电工学直流稳压电源

下一页总目录章目录返回上一页直流稳压电源直流稳压电源182滤波器滤波器183直流稳压电源直流稳压电源181整流电路整流电路下一页总目录章目录返回上一页本章要求本章要求1理解单相整流电路和滤波理解单相整流电路和滤波电路电路的工作原理及的工作原理及参数的计算参数的计算2了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理原理3了解集成稳压电路的性能及应用。了解集成稳压电路的性能及应用。第第18章章直流稳压电源直流稳压电源下一页总目录章目录返回上一页第18章直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成功能把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压U4UOU3U2U1交流电源交流电源负载负载变压变压整流整流滤波滤波稳压稳压下一页总目录章目录返回上一页181整流电路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。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下一页总目录章目录返回上一页UDO1811单相半波整流电路单相半波整流电路2工作原理工作原理U正半周，正半周，VAVB，二极管二极管D导通；导通；3工作波形工作波形U负半周，VAVB，二二极管极管D1、D3导通，导通，D2、D4截止截止。3工作波形工作波形UD2UD41电路结构电路结构UOUDTTRLUIOUO1234ABU下一页总目录章目录返回上一页1812单相桥式整流电路单相桥式整流电路RLUIOUO1234ABUD2UD4UOUDTTUUD1UD3U负负半周，半周，VBVA，二极管二极管D2、D4导通导通，D1、D3截止截止。下一页总目录章目录返回上一页3参数计算参数计算1整流电压平均值整流电压平均值UO2整流电流平均值整流电流平均值IOLLRURUI90OO3流过每管电流平均值流过每管电流平均值ID4每管承受的最高反向电压每管承受的最高反向电压UDRM2045U09UOD05II045LRU下一页总目录章目录返回上一页例1单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL50，负载电压UO100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。I111IO211122A变压器副边电流有效值变压器副边电流有效值变压器容量变压器容量SUI122222078VA变压器副边电压U122V可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。下一页总目录章目录返回上一页例例2试分析图示桥式整流电路中的二极管试分析图示桥式整流电路中的二极管D2或或D4断断开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。如果如果D2或或D4接反，后果如何接反，后果如何如果如果D2或或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何因击穿或烧坏而短路，后果又如何UO_U_RLD2D4D1D3解解当D2或D4断开后电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压UOU；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，UO0。UOU234TT234OO下一页总目录章目录返回上一页如果如果D2或或D4接反接反则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。如果如果D2或或D4因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。UO_U_RLD2D4D1D3下一页总目录章目录返回上一页182滤波器滤波器交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理滤波原理滤波电路利用储能元件电容两端的电压或通过电感中的电流不能突变的特性,滤掉整流电路输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。方法将电容与负载RL并联或将电感与负载RL串联。下一页总目录章目录返回上一页1821电容滤波电容滤波器器1电路结构电路结构2工作原理工作原理UUC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，UC增加，UOUC。UUC时时，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载RL放电，放电，UC按指数规律下降，按指数规律下降，UOUC。CICIADUOUBRLIOUC3工作波形工作波形二极管承受的最高反向电压为。UOUTOTO下一页总目录章目录返回上一页4电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点T电源电压的周期电源电压的周期1输出电压的脉动程度与平均值UO与放电时间常数RLC有关。RLC越大越大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UO越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。近似估算取UO12U桥式、全波）UO10U（半波）当负载当负载RL开路时，开路时，UO为了得到比较平直的输出电压下一页总目录章目录返回上一页2外特性曲线外特性曲线有电容滤波14U无电容滤波045UUOOIO结论采用电容滤波时，输出电采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。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选管时一般取选管时一般取IOM2IDRLC越大O越高，IO越大整流二极管导通时间越短ID的峰值电流越大。IDTUOTOO下一页总目录章目录返回上一页例有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率F50HZ，负载电阻RL200，要求直流输出电压UO30V，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URLUOC解1选择整流二极管选择整流二极管可选用二极管2CP11IOM100MAUDRM50V下一页总目录章目录返回上一页例有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率F50HZ，负载电阻RL200，要求直流输出电压UO30V，选择整流二极管及滤波电容器。