模拟电子技术基础10章直流稳压电源

生命中的大石头,时间管理专家为学生上课做个小测验瓶子在瓶子中放拳头大小的石头，问“瓶子满了吗？”在瓶子中砾石，问“瓶子满了吗？”在瓶子中沙子，问“瓶子满了吗？”在瓶子中水，问“瓶子满了吗？”同样的空间，放置东西先后顺序不同，结局就大相径庭同样的时间，工作安排的顺序不同，结果也千差万别。最重要的大石头一定要排在第一位。,第十章直流稳压电源,整流电路滤波电路,稳压电路,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。,10.1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,10.2整流电路,1.单相半波整流电路,二极管导通，uL=u2,二极管截止,uL=0,u20时:,u20时:,10.2.1整流电路的分析方法及其基本参数,主要参数：,2。输出电流平均值Io：,1。单相半波整流电路输出电压平均值,脉动系数S：整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值之比。,单相半波整流电路,查电路书的傅利叶级数的基波,二、二极管的选择,二极管承受的最高反向电压：,二极管的正向平均电流：,二极管的选择：,单相半波整流电路优缺点：,单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大（即脉动大），效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小、对脉动要求不高的场合。,例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V，负载电阻为100，试问：（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。（2）电网电压波动范围是10%，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少？,2。二极管承受的最高反向电压：,二极流过的最大平均电流：,解：1。负载上电压平均值：,负载上电流平均值：,全波整流电路,U2,Uo,输出电流平均值IL（AV）,二极管的平均电流ID（AV）,输出电压平均值UO（AV）,所承受的最大反向电压UR,10.2.2单相桥式整流电路,一、组成：由四个二极管组成桥路,习惯画法,简化画法,集成硅整流桥：,u2负半周时：,D2、D4导通，D1、D3截止,u2正半周时:,D1、D3导通，D2、D4截止,二、工作原理：,三、输出电压平均值和输出电流平均值,四、二极管的选择,二极管承受的最高反向电压：,二极管的正向平均电流：,二极管的选择：,优点：在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、脉动小。应用广泛。缺点：二极管数量，损耗较大。,利用桥式整流电路实现正、负电源,u2负半周时：,D2、D4导通，D1、D3截止,u2正半周时:,D1、D3导通，D2、D4截止,例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V，负载电阻为100，试问：（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。（2）电网电压波动范围是10%，二极管承受的最大整流平均电压和最高反向工作电压至少为多少？,2。二极管承受的最高反向电压：,二极管流过的最大整流平均电流：,解：1。负载上电压平均值：,负载上电流平均值：,10.7电路如图所示，变压器副边电压有效值U2150V，U2220V。试问：,（1）输出电压平均值UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？（2）各二极管承受的最大反向电压为多少？,解：（1）两路输出电压分别为UO10.45（U21U22）31.5VUO20.9U2218V,D2、D3的最大反向电压,（2）D1的最大反向电压,10.8电路图所示,求：（1）分别标出uO1和uO2对地的极性（2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流？（3）当U21U2220V时，UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？(4）当U2118V，U2222V时，画出uO1、uO2的波形；并求出UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？,UO1（AV）UO2（AV）0.9U210.9U2218V（4）,UO1（AV）UO2（AV）0.45U210.45U2218V,解：（1）均为上“”、下“”。（2）均为全波整流。,作业：10.5-10.8,10.3.1电容滤波电路,10.3滤波电路,u2uC时：二极管导通，C充电,u2uC时：二极管截止，C放电,工作原理:利用电容的充放电,使输出电压平滑.,cd段,D1,D3截止.,滤波效果:输出电压变得平滑,且输出值提高.