第18章_直流稳压电源

18 1整流电路18 2滤波电路18 3直流稳压电源 第18章直流稳压电源 第18章直流稳压电源 1 了解直流稳压电源的组成和功能 2 了解电容滤波电路 3 了解稳压电路 4 熟练掌握单相整流电路 5 熟练掌握集成稳压电源的应用 本章要求 电源变压器 将交流电网电压u1变为合适的整流电压u2 整流电路 将交流电压u2变为单向脉动电压u3 滤波电路 将脉动电压u3转变为较平滑的纹波电压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 整流电路 滤波电路 稳压电路 Animation 18 1整流电路 18 1 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图 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 为了使用安全 二极管的反向工作峰值电压要比大一倍左右 例题18 1 1 P158 有一单相半波整流电路 已知负载电阻RL 750 变压器二次侧电压U2 20V 试求Uo Io及URM并选用二极管 查P442附录C 二极管可以选用2AP4 16mA 50V 为了使用安全 二极管的反向工作峰值电压URWM要比URM大一倍左右 解 18 1 2单相桥式整流电路 全波整流电路 由四个二极管组成桥路 u2正半周时的电流通路 D1 D3导通 D2 D4截止 u2负半周时的电流通路 D2 D4导通 D1 D3截止 u2 0时 D1 D3导通D2 D4截止电流通路 a D1 RL D3 b u2 0时 D2 D4导通D1 D3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 二极管最大反向电压 例18 1 2 P160 已知负载电阻RL 80 负载电压UO 110V 采用单相桥式整流电路 交流电源电压为380V 1 如何选用二极管 2 整流变压器的变比及容量 解 负载电流为 流过每个二极管的电流为 变压器二次侧电压的有效值为 每个二极管所承受的最高反向电压为 可以选2CZ55E二极管 1A 300V 变压器二次侧电流的有效值为 集成硅整流桥块 集成硅桥堆 18 2滤波器 滤波电路的结构特点 电容与负载RL并联 电感与负载RL串联 交流电压 脉动直流电压 纹波电压 18 2 1电容滤波器 1 电容滤波原理 单相桥式整流电容滤波电路 充电结束 没有电容时的输出波形 uc RL未接入时 空载 UO U RL接入 且RLC较大 时 忽略整流电路内阻 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 二极管的导通角小于 因此二极管中的电流是脉冲波 二极管中的电流 近似估算 Uo 1 2U2Io Uo RL b 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 2 电容滤波器的特点 a 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 c 二极管承受的最高反向电压 小结 电容滤波电路简单 输出电压UO较高 脉动较小 但是外特性较差 且有电流冲击 因此 电容滤波器一般用于要求输出电压较高 负载电流较小且变化也较小的场合 滤波电容的数值一般在几十微法到几千微法 视负载电流的大小而定 其耐压应大于输出电压的最大值 通常都采用极性电容器 例题18 2 1 P167 已知负载电阻RL 200 交流电源频率为50Hz 要求输出电压UO 30V 试选择整流二极管和滤波电容器 流过二极管的电流 二极管承受的最高反向电压 变压器副边电压的有效值 解1 选择整流二极管 可选用二极管2CZ52B IOM 100mA UDRM 50V 取RLC 5 T 2 已知RL 50 可选用C 250 F 耐压值为50V的极性电容器 解2 选择滤波电容 18 2 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 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 18 2 3 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 18 3直流稳压电源 a 稳压系数S 越小越好 b 输出电阻ro 越小越好 稳压电路的主要性能指标 18 3 1稳压二极管稳压电路 2 工作原理 UO UZIR IO IZ 1 电路 IO UO IR 稳压二极管的稳压特性 IZ IZM 在稳压管的稳压区 电流变化较大时 稳压管两端的电压变化较小 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 3 稳压二极管的选择 1 UZ UO 2 IZM 1 5 5 IOM 3 UI 2 3 UO 适用于输出电压固定 输出电流大 且负载变动不大的场合 4 稳压二极管稳压电路的特点 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 18 3 2恒压源 由稳压二极管和运算放大器组成 反相输入恒压源 同相输入恒压源 改变RF即可调节恒压源的输出电压 18 3 3串联型稳压电路 1 电路结构 串联型稳压电路由基准电压 比较放大 取样电路和调整元件四部分组成 调整元件 比较放大 基准电压 取样电路 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO升高时 有如下稳压过程 2 稳压过程 由电路图可知 UO UF UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈 故称串联型稳压电路 3 输出电压及调节范围 输出电压 18 3 4集成稳压电源 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 1 分类 XX两位数字为输出电压值 1 25 37V连续可调 类型 W7800系列 固定的正电压W7805输出 5VW7815输出 15VW7900系列 固定的负电压W7908输出 8VW7912输出 12VW117 217 317系列 可调电压 18 3 4集成稳压电源 1端 输入端2端 输出端3端 公共端 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3V 0 1 1 F 1 F 为了瞬时增减负载电流时 不致引起输出电压有较大的波动 即用来改善负载的瞬态响应 用来抵消输入端接线较长时的电感效应 防止产生自激振荡 即用以改善波形 1端 公共端2端 输出端3端 输入端 W7900系列稳压器外形及接线图 10V 5V 集成稳压电源应用电路 U1 220VU2 8V UC1 1 2U2 9 6VUo 5V 1 同时输出正 负电压的电路 UXX 为W78XX固定输出电压UO UXX UZ 2 提高输出电压的电路 3 扩大输出电流的电路 当I2较小时 UR较小 T截止 IC 0 当I2较大时 UR较大 T导通 IO I2 IC R可由功率管T的UBE和稳压器的IOM确定 即R UBE