电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第18章.ppt

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1、电工学秦曾煌主编第六版下册电子技术第18章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第十八章第十八章 直流稳压电源直流稳压电源 18.1 整流电路整流电路 18.2 滤波器滤波器 18.3 直流稳压电源直流稳压电源1电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流

2、电压转变为平滑的直流电压u4。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,保持输出电压保持输出电压uo的稳定。的稳定。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功能：功能：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218.118.1 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:将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。常见的整流电路：常见的整流电路：常见的整流电路：常见的整流电路：半波、

3、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。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：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3uDO18.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路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，V Va aVVb b，二极管二极管二极管二极管D D导通；导通；导通

4、；导通；3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形 u 负半周，负半周，VaVVb b，二极管二极管二极管二极管 D D1 1、D D3 3 导通，导通，导通，导通，D D2 2、D D4 4 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uD2uD41.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 uD t tRLuiouo1234ab+u 718.1.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41.1.电路结构电路结构电路结构电路结构RLuiouo1234ab+u 正半周，正半周，VaVb，二极二极管管

5、 1、3 导通，导通，2、4 截止截止。u u 负半周，负半周，负半周，负半周，V Va aVuC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电，uC 增加，增加，uo=uC。u u u uC时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载时，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 。+Cici +aDuoubRLio=uC 3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形u tO tO

6、17+C +aDuoubRLioici负载负载负载负载R RL L 开路时，开路时，开路时，开路时，二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压u tO tO半波半波桥式、全波桥式、全波uio1234ab+C184.4.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(T 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)(1)(1)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与放电时间与放电时间 常数常数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 输出电压的平均值输出电压

7、的平均值输出电压的平均值输出电压的平均值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。近似估算取：近似估算取：Uo=1.2 U (桥式、全波）桥式、全波）Uo=1.0 U（半波）半波）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，U UOO 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压19(2)(2)外特性曲线外特性曲线外特性曲线外特性曲线有电容有电容滤波滤波1.41.4U U 无电容滤波无电容滤波0.45.45U U UooIO 输出波形随输出波形随负载电阻负载电阻 RL 或或 C 的变化而的变化而改变改变,Uo 也随也

8、随之改变。之改变。结论：结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。电流较小且负载变动不大的场合。电流较小且负载变动不大的场合。电流较小且负载变动不大的场合。整流电路的输出电压整流电路的输出电压整流电路的输出电压整流电路的输出电压U Uo o与输出电流与输出电流与输出电流与输出电流I Io o 的变化关系的变化关系的变化关系的变化关系20(3)(3)流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大选管时一般取：选

9、管时一般取：选管时一般取：选管时一般取：I IOM OM=2=2 I ID D RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极整流二极管导通时间越短管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。tO tO最大整最大整流电流流电流21半波半波桥式、全波桥式、全波近似估算取：近似估算取：Uo=1.2 U (桥式、全波）桥式、全波）Uo=1.0 U（半波）半波）选管二极管选管二极管选管二极管选管二极管D D时一般取：时一般取：时一般取：时一般取：I IOM OM=2=2 I ID D 二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压电容滤波电路选电容电容滤波电路选电容电容滤波电路选电

10、容电容滤波电路选电容22例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=200，要求直流输出电，要求直流输出电压压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。流过二极管的电流流过二极管的电流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变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值 uRLuo+C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

11、流二极管可选用二极管可选用二极管2CP11IOM=100mA URWM=50V 近似估算取：近似估算取：Uo=1.2 U 23 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 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。取取 RLC=5 T/2已知已知RL=200 uRLuo+C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24u2u1LuoCRLuo118.2.2 电感电容

12、滤波器电感电容滤波器(LC滤波器滤波器)对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构2.2.滤波原理滤波原理滤波原理滤波原理25适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的场合，高频时更合适。场合，高频时更合适。在电流较大、负载变动较在电流较大、负载变动较大、且对输出电压脉动要求不太高的场合，可去大、且对输出电压脉动要

13、求不太高的场合，可去除电容，采用电感滤波。除电容，采用电感滤波。缺点：缺点：电感铁芯笨重，体积大，易造成输出电感铁芯笨重，体积大，易造成输出电压下降。电压下降。u2u1LuoCRLuo13.3.适用范围适用范围适用范围适用范围261.1.型型型型LCLC滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路u2u1LuoC2RLuo1C1 如果要求输出电压的脉动更小，可采用如果要求输出电压的脉动更小，可采用 型型LC 滤波器。其滤波器。其滤波效果比滤波效果比LC滤波器好滤波器好，输，输出电压也有提高，但整流管的冲击电流较大。出电压也有提高，但整流管的冲击电流较大。18.2.3 型滤波器型滤波器27uoRu2u1C1

