整流稳压电路路精.ppt

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1、整流稳压电路路1第1页，本讲稿共41页二、二、滤波器滤波器一、一、整流电路整流电路三、三、直流直流 稳压电源稳压电源2第2页，本讲稿共41页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变为合适的交流电变为合适的交流电压压u2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整流电路整流电路: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

2、负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电保持输出电压压u0的稳定。的稳定。前言前言 直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能3第3页，本讲稿共41页整流电路的任务整流电路的任务是把交流电压转变为直是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。下面主要介绍前三种。下面主要介绍前三种。为分析简单起见，我们把二极管当为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。电阻为零，反向电阻为无

3、穷大。一、一、整流电路整流电路4第4页，本讲稿共41页1、单相半波整流电路的工作原理u20时，二极管导时，二极管导通。通。二极管导通i0u1u2aTbDRLu0忽略二极管正忽略二极管正向压降：向压降：u0=u25第5页，本讲稿共41页 单相半波整流电路的工作原理u20 0 时时D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由+经D1RLD3-u u2 20 0 时时D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由-经D2RLD4+输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLu0+-11第11页，本

4、讲稿共41页几种常见的硅整流桥几种常见的硅整流桥+-+-12第12页，本讲稿共41页1、整流输出电压平均值（、整流输出电压平均值（U0）负载电压负载电压 U0的平均值为的平均值为:负载上的负载上的(平均平均)电流电流:uoiouoio13第13页，本讲稿共41页平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流是选择整流管的主要依据。管的主要依据。例如，例如，在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平是负载平均电流的一半。均电流的一半。二极管截止时

5、两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：整流电路中整流管的选择整流电路中整流管的选择14第14页，本讲稿共41页二、二、滤波器滤波器滤波原理滤波原理:交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或通过或通过电感电感中的电流中的电流)不能突变的特不能突变的特性性,将将电容电容与负载与负载RL并联并联(或将或将电感电感与负载与负载RL串联串联)，滤，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，掉整流电路输

6、出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。达到平滑输出电压波形的目的。15第15页，本讲稿共41页1、电容滤波器、电容滤波器(C滤波器滤波器)桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SC以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。图所示。1、滤波原理滤波原理16第16页，本讲稿共41页u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入时未接入时u2tu0t设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻没有电容时的输出波形17第17页，本讲稿共4

7、1页u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时u2tu0t忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻电容通过电容通过RL放电，在整放电，在整流电路电压小于电容电流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，流电路不为电容充电，u0会逐渐下降。会逐渐下降。18第18页，本讲稿共41页u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCu2tu0t忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻只有整流电路输出只有整流电路输出电压大于电压大于u0的时间的时间区间，才有充电电区间，才有充电电流。因此整流电路流。因此整流电路的输出电流是脉冲的输出电流是脉冲波

8、。波。整流电路的输出电流RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时19第19页，本讲稿共41页u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCu2tu0t考虑整流电路内阻考虑整流电路内阻电容充电时，电容电容充电时，电容电压滞后于电压滞后于u2。整流电路的输出电流RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时RLC越小，输出越小，输出电压越低电压越低20第20页，本讲稿共41页一般取一般取(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:U0=1.2U。(2)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大RLC越大越大U0越高越高,负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大整流管导电整流管导电时间越短时

9、间越短iD的峰值电流越大的峰值电流越大一般选管时，取一般选管时，取2、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，21第21页，本讲稿共41页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随之改随之改变。变。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降多下降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,负载电流较负载电流较小且负载变动不大的场合。小且负载变动不大的场合。(3)、输出特性、输出特性(外特性外特性):uL电容

10、滤波电容滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20IL结论22第22页，本讲稿共41页（1）滤波原理）滤波原理:对直流分量对直流分量(f=0):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。对交流分量对交流分量: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。因此因此,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。而后又经过电容滤波器滤波而后又经过电容滤波器滤波,在一次滤掉交流分量在一次滤掉交流分量,可以得到可以得到甚为平直的直流输出电压甚为平直的直流输出电压。u2u1RLLu02、电感电容滤波器电感电容滤波器(LC滤波器滤波

