第九章 直流稳压电源.ppt

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1、第九章第九章 直流稳压电源直流稳压电源第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流电路直流稳压电源的组成及整流电路第二节第二节 直流稳压电路直流稳压电路第三节第三节 滤波电路滤波电路第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流直流稳压电源的组成及整流电路电路一、直流稳压电源的组成一、直流稳压电源的组成 直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电，输出直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电，输出电压不受电网、负载及温度变化的影响，为各种精密电子仪电压不受电网、负载及温度变化的影响，为各种精密电子仪表和家用电器正常工作提供能源保证。它们一般由变压、整表和家用电器正常工作提供能源保证。它们一般由变压、整

2、流、滤波和稳压电路等四部分组成，如流、滤波和稳压电路等四部分组成，如图图9-1所示。所示。直流稳压电源的类型可分为并联型、串联型及开关型直流稳压电源的类型可分为并联型、串联型及开关型下一页下一页第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流直流稳压电源的组成及整流电路电路二、整流电路二、整流电路 利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。1.单相半波整流电路单相半波整流电路 (1)工作原理工作原理 单相半波整流电路如单相半波整流电路如图图9-2(a)所示。其中所示。

3、其中u1、u2分别表示变压器的原边和副边交流电压，分别表示变压器的原边和副边交流电压，RL为负载电阻。为负载电阻。设设 ，其中，其中U2为变压器副边电压有效值。为变压器副边电压有效值。在在0时间内，变压器副边电压是上端为正、下端为负，时间内，变压器副边电压是上端为正、下端为负，二极管二极管VD承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上电流相等。和二极管上电流相等。在在2时间内，变压器副边电压是上端为负、下端为正，时间内，变压器副边电压是上端为负、下端为正，二极管二极管VD承受反向电压，此时二极管截止，负载上无电流流承受反向电压，此时二极管

4、截止，负载上无电流流过，输出电压过，输出电压u0=0，此时，此时u2电压全部加在二极管电压全部加在二极管VD上。电路上。电路波形如波形如图图9-2(b)所示所示下一页下一页上一页上一页第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流直流稳压电源的组成及整流电路电路二、整流电路二、整流电路(2)单相半波整流电路的指标单相半波整流电路的指标 单相半波整流不断重复上述过单相半波整流不断重复上述过程，则整流输出电压有程，则整流输出电压有取取u0的平均值的平均值流经二极管的电流等于负载电流流经二极管的电流等于负载电流下一页下一页上一页上一页第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流直流稳压电源的组成及整流电路电路二、

5、整流电路二、整流电路 2.单相桥式整流电路单相桥式整流电路 单相桥式整流电路由变压器和四个二极管组成，如单相桥式整流电路由变压器和四个二极管组成，如图图9-3所所示。由示。由图图9-3(a)可见，四个整流二极管可见，四个整流二极管VD1,VD2,VD3,VD4接接成了电桥形式，故称为桥式整流。在四个顶点中，相同极性成了电桥形式，故称为桥式整流。在四个顶点中，相同极性接在一起的一对顶点接直流负载接在一起的一对顶点接直流负载RL，不同极性接在一起的一，不同极性接在一起的一对顶点接交流电源对顶点接交流电源图图9-3(b)是单相桥式整流电路的简画法是单相桥式整流电路的简画法 桥式整流电路中，由于每两只

6、二极管只导通半个周期，故桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半。流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半。u2正负半正负半周导通二极管流过的电流及输出电压波形如周导通二极管流过的电流及输出电压波形如图图9-5所示所示下一页下一页上一页上一页第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流直流稳压电源的组成及整流电路电路二、整流电路二、整流电路 2.单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电压的平均值为单相桥式整流电压的平均值为流过负载电阻流过负载电阻RL的电流平均值为的电流平均值为流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即流经每个二极管的电

7、流平均值为负载电流的一半，即下一页下一页上一页上一页第一节第一节 直流稳压电源的组成及整流直流稳压电源的组成及整流电路电路二、整流电路二、整流电路 2.单相桥式整流电路单相桥式整流电路 每个二极管在截止时承受的最高反向电压为每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，的最大值，即即 整流变压器副边电压有效值为整流变压器副边电压有效值为 整流变压器副边电流有效值为整流变压器副边电流有效值为上一页上一页返返 回回第二节第二节 直流稳压电路直流稳压电路一、串联型线性稳压电路一、串联型线性稳压电路1.电路组成电路组成 图图9-7(a)所示直流稳压电路是由所示直流稳压电路是由R1、RP和和R2构

