第十章模拟电子技术课件直流电源.ppt

10 1直流电源的组成 1 作用 将频率为50Hz 有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定 输出电流为几百mA以下的直流电压 2 组成 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 电源变压器 将电网交流电压u1变为整流电路所需的交流电压u2 整流电路 将变压器次级输出的交流电压变成单向的脉动直流电压u3 滤波电路 消除脉动电压中的谐波分量 输出比较平滑的直流电压u4 稳压电路 能在电源电压或负载电流变化时 保持输出直流电压的稳定 10 2单相整流电路 10 2 1单相半波整流电路 优点 使用元件少 缺点 输出波形脉动大 直流成分小 变压器利用率低 图10 2 1 10 2 2单相全波整流电路 图10 2 3全波整流电路波形图 10 2 3单相桥式整流电路 桥式整流电路 u2正半周时电流通路 桥式整流电路 u0 u2负半周时电流通路 u2 0时 D1 D2导通D3 D4截止电流通路 A D1 RL D2 B u2 0时 D3 D4导通D1 D2截止电流通路 B D3 RL D4 A 输出是脉动的直流电压 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 Uo AV 0 9U2 二极管承受反压为 几种常见的硅整流桥外形 10 2 4整流电路的主要参数 1 输出直流电压Uo AV 整流电路的输出电压瞬时值uo在一个周期内的平均值 2 脉动系数S输出电压基波的最大值Uo1m与其平均值Uo AV 之比 3 二极管正向平均电流ID AV 4 二极管最大反向峰值电压URM二极管不导电时 其两端出现的最大反向电压 单相半波整流 单相全波整流 单相桥式整流 波形图 Uo AV S ID AV URM 0 45U2 0 9U2 0 9U2 1 57 0 67 0 67 Io 2 Io 2 Io 例1 解 Uo AV 0 9U2 输出直流电流 整流二极管正向平均电流 二极管承受的最大反向电压 脉动系数S 0 67 半波整流 Uo AV 0 45U2 输出直流电流 整流二极管正向平均电流 二极管承受的最大反向电压 脉动系数S 1 57 10 3滤波电路 作用 将脉动的直流电压变为平滑的直流电压 10 3 1电容滤波电路 1 工作原理 1 RL未接入时 忽略整流电路内阻 充电结束 没有电容时的输出波形 2 RL接入 且RLC较大 时 忽略整流电路内阻 电容通过RL放电 在整流电路电压小于电容电压时 二极管截止 整流电路不为电容充电 uo会逐渐下降 只有整流电路输出电压大于uo uc 时 才有充电电流iD 因此整流电路的输出电流是脉冲波 可见 采用电容滤波时 整流管的导通角较小 整流电路的输出电流iD 2 特点 1 加了电容滤波电路后 输出电压的直流成分提高了 脉动成分降低了 2 RLC越大 放电过程越慢 则输出电压越高 同时脉动成分越小 滤波效果越好 3 RL 开路 时 Uo AV 电容滤波电路适用于负载电流变化不大的场合 例2 桥式整流电容滤波电路 滤波电容C 220uF RL 1 5k 问 要求输出电压Uo 12V U2需多大 若该电路电容C值增大 Uo是否变化 改变RL对Uo有无影响 RL增大Uo如何变化 解 Uo 1 2U2 U2 Uo 1 2 12 1 2 10V C值增大 放电变慢 Uo增大 RL值增大 放电变慢 Uo增大 例3 桥式整流电容滤波电路 已知变压器副边电压有效值为30V 若测得输出电压平均值Uo AV 分别为1 5五种数值 请找出它们与a e五种工作情况的对应关系 1 Uo AV 42 4V2 Uo AV 36V3 Uo AV 27V4 Uo AV 25V5 Uo AV 13 5V a 正常工作b 电容断路c 