《稳压电源》PPT课件.ppt

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1、第五章第五章 直流电源直流电源（direct regulated power supply）电电电电信信信信号号号号交流电交流电交流电交流电 直流电直流电直流电直流电-方向变化，大小变化方向变化，大小变化 脉动直流脉动直流脉动直流脉动直流-大小变化大小变化大小变化大小变化 稳恒直流稳恒直流稳恒直流稳恒直流-大小不变大小不变大小不变大小不变 -方向不变方向不变方向不变方向不变1、电信号的分类、电信号的分类2、直流稳压电源的组成及直流稳压电源的组成及功能功能小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成稳压电源：稳压电源：稳压电源：稳压电源：把交流

2、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的直流电压的直流电压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电源变压器电源变压器电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压将交流电网电压将交流电网电压u u1 1变为大小合适的交流电压变为大小合适的交流电压变为大小合适的交流电压变为大小合适的交流电压u u2 2。整流电路整流电路整流电路整流电路:将交流电压将交流电压将交流电压将交流电压u u2 2变为脉动的直流电压变为

3、脉动的直流电压变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u u3 3。滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压将脉动直流电压将脉动直流电压u u3 3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4u4。稳压电路稳压电路稳压电路稳压电路: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保持输出电压保持输出电压u uo o的稳定。的稳定。的稳定。的稳定。第一节第一节 整流电路（整流电路（rectifier circuit）（把二极管当作理想元件处理，即正向

4、导通电阻为零，反向电（把二极管当作理想元件处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大）阻为无穷大）单向导电单向导电性性整流整流(rectifier):把交流电转变为脉动直流电的过程把交流电转变为脉动直流电的过程元件：二极管元件：二极管分类分类:单相全波整流单相全波整流单相半波整流单相半波整流单相桥式单相桥式 整流整流倍压整流倍压整流u2aTDuLbRL1 1）电路结构）电路结构）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 u 正半周正半周正半周正半周,+-2 2 VaVb VaVb，二极管二极管二极管二极管D D导通；导通；导通；导通；3 3）工作波形）工作波形）工作波

5、形）工作波形OuDOu2 负半周，负半周，-+VauC时，时，二极管导通，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的同供电的同时也给电容充电，时也给电容充电，uC 增加，增加，uo=uC。+-+-二极管截止，电容通过负载二极管截止，电容通过负载二极管截止，电容通过负载二极管截止，电容通过负载R RL L 放电，放电，放电，放电，u uC C按指数规律下降，按指数规律下降，按指数规律下降，按指数规律下降，u uo o=u=uC 。u u u uC时，时，时，时，3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形u tO tO3.3.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点电容滤波电路的特

6、点输出电压的脉动程度、平均值输出电压的脉动程度、平均值UO与放电时间常数与放电时间常数RLC有关：有关：R RL LC C 越大越大越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢电容器放电越慢电容器放电越慢 U UO O 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。1 1）减小了输出电压的脉动成分减小了输出电压的脉动成分减小了输出电压的脉动成分减小了输出电压的脉动成分(T T:电源电电源电电源电电源电压的周期压的周期压的周期压的周期)为了得到比较为了得到比较平直的输出电压平直的输出电压,2 2）增大了输出电压平均值增大了输出电压平均值增大了输出电压平均值增大了输出电压平均值

7、当负载当负载当负载当负载R RL L 开路时，开路时，开路时，开路时，桥氏、全波桥氏、全波 半波半波 R RL L接入时接入时:u2tuot电容通过电容通过RL放电，放电，在整流电路电压小在整流电路电压小于电容电压时，二于电容电压时，二极管截止，整流电极管截止，整流电路不为电容充电，路不为电容充电，uo会逐渐下降。会逐渐下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+u2tuot整流电路的整流电路的输出电流输出电流iDau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+iD4.4.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点3 3）减小了整流二极管的导通角减小了整流二

8、极管的导通角减小了整流二极管的导通角减小了整流二极管的导通角二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通半个周期半个周期半个周期半个周期导通角为导通角为导通角为导通角为无滤波时：无滤波时：有滤波时：有滤波时：电容充电时，二极管导通电容充电时，二极管导通电容充电时，二极管导通电容充电时，二极管导通半个周期半个周期半个周期半个周期导通角小于导通角小于导通角小于导通角小于输出波形平滑，滤波效果好。输出波形平滑，滤波效果好。输出波形平滑，滤波效果好。输出波形平滑，滤波效果好。4 4）电路的外特性欠佳电路的外特性欠佳电路的外特性欠佳电路的外特性欠佳电路的外特性：电路的外特性：电路的外特性：电路的外特性：U

