电路与模拟电子技术 第12章 直流稳压电源.ppt
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1、电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术教学目标与要求教学目标与要求 掌握二极管整流电路,滤波电路及稳压二极管构掌握二极管整流电路,滤波电路及稳压二极管构掌握二极管整流电路,滤波电路及稳压二极管构掌握二极管整流电路,滤波电路及稳压二极管构 成的稳压电路的工作原理。成的稳压电路的工作原理。成的稳压电路的工作原理。成的稳压电路的工作原理。熟练掌握整流电路,滤波电路的主要参数计算。熟练掌握整流电路,滤波电路的主要参数计算。熟练掌握整流电路,滤波电路的主要参数计算。熟练掌握整流电路,滤波电路的主要参数计算。了解集成稳压电源。了解集成稳压电源。了解集成稳压电源。了解集成稳
2、压电源。第十二章第十二章 直流稳压电源直流稳压电源电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术12.112.1直流稳压电源的组成及其作用直流稳压电源的组成及其作用 12.1.112.1.1直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 交流电源经过变压器、整流、滤波和稳压四个环节,交流电源经过变压器、整流、滤波和稳压四个环节,输出稳定的电源供直流负载应用。输出稳定的电源供直流负载应用。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术12.1.212.1.2直流稳压电源的作用直流稳压电源的作用 整流电路整流电路 将在两个方向流动的交流电变换为只在一个方将
3、在两个方向流动的交流电变换为只在一个方向流动的直流电。向流动的直流电。变压器部分变压器部分 将电力网交流电压变换为整流所需的交流电压,将电力网交流电压变换为整流所需的交流电压,同时达到隔离交流电路与直流电路的作用。同时达到隔离交流电路与直流电路的作用。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 去掉整流后的单向脉动直流电中的脉动成分,去掉整流后的单向脉动直流电中的脉动成分,以便获得比较平滑的直流电。以便获得比较平滑的直流电。滤波电路滤波电路 利用稳压管或采用一些负反馈方式,可以使其电路结利用稳压管或采用一些负反馈方式,可以使其电路结构自动调节不稳定因素,从而得到稳
4、定电压。构自动调节不稳定因素,从而得到稳定电压。稳压电路稳压电路电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术12.2 12.2 整流电路整流电路常见的整流电路:常见的整流电路:半波、全波、桥式和倍压整流;单相和三相整半波、全波、桥式和倍压整流;单相和三相整流等。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:利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性电路及模拟电子技
5、术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术u uD DO O12.1.1 12.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理 u u u u2 2正半周,正半周,正半周,正半周,V V V Va a a aVVVVb b b b,二极管二极管二极管二极管VDVDVDVD导通;导通;导通;导通;3.3.3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形 u u2 2负半周,负半周,V Va a VVVVb b b b,二极管二极管二极管二极管 VDVDVDVD1 1 1 1、VDVDVDVD3 3 3 3 导通,导通,导通,导通,VDVDVDVD2
6、 2 2 2、VDVDVDVD4 4 4 4 截止截止截止截止 。3.3.3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形u uD2D2u uD4D41.1.1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构 u uD D t t t tR RL Lu u2 2i io ou uo o1 1VD2VD2VD3VD3VDVD4 4a ab b+动画动画u u2 2 u u2 2负半周,负半周,V Va a uC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 u2 u uC时时时时,二极管截止,电容通过负载,二极管截止,电容
7、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 。+Cici +aVDuou2bRLio=uC 工作波形工作波形工作波形工作波形二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压动画动画u2 tO tO电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术同理,同理,单相桥式整流电容(单相桥式整流电容(C型)滤波电路的工型)滤波电路的工作原理如下:作原理如下:123uoOt 电压上升时电容充电压上升时电容充电,将电能储存在电容电,
8、将电能储存在电容器中。电压下降时电容器中。电压下降时电容器放电,将储存的电能器放电,将储存的电能送给负载。送给负载。如图所示,随着时间常数如图所示,随着时间常数的增加,输出电压越来越平的增加,输出电压越来越平滑,滑,uo的平均值也增加了。的平均值也增加了。有电容滤波的整流电路有电容滤波的整流电路uou2VD4VD2VD1VD3RL+-+Cuou2RL+-+二极管承受的最高反向电压?二极管承受的最高反向电压?思考思考电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术2.2.2.2.电容滤波电路的输出电压和输出电流的计算电容滤波电路的输出电压和输出电流的计算电容滤波电路的输出
9、电压和输出电流的计算电容滤波电路的输出电压和输出电流的计算(T T 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)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U Uo o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的平均值输出电压的平均值输出电压的平均值U U U Uo o o 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。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电容的耐压值,电容的耐压值,应大于其实际
