电工学PPT电子课件教案-第19章 直流稳压电源.ppt

第19章 直流稳压电源 19.319.3 直流稳压电直流稳压电源源 19.219.2 滤波器滤波器 19.119.1 整流电路整流电路 本章要求本章要求: : 1.1.了解直流稳压电源的结构；掌握单相桥式整流电路的工作原理及了解直流稳压电源的结构；掌握单相桥式整流电路的工作原理及 电路参数的计算；电路参数的计算； 2.2.理解滤波电路的工作原理，了解常用滤波电路的结构；理解滤波电路的工作原理，了解常用滤波电路的结构； 3.3.掌握稳压管稳压电路的结构与工作原理；了解串联式稳压电路的掌握稳压管稳压电路的结构与工作原理；了解串联式稳压电路的 工作原理；掌握集成稳压电路的基本应用；具备设计简单的直流稳工作原理；掌握集成稳压电路的基本应用；具备设计简单的直流稳 压电源的能力。压电源的能力。 第第1919章章 直流稳压电源直流稳压电源 end 直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能 直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电 路四部分构成。 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压ur。 滤波电路: 将脉动直流电压ur转变为较平滑的直流电压uf。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出直流电 压u0的稳定。 end 19.1.1 19.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路 工作原理 当 u20 时，二极管导通。 id=io=uo/rl 19.1 19.1 整流电路整流电路 uo=u2 t o uo t o u1 t o u2 d导通 d截止 当 u20 时，二极管 d1、d3 导通。 单相桥式全波整流电路工作原理 当 u20 时， to uo 二极管 d2、d4 导通。 单相桥式全波整流电路的波形 单相桥式全波整流电路输出电压波形 单相桥式整流电路输出电压平均值 单相桥式全波整流电路输出电流平均值 单相桥式全波整流电路二极管上承受的最高 反向电压： 单相桥式全波整流电路中二极管的平均电 流和输出电流： 单相桥式整流电路中的整流电桥可由四 个整流二极管组成，也可直接用集成的整流整流 桥块桥块代替。 整流桥块整流桥块 二极管桥二极管桥 选择整流元件的主要指标：选择整流元件的主要指标： 1. 1. 平均整流电流平均整流电流 2. 2. 反向耐压反向耐压 整流桥实物整流桥实物 照片照片 end 19.2.1 19.2.1 电容滤波器电容滤波器 一. 单相半波整流电容滤波电路 1、电路结构 2、工作原理 d导通 电容充电 d截止 电容放电 d导通 电容充电 u电容的选择 电容耐压 电容容量 u输出电压平均值 uou2 19.2 19.2 滤波器滤波器 负载 桥式 整流 电容 滤波 1、电路结构 220v 50hz d1 d2 d3 d4 + - u1 u2 rl + - uo c 交流 电源 降压 变压 2、工作原理 d1、d3 导通 电容充电 d1d4 截止 电容放电 d2、d4导通 电容充电 u电容的选择 电容耐压 电容容量 u输出电压平均值 uo1.2u2 二. 单相桥式整流电容滤波电路 半波整流滤波电路（c=100uf）波形图 整流二极管中 的电流 滤波输出电压 半波整流滤波电路（c=1000uf）波形图 二极管冲击电流 滤波输出电压 全波整流滤波电路（c=100uf）波形图 输出电压 二极管冲击电流 全波整流滤波电路（c=1000uf）波形图 二极管冲击电流 滤波输出电压 (2) 流过二极管瞬时电流很大 rlc越大u0越高,负载电流的平均值越大整流管导 电时间越短id的峰值电流越大。 一般选管时，取 三、电容滤波电路的特点 (1) 输出电压u0与时间常数rlc有关 rlc愈大电容器放电愈慢u0(平均值)愈大。 (3) 输出特性(外特性): 1.2u2 0.9u2 uo 0 io 电阻负载 有 电容滤波 电阻负载 无电容滤波 输出波形随负载电阻 rl或c的变化而改变。 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。 19.2.2 19.2.2 lclc滤波器滤波器 l-c 型滤波电路结构 适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的场 合，用于高频时更为合适。 