第12章 直流稳压电源精选文档.ppt

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1、第12章 直流稳压电源本讲稿第一页，共三十页半导体直流电源的组成半导体直流电源的组成整流变压器：整流变压器：把交流电压变成符合整流需要的电压。把交流电压变成符合整流需要的电压。u4uou3u2u1交流电源交流电源交流电源交流电源负载负载负载负载变压变压变压变压整流整流整流整流滤波滤波滤波滤波稳压稳压稳压稳压整流电路：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。滤波电路：滤波电路：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的减小整流电压的脉动程度，以适合负载的 需要。需要。稳压电路：稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，使直在交流电源电压波动或负载变动时，使直 流输出电压稳

2、定。流输出电压稳定。本讲稿第二页，共三十页12.112.1 整流电路整流电路整流电路的作用整流电路的作用整流电路的作用整流电路的作用:将交流电压转变为单向脉动的直流电压。将交流电压转变为单向脉动的直流电压。常见的整流电路常见的整流电路分析时可把二极管当作理想元件处理：分析时可把二极管当作理想元件处理：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。整流原理：整流原理：整流原理：整流原理：利用二极管的单向导电性。利用二极管的单向导电性。半波、全波半波、全波桥式和倍压整流桥式和倍压整流单相和三相整流等单相和三相整流等本讲稿第三页，共三十页12.1.1 单相半

3、波整流电路单相半波整流电路1.电路结构电路结构2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理u正半周，正半周，正半周，正半周，V VaVVb，二极管二极管D导通，导通，u uo o=uu 负半周，负半周，VaVb，二极，二极管管D1、D3 3 导通，导通，D2、D D4 截止截止截止截止 。3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD4uouD t tu本讲稿第八页，共三十页12.1.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构a+TruoubRLioD1D2D3D42.2.工作原理工作原理工作原理工作原理u u 负半周，负半周，负半周，负半周，V Va aVu

4、C时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也供电的同时也给电容充电，给电容充电，uC 增加。增加。u u uC时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载RL L 放电，放电，uC C按指按指按指按指数规律下降。数规律下降。数规律下降。数规律下降。3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形uou tO tO二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。本讲稿第十五页，共三十页4.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点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与放电时间常数与放电时间常数RLC有关。有关。R RLC 越大越大越大越大

5、电容器放电越慢电容器放电越慢 Uo o 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。(T：电源电压的周期：电源电压的周期：电源电压的周期：电源电压的周期)Uo=1.2U (桥式、全波桥式、全波)Uo=1.0U (半波半波)近似估算取：近似估算取：近似估算取：近似估算取：当负载当负载当负载当负载RL 开路时，开路时，电容滤波适合于要求电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负输出电压较高、负载电流较小且负载变化不大载变化不大的场合。的场合。二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。本讲稿第十六页，共三十页5.二极管的选择二极管的选择(1)导通期间导通期间 ID Io o(2)(2)最

6、高反向电压最高反向电压最高反向电压最高反向电压 UDRM电路电路单相半波整流单相半波整流单相桥式整流单相桥式整流无电容滤波无电容滤波有电容滤波有电容滤波本讲稿第十七页，共三十页例例1：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 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。+TruouRLC+解：解：1.1.选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管流过二极管的电流流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压二极

7、管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值可选用二极管可选用二极管2CZ52B(100mA，50V)本讲稿第十八页，共三十页例例1：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 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。+TruouRLC+取取 RLC=5 T/2解：解：2.选择滤波电容器选择滤波电容器可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器。的极性电容器。本讲稿第十九页，共三十

8、页例例2：在桥式整流滤波电路中，已知在桥式整流滤波电路中，已知RL=40，U2=20V，C=1000 F。试问：。试问：(1)正常时，正常时，Uo=？(2)如果测得如果测得Uo为下列数值，可能出现了什么故障？为下列数值，可能出现了什么故障？Uo=18V；Uo=28V；Uo=9V。解：解：(1)正常时，正常时，Uo=1.2U2=1.2 20=24V (2)当当Uo=18时，此时时，此时Uo=0.9U2成为桥式整流电路。成为桥式整流电路。表明电容开路。表明电容开路。当当Uo=28时，此时时，此时Uo=1.4U2。表明是负载开路的情。表明是负载开路的情况。况。当当Uo=9V时，此时时，此时Uo=0.