取决于放电时间，愈大，输出电压愈平滑，平均值愈大,组成:在桥式整流电路与负载间并联电容,ab.bc段,D1,D3导通;,RLC不同时的uO的波形,近似估算:U（）=1.2U2,一般取：,(T:电源电压的周期),主要参数：,输出电压平均值,脉动系数,为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足RLC=（35）T2的条件。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为10，电容的耐压值应大于1.12U2。在半波整流电路中，为获得较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。,二极管的导通角每只二极管的导通角小于整流管导电时间越短冲激电流越大选用大容量的整流管，一般最大整流平均电流大于负载电流的倍,解：因为：U（）=1.2U2,实际可选取容量的电容作滤波电容,倍压整流电路,分析时的两个要点：设负载开路，电路进入稳态。,u2负半周，u2加C1上电压对C2充电：PD2C2A，最终,u2正半周C1充电：AD1C1B，最终,P,二倍压整流电路,倍压整流电路,多倍压整流电路,从不同端点可引出所需的多倍压直流输出。,10.3.2电感滤波电路,组成:在桥式整流电路与负载间串联电感L。,输出电压平均值:UO(AV)=0.9U2,对谐波分量:f越高，XL越大,电压大部分降在电感上。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,优点:输出电压平滑,脉动小,导通角接近,二极管寿命增长.,复式滤波电路,为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。,各种滤波电路性能的比较,10.4稳压管稳压电路,引入:整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动,随着负载电阻的变化而变化,则采取稳压措施.,限流电阻R,10.4.1稳压电路的组成,(1)当输入电网电压变化时,(2)当负载变化时,RL变化,10.4.2工作原理,电网电压变化时,通过限流电阻R上电压变化来抵消UI的变化，使UO不变。,负载变化时,通过限流电阻R上电压不变，即IDZ变化IL变化，使UO不变。,10.4.3稳压电路的性能指标,常用以下参数来说明稳压电源的质量：,1、稳压系数：输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比,稳压管稳压电路的交流等效电路,Sr表明电网电压波动的影响。其值越小，输出电压变化越小。,2、输出电阻,RO表明负载电阻对稳压性能的影响。其值越小，输出电压变化越小。,稳压管稳压电路的交流等效电路,10.4.4电路参数的选择,1.稳压电路输入电压的选择:,2.稳压管的选择:,3.限流电阻的选择:,所以：,设计时用到,限流电阻的计算,（1）当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。由此可计算出稳压电阻的最大值。即,（2）当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即,所以：,在允许范围内,R的值应当偏大些.当其余参数确定的情况下,R愈大,稳压系数愈小,输出电阻愈接近rZ,例题:电路如图,已知UI=15V,负载电流为1020m，稳压管的稳定电压，最小稳定电流m，最大稳定电流m动态电阻为(1)求解的取值范围.(2)若R=250,则稳压系数和输出电阻各为多少?,例题:电路如图,已知UI=1V,电网电压允许波动范围，稳压管的稳定电压，最小稳定电流m，最大稳定电流3m负载电阻为(1)求解的取值范围.(2)设滤波电容足够大，变压器副边电压有效值为多少?,很小,.串联型稳压电路,稳压管稳压电路的缺点：（1）带负载能力差（2）输出电压不可调,1。稳压电路输出电流较小，采用晶体管的电流放大作用增加负载电流。2。输出电压稳定性不强，引入深度电压负反馈。3。输出电压不可调，改变反馈刚才参数调整输出电压。,改进方式：,一、基本调整管电路为了提高带负载能力，在输出端加一射极输出器,习惯画法,当电网电压或负载变化时：,则晶体管的调节作用使输出电压稳定，称其为调整管。调整管起调整作用的条件：,负载电流的范围：,稳定性不强,串联型稳压电路,T处于放大区,二、具有放大环节的串联型稳压电路使输出电压可调在射极输出器前加一带有深度负反馈的放大器。调节反馈系数即可调节放大倍数,组成：四部分调整管、比较放大、取样电路和基准电压电路,输出电压可调范围：,调整管的选择：,例题10.5.1,实际选用时，不但要考虑一定的余量，还应按手册上的规定采取散热措施。,10.5.2,常用的集成三端稳压器的外形及类型,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