第6章 直流稳压电源.ppt

第6章 直流稳压电源 半导体直流电源 负载 原理框图 组成 1 变压器 将交流电源电压变换为符合整流需要的电压 2 整流电路 将交流电源电压变换为单向脉动电压 3 滤波器 减小整流电压的脉动程度 以适合负载的需要 4 稳压环节 在交流电源电压波动或负载变动时 使直流输出电压稳定 6 1 1单相整流电路 6 1整流滤波电路 整流电路的目的是将交流电变换为单向脉动的直流电 整流元件 是具有单向导电能力的二极管或晶闸管 1 单相半波整流电路 1 工作原理 D RL T a b 二极管所承受的最大反向电压 整流的输出电压 即平均值 整流输出电流的平均值为 2 整流电压的平均值 为了使用安全参数选择应比计算值大一倍左右 选用2AP4 16mA 50V 例 有一单相整流电路 负载电阻为750 变压器副边电压为20V 试求U0 AV I0及UDRM 并选用二极管 解 单相半波整流电路只利用了电源的半个周期 并且整流电压的脉动较大 2 单相全波整流电路 t 0 u0 t 0 u2 D2 D1 2 整流波形 2 全波整流工作波 D1 RL T D2 二极管所承受的最大反向电压 u2 u2 u1 3 整流电压的平均值 整流的输出电压 即平均值 整流输出电流的平均值 3 桥式全波整流电路 u2为正半周时 D1 D3导通 D2 D4截止 u2为负半周时 D2 D4导通 D1 D3截止 1 工作原理 t 0 u0 t 0 u2 D2D4 D1D3 2 整流波形 2 全波整流工作波 3 整流电压的平均值 整流的输出电压 即平均值 整流输出电流的平均值 二极管所承受的最大反向电压 所以 每个整流管的电流平均值ID 因为 每个整流管只导通半个周期 6 1 3滤波器电路 整流电路仅将交流电转换成单向脉动的直流电压 滤波电路 滤去整流波中谐波 滤波器的基本组成元件是电容或电感 主要是利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特性 1 电容滤波电路 D RL T a b 1 单相半波整流滤波电路 工作原理 D RL T a b t 0 u0 空载时 有载时 t 0 u0 D RL T a b 2 桥式单相全波整流滤波电路 D1 RL T a b D2 D3 D4 t 0 u0 半波滤波 桥式 全波滤波 空载式 RL 3 输出电压平均值U0 工程上由下式估算 4 电路特点 采用电容滤波时 输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数RLC有关 为减小其脉动程度一般取 T 为交流输入电压的周期 桥式整流电路中 每个二极管导通时间较短 但在一个周期内 电容充电电荷应等于放电电荷 即通过电容的电流平均值为0 因此流过二极管的瞬时电流必然较大 所产生的这个冲击电流容易损坏二极管 外特性 I0 0 U0 AV 桥式 全波滤波外特性差 输出电压平均值会随负载电流的增加而减小 有一单相桥式滤波电路 电源频率f 50Hz 负载电阻为200 要求U0 AV 24V 试选择整流二极管及滤波电容 为了使用安全 参数选择应比计算值大一倍左右 选用2CP11 Iom 100mA URM 50V 1 选择整流二极管 变压器副边电压有效值 故 解 例 故电容可选用250uF耐压50V的电解电容器 2 选择滤波电容 经整流和滤波后 脉动程度有了较大改善 但直流电压幅度还会随着电网的波动或负载的变化而变化 6 2稳压二极管稳压电路 6 2 1电路结构 R 限流电阻DZ 稳压管 6 2 2工作原理 U0 IR IZ 1 当负载RL I0 不变 输入电压u1升高时 u1 UC U0 U0 UZ IZ IR IR Iz I0 UR U0 U0 UC UR UR 负载增加 RL I0 IR UR U0 UZ IZ IR U0 2 当输入电压u1 UC 不变 而负载增加时 利用稳压管的电流调节作用 与限流电阻R配合将电流变化转变成电压变化以适应电网的波动和负载的变化 从而保持输出电压稳定 调整管 6 3串联型线性稳压电源 1 电路的构成 取样电路 反馈电路 基准电压UZ 基准电压UZ与取样信号UF比较 经运放输出 送到调整管的基极 去控制UCE 最终调节输出电压 U0 UC UCE RB UZ RL U0 I0 DZ Tr a b u1 u2 C T R B E C VB R1 R2 UCE uC UF Rp1 Rp2 2 工作原理 RB UZ RL U0 I0 DZ Tr a b u1 u2 C T R B E C R1 R2 uC UF Rp1 Rp2 当负载RL I0 不变 输入电压u1升高时 u1 UC U0 UF VB UBE IB IC UCE U0 3 输出电压的调节 输出电压的调节范围 6 4三端集成稳压器 将线性串联稳压电源和各种保护电路集成在一起就得到了集成稳压器 固定输出电压的绝对值为 5V 6V 9V 12V 15V 18V和24V 三端集成稳压器有三个引出端 输入端1 输出端2和公共端3 6 4 1三端集成稳压器的分类和型号 按输出电压的极性和输出电压可调与否 分为 三端固定正输出集成稳压器 78系列三端固定负输出集成稳压器 79系列三端可调正输出集成稳压器三端可调负输出集成稳压器 1 78L00系列基本应用电路 C1 C2抵消较长输入线的电感效应 防止产生自激振荡 抑制高频干扰 6 4 2三端固定集成稳压器及其应用 C3用于吸收负载突变所产生的电压抖动杂波 吸收低频干扰 保护二极管 2 输出电压可调的电路 78L R1 R2 Rp1 Rp2 1 2 3 ui u0 电压可调范围 例1 电路如图所示 UZ 6V 求输出电压U 例2 U0 78L09 R1 R2 1 2 3 ui u0 例3 电路如图所示 已知 U0 5V U 10V IZ 10mA RL 500 问限流电阻R 解 例4 电路如图所示 RL1 RL1 100 U2 20V U3 10V求 1 U01 U02 并标出极性 2 流过三个二极管的平均电流 D1 RL1 T D2 U01 D3 RL2 U02 u2 u3 u3 例5 直流稳压电源如图所示 已知交流电源为220V 50Hz 要求输出直流电压为 12V 输出直流电流为500mA 三端集成稳压器的工作电流I3 3mA 选择整流二极管 滤