9、UOOI IOOO0.9U2 UO RLC减小减小U2 IO 二二.电感滤波电路电感滤波电路1）电路结构）电路结构:在桥式整流电路与负载间在桥式整流电路与负载间串入串入一一 电电 感感L就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuL2）电感滤波原理）电感滤波原理对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越越大大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。因此，因此，在输出端得到比较在输出端得到比较平滑的直流电压。平滑的直流电压。u2u1RLLuL对直流分量对直流分量:XL=0 相当于相当于短路短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上3)3)输出波形输出波形 u2u1RLLuL

10、uiui中直流分量在负载上的分压为：中直流分量在负载上的分压为：ui中交流分量在负载上的分压为：中交流分量在负载上的分压为：3.型型滤波滤波1 1）LCLC 型型型型 滤波器滤波器滤波器滤波器电路图：电路图：原理：原理：对象对象直流分量直流分量 交流分量交流分量元件元件 LC1,C2RL阻抗很大阻抗很大 视为开路视为开路阻抗很小阻抗很小分压很小分压很小 分压很大分压很大 阻抗很小阻抗很小视为短路视为短路阻抗很大阻抗很大 分压很大分压很大分压很小分压很小结论：结论：滤波效果比滤波效果比L、C单独滤波要好单独滤波要好LRLTD1u2+uL+C2+C1D23.型型滤波滤波+RLuLC2TD2D1u2

11、+C1R2 2）RCRC 型型型型 滤波器滤波器滤波器滤波器元件元件R与与L相比，不但分交流电压，也分直流电压相比，不但分交流电压，也分直流电压所以，所以，RCRC 型型型型 滤波电路的外特性不及滤波电路的外特性不及滤波电路的外特性不及滤波电路的外特性不及LCLC 型型型型滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路7.3 7.3 稳压电路稳压电路（a）交流电源电压的波动引起电压不稳定交流电源电压的波动引起电压不稳定(b)负载电流变化引起电压不稳定负载电流变化引起电压不稳定影响直流电源输出电压的原因：影响直流电源输出电压的原因：稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电

12、路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)以下主要讨以下主要讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。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，一般只提供基准电压，提供基准电压，不作为电源使不作为电源使用。用。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做介这里不做介绍。绍。7.3 7.3 稳压电路稳压电路 问题：问题：R R的选择？的选择？一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路 利用稳压管来稳定电压。利用稳压管来稳定电压。一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路 利用稳压管来稳定电压。利用稳压管来稳定电压。工作原理工作原理（a

13、a）针针对对交交流流电电源源电电压压的的波波动引起电压不稳定的情况：动引起电压不稳定的情况：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I I随随着着增增加加时时，负负载载电电压压也也要要增增加加。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稍稍有有增增加加时时，稳稳压压管管的的电电流流z z就就显显著著增增加加，电电阻阻上上的的压压降降增增加加，从从而使负载电压保持近似不变。而使负载电压保持近似不变。(b)(b)针针对对负负载载电电流流变变化化引引起起电电压不稳定的情况：压不稳定的情况：当负载电流增大时，电阻上当负载电流增大时，电阻上的压降增

14、大，负载电压因而下降。的压降增大，负载电压因而下降。只要下降一点，稳压管电流就显只要下降一点，稳压管电流就显著减小，通过电阻的电流和压著减小，通过电阻的电流和压降保持近似不变，因此负载电压降保持近似不变，因此负载电压o o也就近似稳定也就近似稳定不变。不变。一、稳压管稳压电路一、稳压管稳压电路结论：结论：1.稳压的关键是稳压管的电流调节作用和限流电稳压的关键是稳压管的电流调节作用和限流电阻的电压调节作用。阻的电压调节作用。2.限流电阻的作用：稳压，保持稳压管的工作点限流电阻的作用：稳压，保持稳压管的工作点特点：特点：电路简单，应用广泛；稳压精度不高，电路简单，应用广泛；稳压精度不高，UL不可调

15、。不可调。UiTR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1二、二、串联型稳压电路串联型稳压电路1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 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 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：2.2.稳压过程稳压过程稳压过程稳压过程 由电路图可知由电路图可知由电路图可知由电路图可知UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。压电路。UITR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1（UZ-Uf)作业：作业：p148：7-6，7-7，7-9 直流电源的组成：直流电源的组成：变压、整流、滤波、稳压变压、整流、滤波、稳压直流电源各组成部分的作用：直流电源各组成部分的作用：半波整流：半波整流：桥式、全波整流：桥式、全波整流：UoU2