9、45U2是半波整流电路。是半波整流电路。可判定是四只二极管中有一只开路，且电容也开路。可判定是四只二极管中有一只开路，且电容也开路。本讲稿第二十页，共三十页12.2.2 12.2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器电感电容滤波器电感电容滤波器(LC 滤波器滤波器)1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构L+uouRLC+2.滤波原理滤波原理对直流分量：对直流分量：对直流分量：对直流分量：L L 相当于短路，电压大部分降在相当于短路，电压大部分降在相当于短路，电压大部分降在相当于短路，电压大部分降在R RL上。上。对谐波分量：对谐波分量：f f 越高，越高，越高，越高，XL L越大，电压大部分降在

10、越大，电压大部分降在越大，电压大部分降在越大，电压大部分降在L上。上。适合于适合于电流较大、要求输出电压脉动较小电流较大、要求输出电压脉动较小电流较大、要求输出电压脉动较小电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用的场合，用的场合，用的场合，用于高频时更为合适。于高频时更为合适。于高频时更为合适。于高频时更为合适。本讲稿第二十一页，共三十页12.3 直流稳压电源直流稳压电源 12.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构C+Tru+UIRL+IoUo+IRRDZIz限流电阻限流电阻稳压电路稳压电路 经整流和滤波后的电压会随着交流电源电压的波动和经整流和滤波后的

11、电压会随着交流电源电压的波动和经整流和滤波后的电压会随着交流电源电压的波动和经整流和滤波后的电压会随着交流电源电压的波动和负载的变化而改变，因此需负载的变化而改变，因此需负载的变化而改变，因此需负载的变化而改变，因此需稳压电路稳压电路。本讲稿第二十二页，共三十页2、稳压原理、稳压原理C+Tru+UIRL+IoUo+IRRDZIZUO=UZ IR=IO+IZRL(IO)IR(1)设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化IR UO(UZ)IZ UIUZUO UI UZ (2)设负载设负载 R RL L一定，一定，U UI 变化变化变化变化UO RIR IZ IR 本讲稿第二十三页，共三十页3.参数

12、的选择参数的选择(1)UZ=UO(2)IZM=(1.5 3)IOM(3)UI=(2 3)UO 适用于输出电压固定、适用于输出电压固定、适用于输出电压固定、适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动输出电流不大、且负载变动输出电流不大、且负载变动输出电流不大、且负载变动不大的场合。不大的场合。不大的场合。不大的场合。例例1 有一稳压管稳压电路，负载电阻有一稳压管稳压电路，负载电阻RL由开路变到由开路变到3k，交，交流电压经整流后得出流电压经整流后得出UI=45V。今要求输出直流电压。今要求输出直流电压Uo=12V，试选择稳压二极管。，试选择稳压二极管。解：解：选用稳压二极管选用稳压二极管2CW

13、60，其稳定电压为，其稳定电压为(11.512.5)V，稳定，稳定电流为电流为5mA，最大稳定电流为，最大稳定电流为19mA。本讲稿第二十四页，共三十页12.3.2 集成稳压电源集成稳压电源 最简单的集成稳压电源只有最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端输入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1.分类分类三端集成稳压器三端集成稳压器固定式固定式可调式可调式正稳压正稳压W7800系列系列负稳压负稳压W7900系列系列(1.25 37V 连续可调连续可调)输出电压额定值有输出电压额定值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。等。本讲稿第二十五

14、页，共三十页2.2.外形及引脚功能外形及引脚功能外形及引脚功能外形及引脚功能W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端塑料封装塑料封装塑料封装塑料封装本讲稿第二十六页，共三十页3.集成稳压器的应用集成稳压器的应用集成稳压器的应用集成稳压器的应用(1)输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压时，

15、不致引起输出电压有较大的波动。有较大的波动。有较大的波动。有较大的波动。用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线较长时的电感效应，较长时的电感效应，防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。CoW7800CiUi+UO123_+0.33 F1 F本讲稿第二十七页，共三十页(2)(2)同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路23220V24V+C24V+CW7815Ci+15V123CiW79151CoCo15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F本讲稿第

16、二十八页，共三十页(3)提高输出电压的电路提高输出电压的电路提高输出电压的电路提高输出电压的电路CoW78XXCiUI+_+UO123UXXUZRDZ+_UXXXX：W78XXW78XX固定固定固定固定 输出电压输出电压输出电压输出电压U UOO=UXX+UZ Z(4)提高输出电流的电路提高输出电流的电路CoW78XXCiUI+UO123RICI2IOT+_IRIBI1本讲稿第二十九页，共三十页(5)输出电压可调的电路输出电压可调的电路UIR2UO+UXX+R1W78XXCiCoR3R4调整电阻调整电阻R2与与R1的比值，可以的比值，可以调节输出电压的大小。调节输出电压的大小。本讲稿第三十页，共三十页