19.2.3 19.2.3 型型滤波器滤波器 rc- 型滤波电路结构 r愈大，c2愈大，滤波效果愈好。但r太大，将使直流 压降增加。 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。 lc- 型滤波电路结构 滤波效果比lc滤波器更好，但整流二极管中的冲 击电流较大。电感线圈体积大而笨重、成本高。 end 19.3.1 19.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路 一、电路结构 19.3 19.3 直流稳压电源直流稳压电源 二、工作原理 1. 电网电压波动 2. 负载波动 通过调节r上的压降来达到稳定输出电压uo的目的。 三、稳压管稳压电路特点 优点：电路简单，元件少。 缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。 四、稳压管选择办法 五、限流电阻 r 的选择原则 1. 2. 例：有一稳压管稳压电路，设rl由开路变为3k，整流滤波后电 压u0=45v。若要求输出直流电压u0=12v，试选择稳压管dz，并 确定r的大小。 解： 选择稳压二极管的一般原则是 uz=u0 izmax=(1.53)iomax 对本题有，输出电压 u0=12v 输出最大电流 220v 50hz d1 d2 d3 d4 + - u1 u2 rl + - uo c r + - uz u0 iz ir io 查元件手册，选稳压管2cw60 ，有uz=11.512.5v、iz=519ma 电阻r的选择依据是什么？ 电阻r的大小要保证稳压管工作在稳压状态 稳压管工作在稳压状态的条件是什么？ 稳压管电流iz满足：izminizizmax 220v 50hz d1 d2 d3 d4 + - u1 u2 rl + - uo c r + - uz u0 iz ir io 由电路结构有， ir=iz+io 当rl开路时，即io=0，iz达最大值。据题意，有 izizmax=19(ma) 而 即 ir=izizmax=19(ma) 当rl=3k时， 即iomax=12/3=4(ma)，iz=ir-4(ma) 。据题意，有 izizmim=5(ma) 即ir=iz+4 5+4=9(ma) 所以 9ir19(ma) 即将数据代入，得r的取值范围为 1.74kr3.67k u稳压管稳压电路的特点: 电路结构简单,但负载变化受稳压管稳压条 件的限制,输出电压不能调节. 解决措施 采用串联型反馈式晶体管稳压电路 u串联型稳压原理 r rl ui ur uo + + + - - 通过改变r的大小，实 现调压的目的 用晶体管 代替电阻 t rl ui b uo + c + - e 通过改变基极电流， 实现调压的目的 接控制 电路 19.3.3 19.3.3 串联型稳压电路串联型稳压电路 u典型串联型晶体管稳压电路 交流 电源 降压 变压 桥式 整流 负载 电容 滤波 稳压 电路 设由于电源电压或负载变化使输出电压减小 稳压过程： u0ufubib uce u0 220v 50hz + - u1 u2 rl + - uo +- + - + + c t a rr1 r2 rw + - uz 控制电路 取样电路 基准电源 uf ub ib ic ic 电路结构 一、集成稳压电源简介 随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的 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三端集成稳压器。 19.3.4 19.3.4 集成稳压电源集成稳压电源 分类 正稳压 7800系列 负稳压 37系列 正稳压 17系列 负稳压 7900系列 三端集成稳压器 固定式可调式 注意：7800/7900系列型号后两位 数字xx代表输出电压值。 三端集成稳压器实物照片 三端集成稳压器管脚排列 78系列输出正正电压 79系列输出负负电压 78055v 78066v 78088v 78099v 781010v 781212v 781515v 781818v 782424v 79055v 79066v 79088v 79099v 791010v 791212v 791515v 791818v 792424v 输 入 输 出 公 共 端 输 入 输 出 公 共 端 1.输出为固定正电压的电路 二、 应用电路 输出为固定正压时7800系列稳压器的基本接线图 如图所示。 注意：输入与输出端之间的电压差不得低于3v！ 2.输出正、负电压的电路 uxx: 为78xx固定输出电压