取RLC5T/2已知RL50URLUOC解2选择滤波电容器可选用C250F，耐压为50V的极性电容器下一页总目录章目录返回上一页1822电感电容滤波器电感电容滤波器1电路结构电路结构LURLUOC2滤波原理滤波原理对直流分量对直流分量XL0，L相当于短路相当于短路,电压大部分降电压大部分降在在RL上。对谐波分量上。对谐波分量F越高越高,XL越大越大,电压大部分降电压大部分降在在L上。上。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。当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感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电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小使负载电流和电压的脉动减小。LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小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。的场合，用于高频时更为合适。下一页总目录章目录返回上一页1823形形滤波器滤波器形形LC滤波器滤波器滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。比形LC滤波器的体积小、成本低。LURLUOC2C1形形RC滤波器滤波器RURLUOC2C1R愈大，愈大，C2愈大，愈大，滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但R大将使直大将使直流压降增加，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出电压脉动很小的场合。出电压脉动很小的场合。下一页总目录章目录返回上一页183直流稳压电源直流稳压电源稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。出电压的一种电子设备。稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。阻越小，稳压性能越好。稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。是一个独立的电子部件。下一页总目录章目录返回上一页1831稳压管稳压电稳压管稳压电路路2工作原理工作原理UOUZIRIOIZUIUZRLIOIR设UI一定，负载RL变化UO基本不变IRIRR基本不变UOUZIZ1电路电路UIRLCIOUOUIRRDZIZ限流调压稳压电路下一页总目录章目录返回上一页1831稳压管稳压电稳压管稳压电路路2工作原理工作原理UOUZIRIOIZUIUZUIUZ设负载设负载RL一定，一定，UI变化变化UO基本不变IRRIZIR1电路电路UIRLCIOUOUIRRDZIZ下一页总目录章目录返回上一页3参数的选择参数的选择1UZUO2IZM153ICM3UI23UO适用于输出电压固适用于输出电压固定、输出电流不大、且定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。负载变动不大的场合。下一页总目录章目录返回上一页1832恒压源恒压源由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。UORFR2R1RLUZRDZUUORFR2R1RLRDZUZU反相输入恒压源同相输入恒压源改变RF即可调节恒压源的输出电压。下一页总目录章目录返回上一页UITR2UZRLUOR3UBDZUFR11电路结构电路结构串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。调整元件比较放大基准电压取样电路1833串联型稳压电路串联型稳压电路下一页总目录章目录返回上一页当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO升高时，有如下稳压过程2稳压过程稳压过程由电路图可知由电路图可知UOUFUBUOICUCE由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。UITR2UZRLUOR3UBDZUFR1下一页总目录章目录返回上一页3输出电压及调节范输出电压及调节范围围输出电压输出电压UITR2UZRLUOR3UBDZUFR1下一页总目录章目录返回上一页1834集成稳压集成稳压电源电源单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。1分类XX两位数字为输出电压值三端稳压器输出固定电压输出可调电压输出可调电压输出正电压78XX输出负电压79XX（12537V连续可调）下一页总目录章目录返回上一页2外形及引脚功能外形及引脚功能W7800系列稳压器外形输出正电压1输入端3公共端2输出端W7900系列稳压器外形输出负电压1公共端3输入端2输出端塑料封装塑料封装下一页总目录章目录返回上一页3性能特点性能特点（7800、7900系列）系列）输出电流超过15A（加散热器）不需要外接元件内部有过热保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护输出电压容差为4输出电压额定值有输出电压额定值有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。下一页总目录章目录返回上一页输出为固定正电压时的接法如图所示。1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出之间的出之间的电压不得电压不得低于低于3V4三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_UO123011F1F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。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，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。下一页总目录章目录返回上一页2同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路23220V24VC24VCW7815CI15V123CIW79151COCO15V1F1F033F033F1000F1000F下一页总目录章目录返回上一页UXX为为W78XX固定输出电压固定输出电压UOUXXUZ（3）提高输出电压的电路提高输出电压的电路COW78XXCIUI_UO123UXXUZRDZ_IOI2IC（4）提高输出电流的电路提高输出电流的电路当IO较小时，UR较小，T截止，IC0。COW78XX