11、器)23第23页，本讲稿共41页（2）电感滤波的特点）电感滤波的特点:整流管导电角较大整流管导电角较大,峰值电流很小峰值电流很小,输出特性比较平输出特性比较平坦坦,适用于低电压大电流适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合。缺点是电感的场合。缺点是电感铁芯笨重铁芯笨重,体积大体积大,易引起电磁干扰。易引起电磁干扰。u2u1RLLu024第24页，本讲稿共41页3、形形滤波器滤波器为了改善滤波特性，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,如在电如在电容滤波后再接一级容滤波后再接一级RC滤波电路，或在电感滤波后面再接滤波电路，或在电感滤波后面再接一电容。从而构成一电容。从而构成

12、RC-型或型或L-C型滤波电路，其性能及应型滤波电路，其性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。u0Ru2u1C1C2u0RL25第25页，本讲稿共41页三、直流三、直流 稳压电源稳压电源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路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。其中稳电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。其中稳压管稳压电路最简单，但是带负载能力差，一般只压管稳压电路最简单，但是带负载能力

13、差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。开关型稳压电源提供基准电压，不作为电源使用。开关型稳压电源效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。以下主要讨论稳压管稳压电路和线性里不做介绍。以下主要讨论稳压管稳压电路和线性稳压电路稳压电路。26第26页，本讲稿共41页1、稳压管稳压电路稳压管稳压电路u0引起电压不稳定的原因引起电压不稳定的原因:交流电源电压的波动交流电源电压的波动负载电流的变化负载电流的变化UIUO(UO=UDZ)IZ u2u1RLDZIZU1RIoCUR+-+-UDZ抵偿抵偿UI的增加的增加UR UO保持近似不变保持近似不变

14、27第27页，本讲稿共41页选择稳压管选择稳压管UZ=UOIZM=(1.5 3)IOMUI=(23)UO28第28页，本讲稿共41页2、恒压源恒压源+R1R2RL+URFDZ+-UZR+-UO+R1R2RL+URFUZDZ+-R+-UO反相输入反相输入同相输入同相输入29第29页，本讲稿共41页3、串联型稳压电路、串联型稳压电路一一 、电路结构的一般形式、电路结构的一般形式串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样串联式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。电路和调整元件四部分组成。30第30页，本讲稿共41页T+_UI+_+_UO比比较较放放大大基基 准准取取 样样URF

15、UO+_C2RL调整元件调整元件调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器比较放大器可以可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。调整元件调整元件可以可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。基准电压基准电压可由稳压管稳可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。的一部分和基准电压相比较。因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为

16、串联反馈式稳压电路。反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。31第31页，本讲稿共41页串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路UOUOUf UB IC UCE UO UITR1R2UfUZRL Av+-+-+-+-UB+UBE R 1R3R 132第32页，本讲稿共41页4、集成稳压电源、集成稳压电源随着半导体工艺的发展随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小集成稳压电源，具有体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端出端,

17、故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。本节主要介绍常用的本节主要介绍常用的W7800系列系列三端集成稳压器，其三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。内部也是串联型晶体管稳压电路。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。33第33页，本讲稿共41页1端端:输入端输入端2端端:输出端输出端3端端:公共端公共端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231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

18、压器外形12334第34页，本讲稿共41页分类分类: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)输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V、18V、24V等等。35第35页，本讲稿共41页 一、输出为固定电压的电路一、输出为固定电压的电路W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图输出为固定正压时的接法如图所示输出为固定正压时的接法如图所示。输入与输输入与输出端之间出端之间的电压不的电压不得低于得低于3V3V！COW7800CIUI+_+_UO1230.11 F1F36第36页

19、，本讲稿共41页正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路二二、输出正负电压的电路、输出正负电压的电路W78XXCIUI+_UO123+_CIW79XX13COCO2UO37第37页，本讲稿共41页COW78XXCIUI+_+_UO123UXXUZRDZUXX:为为W78XX固定输出电压固定输出电压UO=UXX+UZ三三、提高输出电压的电路、提高输出电压的电路38第38页，本讲稿共41页运算放大器作为电压跟随器使用运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源就借助于稳压器的输它的电源就借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高入直流电压。由于运放的输入阻抗很高,输出阻抗很低，可以克输出阻抗很低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。服稳压器输出电流变化的影响。四、四、输出电压可调式电路输出电压可调式电路 用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W7805组成的组成的730V可调式稳压电源可调式稳压电源。W7805123R1CICOUI76234UOR2F0070.33 33V10K0.1 39第39页，本讲稿共41页(UXX=5V)同时消除了同时消除了(IOR2)一项，稳压器输出用下式表示一项，稳压器输出用下式表示。40第40页，本讲稿共41页结 束41第41页，本讲稿共41页