用用 2CZ52B 型型二二极极管管，其其最最大大整整流流电电流流为为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。第18页，本讲稿共26页RLL 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)当当通通过过电电感感线线圈圈的的电电流流发发生生变变化化时时，线线圈圈中中要要产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的变变化化，因因而而使使负负载载电电流流和和负负载载电电压压的的脉脉动动大大为为减减小小。频频率率越越高高，电电感感越越大大，滤滤波波效效果果越越好好，而而后后又又经经过过电电容容滤滤波波，使使输输出出电压更为平直。电压更为平直。第19页，本讲稿共26页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)当当交交流流电电源源电电压压增增加加而而使使整整流流输输出出电电压压 UI 随随着着增增加加时时，负负载载电电压压 Uo 也也要要增增加加。Uo 即即为为稳稳压压管管两两端端的的反反向向电电压压。当当负负载载电电压压 Uo 稍稍有有增增加加时时，稳稳压压管管的的电电流流 IZ 就就显显著著增增加加，因因此此限限流流电电阻阻 R 上上的的压压降降增增加加，以以抵偿抵偿 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。第20页，本讲稿共26页 (2)当当电电源源电电压压保保持持不不变变，而而负负载载电电流流增增大大时时，电电阻阻 R 上上的的压压降降增增大大，负负载载电电压压 Uo 因因而而下下降降。只只要要 Uo下下降降一一点点，稳稳压压管管电电流流 IZ 就就显显著著减减小小，使使通通过过电电阻阻 R 的的电电流流和和电电阻阻上上的的压压降降保持近似不变，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 有有一一稳稳压压管管稳稳压压电电路路，负负载载电电阻阻 RL 由由开开路路变变到到 3 k，交交流流电电压压经经整整流流滤滤波波后后得得出出 UI=30 V。今今要要求求输输出出直直流电压流电压 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，负载电流最大值的要求，负载电流最大值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。第21页，本讲稿共26页8.3.2 集成稳压电源集成稳压电源 本本节节主主要要介介绍绍 W7800 系系列列(输输出出正正电电压压)和和 W7900 系系列列(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_ 这这种种稳稳压压器器只只有有输输入入端端、输输出出端端和和公公共共端端三三个个引引出出端端，故故也也称称为为三三端端集集成成稳稳压压器器。W7800 系系列列 1 为为输输入入端端，2 为为输输出出端端，3 为为公公共共端端；W7900 系系列列 3 为为输输入入端端，2 为为输输出出端端，1 为为公公共共端端。W7800 系系列列输输出出固固定定的的正正电电压压有有 5 V，8 V，12 V，15 V，18 V，24 V 多多种种。例例如如 W7812 的的输输出出电电压压为为 12 V。W7900 系列输出固定负电压，其参数与系列输出固定负电压，其参数与 W7800 基本相同。基本相同。第22页，本讲稿共26页 下下图图给给出出了了三三端端集集成成稳稳压压器器的的接接线线方方法法，Ci 用用以以抵抵消消输输入入端端较较长长接接线线的的电电感感效效应应，防防止止产产生生自自激激振振荡荡。Ci 一一般般在在 0.1 1 F 之之间间 Co 是是为为了了瞬瞬时时增增减减负负载载电电流流时时不不致致引引起起输输出出电电压压有有较较大的波动。大的波动。Co 可取可取 1 F。Uo=12 VW7812123Co+UiCi三端集成稳压器的几种应用电路：三端集成稳压器的几种应用电路：三端集成稳压器的几种应用电路：三端集成稳压器的几种应用电路：第23页，本讲稿共26页24 V24 V220 VW7815W7915132321+CC1000 F 1000 F Ci0.33 F Ci0.33 F CO1 F CO1 F+15 V 15 V(1)同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路第24页，本讲稿共26页(2)提高输出电压的电路提高输出电压的电路输出电压输出电压 UO=U +UZW78 132 Ci CO DZ+UO+UI +U +UZ (3)扩大输出电流的电路扩大输出电流的电路 可可采采用用外外接接功功率率管管 T 的的方方法法来来扩扩大大输输出出电电流流。一一般般 I3 很很小小，可可忽忽略略不不计计，则可得出则可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UI IRIBIO设设 =10，UBE=0.3 V，R=0.5 ，I2=1 A，由由上上式式可可算算出出 IC=4 A，输输出出电电流流 IO=I2+IC=5 A，比，比 I2 扩大了。扩大了。第25页，本讲稿共26页(4)输出电压可调的电路输出电压可调的电路W78 Ci CO+UI +U +UO R1R2R3R4 可可见见移移动动电电位位器器滑滑动动端端，改改变变电电阻阻 R2 和和 R1的的比比值值，便便可可调调节节输输出出电压电压 UO 的大小。的大小。第26页，本讲稿共26页