14、C2uo1RL2.2.型型型型RCRC滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路 为经济起见，为经济起见，L 可用可用 R 替代，从而构成替代，从而构成 型型 RC 滤波器。滤波器。R 越大，越大，C2 越大，滤波效果越大，滤波效果越好。此电路越好。此电路主要适用于负载电流较小、要求主要适用于负载电流较小、要求输出电压脉动很小的场合输出电压脉动很小的场合。2818.3 18.3 直流稳压电源直流稳压电源 由于经整流、滤波以后的输出电由于经整流、滤波以后的输出电压往往还会随交流电源电压的波动、压往往还会随交流电源电压的波动、负载的波动而变化，因此在要求高的负载的波动而变化，因此在要求高的场合还需进行稳压。

15、场合还需进行稳压。29稳压管稳压管稳压电路稳压电路讨论讨论重点重点电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只用于提供基准用于提供基准电压，不作电电压，不作电源使用。源使用。效率较高，目效率较高，目前用的也比较前用的也比较多，但因学时多，但因学时有限，这里不有限，这里不做介绍。做介绍。线性线性稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)3018.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理UO=UZ IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO

16、基本不变基本不变 IR(IRR)基本不变基本不变 UO(UZ)IZ 1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路312.2.工作原理工作原理工作原理工作原理UO=UZ IR=IO+IZUIUZUI UZ 设负载设负载设负载设负载R RL L一定，一定，一定，一定，U UI I 变化变化变化变化 UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR 1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz选管原则：选管原则：UZ =UO IZM =(1.55)IOM UI =(23)UO 3218.3.2 恒压源恒压源 由稳压管稳压电路和运算放大

17、器可组成恒压源。由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。UORFR2R1+RL+UZRDZ+UUORFR2R1+RLRDZ+UZ+U反相输入恒压源反相输入恒压源同相输入恒压源同相输入恒压源改变改变 RF 可调恒压可调恒压源的输出电压。源的输出电压。稳压二极管的输出电压是固定稳压二极管的输出电压是固定的，恒压源的电压是可调的。的，恒压源的电压是可调的。3318.3.3 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

18、大放大基准基准电压电压取样取样电路电路UiTR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1+UCE34 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，故称串联型稳压电路。由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。调整管：调整管：UO变化量变化量经运放放大经运放放大后可调整晶后可调整晶体管的体管的UCE，以达稳压目以达稳压目的。的。UITR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1+UCE353.

19、3.输出电压及调节范围输出电压及调节范围输出电压及调节范围输出电压及调节范围 输出电压输出电压输出电压输出电压UiTR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1IO可以扩大可以扩大可以扩大可以扩大 输出电流的输出电流的输出电流的输出电流的变化范围变化范围变化范围变化范围3618.3.4 集成稳压电源集成稳压电源1.分类分类XXXX两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出可调电压输出可调电压输出可调电压输出可调电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX（1.25 37 V 连续可调）连续可调）371端端:输入端输入端2端端:公

20、共端公共端3端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形38输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)(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输入与输输入与输输入与输输入与输出之间的出之间的出之间的出之间的电压不得电压不得电压不得电压不得低于低于低于低于3V3V！5.5.三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用COW7805CiUi+_+

21、_UO123 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，不致引起输出电压有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。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，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。即用以改善波形。即用以改善波形。即用以改善波形。即

22、用以改善波形。39(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23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F40U UXXXX:为为为为W78XXW78XX固定输出电压固定输出电压固定输出电压固定输出电压 U UOO=U=UXX XX+U+UZ Z（3 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UI+_UXXUZCOW78XXCi+_UO123RDZ+_+_41（4 4）提高输出电流的电路提高输出电流的电路提高输出电流的电路提高输出电流的电路IC+_+_COW78XXCiUIUO123RI2IOTIBI1IR电阻的取值应使功率管只能在输出电流较大时才导通电阻的取值应使功率管只能在输出电流较大时才导通IO=I2+IC42(5)(5)(5)(5)输出电压可调电路输出电压可调电路输出电压可调电路输出电压可调电路分析关键分析关键引入负反馈引入负反馈引入负反馈引入负反馈W78XX+-+12134OOXXUUUCCRRRRI+-43结结 束束 (1-44)