直流稳压电源的组成和功能.ppt

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 清除电网波动及负载变化的影响 保持输出电压uo的稳定 直流稳压电源的组成和功能 整流电路 滤波电路 稳压电路 本课主要介绍 单相半波整流 单相全波整流 单相桥式整流 把交流电压转变为直流脉动的电压 整流电路分类 整流电路的任务 15 2单相整流电路 1 单相半波整流电路 二极管导通 忽略二极管正向压降 uo u2 为分析简单起见 把二极管当作理想元件处理 即二极管的正向导通电阻为零 反向电阻为无穷大 二极管截止 uo 0 u2 0时 u2 0时 单相半波整流电压波形 输出电压平均值 Uo 输出电流平均值 Io Io Uo RL 0 45U2 RL 二极管上的平均电流及承受的最高反向电压 u1 u2 T D RL uo uD io 2 单相全波整流电路 原理 变压器副边中心抽头 感应出两个相等的电压u2 当u2正半周时 D1导通 D2截止 当u2负半周时 D2导通 D1截止 单相全波整流电压波形 忽略二极管正向压降 输出电压平均值 Uo 输出电流平均值 Io Io Uo RL 0 9U2 RL 二极管上的平均电流及承受的最高反向电压 二极管上的平均电流 二极管承受的最高反向电压 3 单相桥式整流电路 组成 由四个二极管组成桥路 u2正半周时电流通路 D1 D4导通 D2 D3截止 u2负半周时电流通路 D2 D3导通 D1 D4截止 u2 0时 D1 D4导通D2 D3截止电流通路 a D1 RL D4 b u2 0时 D2 D3导通D1 D4截止电流通路 b D2 RL D4 a 单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 整流输出电压平均值 Uo 0 9U2 负载电流平均值 Io Uo RL 0 9U2 RL 二极管平均电流 ID Io 2 集成硅整流桥 4 整流电路的主要参数 负载电压Uo的平均值为 负载上的 平均 电流 a 整流输出电压的平均值 S定义 整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比 S越小越好 b 脉动系数 用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得 平均电流 ID 与反向峰值电压 UDRM 是选择整流管的主要依据 例如 在桥式整流电路中 每个二极管只有半周导通 因此 流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半 二极管截止时两端承受的最大反向电压 c 二极管平均电流与反向峰值电压 选购时 二极管额定电流 ID 选购时 反向峰值电压 2URM 15 3滤波电路 滤波电路的结构特点 电容与负载RL并联 或电感与负载RL串联 交流电压 脉动直流电压 直流电压 1 电容滤波电路 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析 其电路如图所示 a 电容滤波原理 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 a uc RL接入 且RLC较大 时 忽略整流电路内阻ro 无滤波电容时的波形 加入滤波电容时的波形 u2上升 u2大于电容上的电压uc u2对电容充电 uo uc u2 u2下降 u2小于电容上的电压 二极管承受反向电压而截止 电容C通过RL放电 uc按指数规律下降 时间常数 RLC 只有整流电路输出电压大于uc时 才有充电电流 因此二极管中的电流是脉冲波 二极管中的电流 电容充电时 电容电压滞后于u2 RLC越小 输出电压越低 RL接入 且RLC较大 时 考虑整流电路内阻ro 2020 3 17 26 可编辑 近似估算 Uo 1 2U2Io Uo RL 流过二极管瞬时电流很大 RLC越大 Uo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 b 电容滤波电路的特点 输出电压平均值Uo与时间常数RLC有关 RLC愈大 电容器放电愈慢 Uo 平均值 愈大 二极管承受的最高反向电压 电容滤波原理的低通滤波器解释 用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得 频率越高 电容的容抗越小 ro 整流电路 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 电感滤波原理 低通滤波器解释 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 对直流分量 XL 0相当于短路 电压大部分降在RL上 3 RC 型滤波器 改善滤波特性的方法 采取多级滤波 RC 型滤波器 将RC 型滤波器中的电阻换为电感 变为LC 型滤波器 15 4稳压电路 稳压电路的作用 稳压电源类型 以下主要讨论线性稳压电路 电路最简单 但是带负载能力差 一般只提供基准电压 不作为电源使用 效率较高 目前用的也比较多 1 稳压电路的主要性能指标 a 稳压系数S 越小越好 稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影响 定义为当负载固定时 输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比 b 输出电阻Ro 越小越好 输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响 定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比 它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻 2 串联反馈式稳压电路 a 电路结构的一般形式 串联式稳压电路的组成 1 基准电压 2 比较放大 3 输出电压取样电路 4 调整元件 因调整管与负载接成射极输出器形式 为深度串联电压负反馈 故称之为 串联反馈式稳压电路 若因输入电压变化或负载变化而使UO加大 比较放大电路使UB1变小 从而使UO降低 b 一种实际的串联式稳压电源 稳压原理 当UI增加或输出电流减小使Uo升高时 c 输出电压的确定和调节范围 例 UI 18V UZ 4V R1 R2 RW 4 7k 求输出电压的调节范围 d 实际的稳压电源采取的改进措施 1 比较放大级采用差动放大器或集成运放2 调整管采用复合三极管3 采用辅助电源 比较放大部分的电源 4 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5 内部加短路和过热保护电路 集成化 集成稳压电源 用运放作为比较放大器的串联型稳压电路 最大输出电压 最小输出电压 15 5集成稳压电源 特点 体积小 可靠性高 使用灵活 价格低廉内部电路 串联型晶体管稳压电路类型 W7800系列 稳定正电压W7805输出 5VW7809输出 9VW7812输出 12VW7815输出 15VW7900系列 稳定负电压W7905输出 5VW7909输出 9VW7912输出 12VW7915输出 15V 1端 输入端2端 公共端3端 输出端 W7800系列稳压器外形及接线图 10V 5V 注意 输入与输出端之间的电压不得低于2V 1端 公共端2端 输入端3端 输出端 W7900系列稳压器外形及接线图 10V 5V 集成稳压电源