负载开路d 一只二极管和电容同时开路e 一只二极管开路 例4 已知变压器副边电压有效值U2 10V RLC 3T 2 测得输出电压平均值Uo AV 可能的数值为 A 14VB 12VC 9VD 4 5V选择合适的答案填入空内 1 正常情况Uo AV 电容虚焊时Uo AV 负载电阻开路时Uo AV 4 一只整流管和滤波电容同时开路 Uo AV 10 3 2电感滤波电路 电路结构 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 原理 从而使得输出只有直流电压 而无交流电压 达到滤波的目的 适用于大电流场合 优点 减小了二极管的冲击电流 可延长整流二极管的寿命 缺点 体积大 笨重 输出电压稍低 1 C滤波 10 3 3复式滤波电路 2 C 型 3 RC 型 10 4倍压整流电路 10 4 1二倍压整流电路 iD1 iD2 图10 4 1二倍压整流电路 10 倍压整流电路 作用 不仅可以将交流电转换成直流电 整流 而且能够在一定的变压器副边电压之下 得到高出若干倍的直流电压 倍压 把电阻接在相应电容组的两端 即可获得所需的多倍压直流输出 10 硅稳压管稳压电路 整流滤波后输出的电压 主要存在两方面的问题 当负载电流变化时 由于整流滤波电路存在内阻 输出直流电压将随之变化 当电网电压波动时 变压器副边电压变化 输出直流电压也将随之发生变化 因此 应加稳压电路 1 电路组成 桥式整流 电容滤波 稳压电路 2 稳压原理 由图知 UI UR UOIR IZ IL 稳压管工作在稳压区 管子两端电压基本稳定在UZ 当电网电压波动时 RL不变 当电网电压变化时 稳压电路通过限流电阻R上电压的变化来抵消UI的变化 即 UR UI 从而使Uo基本不变 当负载变化时 UI不变 用IZ的减小来补偿IL的增大 最终使IR基本保持不变 从而输出电压Uo也维持基本稳定 因此 限流电阻必不可少 利用稳压管所起的电流调节作用 通过限流电阻上电压或电流的变化进行补偿 来达到稳压的目的 3 限流电阻R的选择 R的选择应使IZmin IZ IZmax 若电网波动 4 适用场合 适用于负载电流较小 输出电压不变的场合 优点 电路简单缺点 输出电流较小 输出电压不可调 例6选择限流电阻 解 10 6串联型直流稳压电路 10 6 1电路组成和工作原理 调整管 射极输出 电压跟随器 基准电压 放大电路 采样电压 稳压原理 由于调整管与负载串联 有 UI UCE UO 若电网波动或负载电阻变化使得输出增大 则 基本不变 电路靠引入深度电压负反馈来稳定输出电压 调整管的调整作用是依靠UF和UZ之间的偏差来实现的 必须有偏差才能调整 因此 Uo不可能达到绝对稳定 只能是基本稳定 10 6 2输出电压的调节范围 集成运放工作在线性区 u u 即UZ UF 例7解 稳压电路输出电压的调节范围是 11 2 18 7 V 10 7集成稳压器 1 三端集成稳压器组成及主要参数 组成 内部包括了串联型直流稳压电路的各个组成部分 同时将保护电路和启动电路集成在里面 参数及分类 1端 输入端2端 公共端3端 输出端 W7800系列稳压器外形 1端 公共端2端 输入端3端 输出端 W7900系列稳压器外形 2 三端集成稳压器外形及电路符号 电路符号 3 三端集成稳压器应用电路 1 输出为固定电压的电路 2 输出正负电压的电路 UXX 为W78XX固定输出电压UO UXX UZ 3 提高输出电压的电路 4 输出电压可调式电路 用三端稳压器也可以实现输出电压可调 下图是用W7805组成的7 30V可调式稳压电源 运算放大器作为电压跟随器使用 它的电源就借助于稳压器的输入直流电压 由于运放的输入阻抗很高 输出阻抗很低 可以克服稳压器受输出电流变化的影响 Uo Uxx UA 常用稳压电路 小功率设备 稳压管稳压电路 线性稳压电路 开关型稳压电路 电路最简单 但带负载能力差