8、成的采样环构成的采样环节，节，RZ和稳压管和稳压管DZ构成的基准电压，三极管构成的基准电压，三极管VT2和和R4构成的构成的比较放大环节，以及三极管比较放大环节，以及三极管VT1构成的调整环节等四部分组成。构成的调整环节等四部分组成。因为三极管因为三极管VT1与与RL串联，所以称之为串联型稳压电路。串串联，所以称之为串联型稳压电路。串联型稳压电源框图如联型稳压电源框图如图图9-7(b)所示。所示。取样环节取样环节 基准电压基准电压 比较放大环节比较放大环节 调整环节调整环节下一页下一页第二节第二节 直流稳压电路直流稳压电路一、串联型线性稳压电路一、串联型线性稳压电路2.电路工作原理电路工作原理

9、 稳压过程表示如下稳压过程表示如下:当输入电压当输入电压Ui不变，负载不变，负载RL增大时，引起输出电压增大时，引起输出电压U0有增有增长趋势，则电路将产生下列调整过程长趋势，则电路将产生下列调整过程:下一页下一页上一页上一页第二节第二节 直流稳压电路直流稳压电路二、并联型稳压电路二、并联型稳压电路1.电路组成电路组成 并联型直流稳压电路如并联型直流稳压电路如图图9-8所示。由于稳压管所示。由于稳压管DZ和负载和负载RL并联，故称并联型稳压电路，并联，故称并联型稳压电路，R为限流电阻，为限流电阻，DZ工作在反工作在反向击穿区。由图可知，向击穿区。由图可知，U0=Ui-IR=UZ,，输出电压，输

10、出电压U0就是稳压就是稳压管两端的电压管两端的电压UZ下一页下一页上一页上一页第二节第二节 直流稳压电路直流稳压电路二、并联型稳压电路二、并联型稳压电路2.工作原理工作原理 当稳压电路的愉入电压当稳压电路的愉入电压U1保持不变，负载电阻保持不变，负载电阻RL增大时，增大时，愉出电压愉出电压U0将升高，稳压管两端的电压将升高，稳压管两端的电压UZ上升，电流上升，电流IZ将迅将迅速增大，流过速增大，流过R的电流的电流IR也增大，导致也增大，导致R上的压降上的压降UR上升，从上升，从而使输出电压而使输出电压U0下降。下降。当负载电阻当负载电阻RL保持不变，电网电压下降导致保持不变，电网电压下降导致U

11、i下降时，输下降时，输出电压出电压U0也将随之下降，但此时稳压管的电流也将随之下降，但此时稳压管的电流IZ急剧减小，急剧减小，则在电阻则在电阻R上的压降减小，以此来补偿上的压降减小，以此来补偿Ui的下降，使输出电压的下降，使输出电压基本保持不变。基本保持不变。上一页上一页返返 回回第三节第三节 滤波电路滤波电路一、电容滤波电路一、电容滤波电路 最简单的电容滤波是在负载最简单的电容滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电两端并联一只较大容量的电容器，如容器，如图图9-9(a)所示所示 单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图图9-10所所示。从图中可

12、见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差动较大，说明它的带负载能力较差 一般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值一般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值 半波半波:全波全波:下一页下一页第三节第三节 滤波电路滤波电路一、电容滤波电路一、电容滤波电路 表表9-1列举负载电流与滤波电容的对应关系。列举负载电流与滤波电容的对应关系。单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为为uDR=uC+u2，当负载开路时，承受的反向电压为最高，为，当负载

13、开路时，承受的反向电压为最高，为下一页下一页上一页上一页第三节第三节 滤波电路滤波电路二、电感滤波电路二、电感滤波电路 电感线圈电感线圈L和负载和负载RL的串联电路，同样具有滤波作用，电的串联电路，同样具有滤波作用，电感滤波电路如感滤波电路如图图9-11所示所示 电感滤波电路输出的直流电压与变压器次级电压的有效值电感滤波电路输出的直流电压与变压器次级电压的有效值U2之间的关系为之间的关系为 电感线圈的电感量愈大，负载电阻愈小，滤波效果愈好，电感线圈的电感量愈大，负载电阻愈小，滤波效果愈好，因此，电感滤波器适用于负载电流较大的场合。其缺点是电因此，电感滤波器适用于负载电流较大的场合。其缺点是电感

14、量大、体积大、成本高、笨重且存在电磁干扰。感量大、体积大、成本高、笨重且存在电磁干扰。上一页上一页返返 回回图图9-1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成返返 回回图图9-2 单相半波整流电路单相半波整流电路返返 回回图图9-3 单相桥式整流电路单相桥式整流电路返返 回回图图9-5 桥式整流电路输出波形图桥式整流电路输出波形图返返 回回图图9-7 串联型线性稳压电路串联型线性稳压电路返返 回回图图9-8 并联型直流稳压电路并联型直流稳压电路返返 回回图图9-9 桥式整流电容滤波电路及波桥式整流电容滤波电路及波形形返返 回回图图9-10 电容滤波电路输出特性曲线电容滤波电路输出特性曲线图图返返 回回表表9-1 负载电流与滤波电容的对应负载电流与滤波电容的对应关系关系返返 回回图图9-11 桥式整流电感滤波电路及波桥式整流电感滤波电路及波形形返返 回回