[工学]第十一章直流稳压电源.pptVIP

第 11 章 直流稳压电源 11.2 滤波电路 11.3 稳压电路 11.1 整流电路 1 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u3。 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路: 在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压 u0稳定。 直流电源的组成及各部分的作用 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 u1u2u3u4 uo 变压器变压器 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 2 11.1 整流电路 1）单相半波整流电路 u1 u2 Tr D RLu0 Tr：整流变压器 D：理想二极管 UD 0，D导通；UD=0 ，I取决于外电路； UD 0，D截止； I =0 ，UD （负值）取决于 外电路。 RL：负载电阻 u1， u2 ：正弦波 3 u1 u2 RLu0 i0 iD uD u20时，二极管导通， 一、工作原理 u20，D1，D3通， D2，D4止； u2 uo，D1、D3通，C充电 C放电，指数规律，快！ u2 uo，D1、D3仍导通 uo正弦规律 uo仍为正弦规律 t2t1C放电， uo指数规律 有电容时的 输出波形 t1 /2 u2正弦规律， 慢！ u1 u2 u1 a b D4 D2 D1 D3 RL u0 C 19 u0 t t1t2 理想情况下桥式整流电 容滤波电路输出波形： 考虑变压器内阻和二极管 管压降时，在二极管导通 期间输出电压略有下降。 输出波形： 理想情况下半波整流电 容滤波电路输出波形： u2 t u0 t 有电容时的 输出波形 没有电容时 的输出波形 uO 0 t2 20 u0 t u2 t u2 uC时充电，在u2 uC时放电。桥式整 流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流 电容滤波时，每个周期充、放电一次； 21 输出电压的平滑程度和平均值与电容的放 电时间常数RLC有关。 RLC越小，输出电 压越低，输出电压中含纹波成分越大。 RLC大 RLC小 UO UO 若空载（RL开路），输出波形如何？ 22 二、滤波电容的选择与输出电压的估算 C容量选择： T：交流电压 的周期 C耐压选择： RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大。 23 若满足： 则： 半波整流电容滤波: 输出电压的估算： 桥式整流电容滤波: 24 在桥式整流电容滤波电路中，要求输出电压平均值 UO（ AV ）=15V， IO（ AV ）=100mA， UO（ AV ）=1.2U2。 求：滤波电容的大小，考虑到电网电压波动10%，滤波电 容的耐压值。 解： 25 桥式整流电容滤波二极管上 承受的最高反向电压： 桥式整流电容滤波二极管的平均电流 ： 三、整流元件选择 最大整流电流 IF IF 1.1 ID(AV) 最大反向工作电压UR UR 1.1URmax 半波整流电容滤波二极管上 承受的最高反向电压： 半波整流电容滤波二极管的平均电流 ： 26 四、整流二极管导通角 整流电路二极管的导通时间T/2 ，因此，二极管的导通角度 小，导致流过二极管的冲击电流大，容易损坏管子。 整流二极管的导 通电流电流 uO 0 t2 i 0 t2 iD iO 27 五、电容滤波电路的输出特性 输出特性(外特性): 电容滤波电路结构简单，适用于输出电压较高,脉 动程度小，但外特性差，有冲击电流。因此电容滤 波电路适用于要求输出电压高，负载电流较小且变 动不大的场合。 0.9U2 0 IO(AV) UO(AV) RLC减少 28 在桥式整流电路与负载间串入一电 感L，就构成了电感滤波电路。 1）电路 11.2.2 电感滤波电路 u2u1 RL L u0 29 对直流分量( f=0):XL=0 相当于短路,电压大部分降在 RL上。对谐波分量: f 越高,XL越大,电压大部分降在XL 上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。 2）滤波原理 整流输出的脉动电压中既含直流分量( f=0) ，也含 各次谐波分量（不同频率的交流分量）。 u2u1 RL L u0 30 3） 电感滤波的特点: 因为电感线圈感应电势的作用，电感滤波电路整流管 导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,带负载能 力强，适用于低电压大电流(RL较小)的场合。 电感铁芯笨重,不但体积大,而且线圈的直流电阻较大 ，损耗了一定的直流压降，使输出电压减少，而且易引 起电磁干扰。 31 1） LC 型滤波器 LC 型滤波电路 电路 同电感滤波电路。 11.2.3 滤波电路 滤波原理及应用场合 u2u1 RL L u0 C2C1 为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法, 如在电容滤 波后再接一级（ LC 或RC）滤波电路，从而构成（ LC 或RC ） -型滤波电路。 32 2） RC-滤波 RC- u0 R u2u1 C1C2 RL 电路 滤波原理 桥式整流电路输出的直流脉动电压经C1滤波后，仍含有 一定的纹波成分，再经R和C2使其中的交流分量较多地 降在电阻两端（因为电容C2的交流阻抗很小），而较少 地降在负载上，从而有较好的滤波效果。 33 特点 电阻上有直流压降损失； 适用于负载电流较小，又要求输出电压脉 动很小的场合。 滤波效果好，脉动分量小； 34 稳压电路 常用稳压电路 （小功率） 稳压管稳 压电路 集成稳 压电路 电路简单，带负载 能力差，一般只提 供基准电压。 电路简单，带负载 能力较强，作为电 源使用。 11.3 稳压电路 35 11.3.1 稳压管稳压电路 一、电路组成 稳压电路 R：调整电阻 DZ ：稳压管与负载电阻RL并联 u2u1 RL uO CVDZ uZ uI R uR i uO UZ IZ IZM 36 u2 t 0 t uI uO t 二、 稳压原理 UZ 当电源电压波动引起输出变 化时，调整过程如下： 电网电压 UI UO(UZ) IDZ IR UR UO + - uO + IR RL R - DZ C A B UI IDZ IO + 稳压电路 当负载发生变化时，调整过程如下： RL UO(UZ) IDZ IR IL IR IR基本不变 Uo基本不变 37 三、电路参数的选择 1.稳压电路输入电压UI的选择 2.稳压管选择 i uO UZ IZ IZM RL + - uO R - DZ C u2 220V 50Hz A B UI + IR IDZ IO + 稳压电路 38 3.限流电阻R的选择 i uO UZ IZ IZM RL + - uO R - UI + IR IDZ IO 当电网电压最低且负载电流最大时，流过稳压管的电流最小 当电网电压最高且负载电流最小时，流过稳压管的电流最大 39 11.3.3 集成稳压器电路 一、W7800三端稳压器1.电路分析（略） 常用的W7800和W7900系列三端集成稳压器（只有输入 ，输出和公共引出端）。 W78系列(输出正电压) W79系列(输出负电压) 输出电压额定电压值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等 。 型号后XX两位数字 代表输出电压值 正稳压 W78XX 负稳压 W79XX 固定式可调式 三端集成 稳压器 W117 40 三端稳压器的应用 一、三端稳压器的外形 1端: 输入端 3端: 公共端 2端: 输出端 W7800系列稳压器外形 1 2 3 1端: 公共端 3端: 输入端 2端: 输出端 W7900系列稳压器外形 1 2 3 41 二、W7800的应用 1.基本应用电路 D W7800 RL + - UOUI + - Ci 0.33uF Co 1uF 输入与输 出端之间 的电压不 得低于3V UI：整流滤波后的直流电压； CI：改善纹波特性； CO：改善负载的瞬态响应。 42 2.提高输出电压的电路 U