10、电压的最大值,一般取应大于其实际电压的最大值,一般取。近似估算取:近似估算取:Uo=1.0 U2(半波)半波)Uo=1.2 U2(桥式)(桥式)电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术近似估算取:近似估算取:Uo=1.0 U2(半波)半波)Uo=1.2 U2(桥式)(桥式)单相半波整流、滤波电路的输出电流平均值为单相半波整流、滤波电路的输出电流平均值为 单相桥式整流、滤波电路的输出电流平均值为单相桥式整流、滤波电路的输出电流平均值为电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术【例例12-212-2】一单相桥式整流、电容滤波电路,已知一
11、单相桥式整流、电容滤波电路,已知电源频率电源频率 ,负载电阻,负载电阻 ,负载直流电压,负载直流电压 。试求:。试求:(1 1)整流二极管的平均电流及承受的最高反向电压;)整流二极管的平均电流及承受的最高反向电压;(2 2)确定滤波电容器的电容值及耐压值;)确定滤波电容器的电容值及耐压值;(3 3)负载电阻断路时的输出电压;)负载电阻断路时的输出电压;(4 4)电容断路时输出电压;)电容断路时输出电压;解:解:(1 1)整流二极管的平均电流)整流二极管的平均电流(2 2)滤波电容器的电容值滤波电容器的电容值整流二极管承受的最高反向电压整流二极管承受的最高反向电压电路及模拟电子技术电路及模拟电子
12、技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术滤波电容器的耐压值滤波电容器的耐压值因此因此(3 3)负载电阻断路时的输出电压负载电阻断路时的输出电压(4 4)电容断路时的输出电压相当于单相桥式整)电容断路时的输出电压相当于单相桥式整流输出电压流输出电压电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术12.3.2 12.3.2 电感滤波电路电感滤波电路1.1.工作原理工作原理 对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,大大部分整流电压降在部分整流电压降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量:f 越高越高,XL越大越大,电压大电压大部分降在部分降在XL上。上。u u2 2
13、VDVD4 4VDVD2 2VDVD1 1VDVD3 3R RL L+-+u uo oL L有电感滤波的整流电路有电感滤波的整流电路电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术1.1.1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构L Lu u0 0R RL Lu uo o+C C2.2.2.2.滤波原理滤波原理滤波原理滤波原理 对直流分量对直流分量对直流分量对直流分量:X X X XL L L L=0=0=0=0,L L L L相当于短路相当于短路相当于短路相当于短路,电压大部分降电压大部分降电压大部分降电压大部分降在在在在R R R RL L L L上。对谐波分量上。对
14、谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量:f f f f 越高越高越高越高,X X X XL L L L越大越大越大越大,电压大部分降电压大部分降电压大部分降电压大部分降在在在在L L L L上。上。上。上。因此因此因此因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。当流过电感的电流发生变化时,线圈中产生自当流过电感的电流发生变化时,线圈中产生自当流过电感的电流发生变化时,线圈中产生自当流过电感的电流发生变化时,线圈中产生自感电势阻碍电流的变化感电势阻碍电流的变化感电势阻碍电流的变化感电势阻碍电流的变化,使负载电
15、流和电压的脉动减使负载电流和电压的脉动减使负载电流和电压的脉动减使负载电流和电压的脉动减小。小。小。小。LCLCLCLC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合,用于高频时更为合适。小的场合,用于高频时更为合适。小的场合,用于高频时更为合适。小的场合,用于高频时更为合适。12.3.3 12.3.3 复式滤波电路复式滤波电路电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 形形形形LCLC滤波器滤波器滤波器滤波器 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好,滤波
16、器更好,但二极管的冲但二极管的冲击电流较大。击电流较大。比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小、成本低。成本低。L uRLuo+C2+C1 形形形形RCRC滤波器滤波器滤波器滤波器R uRLuo o+C2+C1 R R 愈大,愈大,愈大,愈大,C C2 2愈大,滤波效果愈好。但愈大,滤波效果愈好。但愈大,滤波效果愈好。但愈大,滤波效果愈好。但R R 大将使直大将使直大将使直大将使直流压降增加,流压降增加,流压降增加,流压降增加,主要适用于负载电流较小而又要求输主要适用于负载电流较小而又要求输主要适用于负载电流较小而又要求输主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。出电压脉
17、动很小的场合。出电压脉动很小的场合。出电压脉动很小的场合。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术12.4.1 12.4.1 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 I=IO+IVZUIUZUO IVZ 1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+u1IRVZIVZ限流调压限流调压稳压电路稳压电路12.4 12.4 稳压电路稳压电路UZ IUO由于某种原因使得输出电压降低时由于某种原因使得输出电压降低时电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术同理同理由于某种原因使得输出电压升高时,调节过
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