电子技术之直流电源

第9章直流稳压电源,9.3滤波器,9.4稳压电路,9.2整流电路,9.1变压器,本章要求：了解变压器的基本结构、工作原理和绕组的同极性端，理解电压、电流和阻抗变换作用;2.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;3.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;4.了解集成稳压电路的性能及应用。,第9章直流稳压电源,直流稳压电源可分为开关电源和线性电源。开关电源优点：效率高，体积小。缺点：精度低，稳定性差，噪声大；线性电源优点：稳定性好，精度高，噪声小。缺点：效率低，体积大，对于电源稳定性要求不高的一般情况供电和输出大功率电源，可选用开关电源。对于电源精度、噪声要求高的场合，如电压基准源，高精度测量仪器等等，必须选用线性电源。,第9章直流稳压电源,小功率直流稳压电源的组成:,功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压,9.1变压器,变压器是一种利用电磁感应传递电能和信号的电气设备，在电力系统和电子线路中应用广泛。,变压器的主要功能有：,单相变压器,变压器的结构,变压器的磁路,变压器的电路,9.1.1变压器的基本结构,变压器的分类,1.电磁关系,有载时，铁心中主磁通是由一次、二次绕组磁通势共同产生的合成磁通。,9.1.2变压器的原理和作用,结论：改变匝数比，就能改变输出电压。,式中U20为变压器空载电压。,2.电压变换（设加正弦交流电压）,3.电流变换,(一次、二次侧电流关系),结论：一次、二次侧电流与匝数成反比。,4.阻抗变换,由图可知：,结论：变压器一次侧的等效阻抗模，为二次侧所带负载的阻抗模的K2倍。,当电流流入(或流出）两个线圈时，若产生的磁通方向相同，则两个流入(或流出）端称为同极性端。,1.同极性端(同名端),或者说，当铁心中磁通变化时，在两线圈中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。,同极性端用“”表示。,增加?,同极性端和绕组的绕向有关。,9.1.3变压器绕组的同极性端,联接23,变压器原一次侧有两个额定电压为110V的绕组：,2.线圈的接法,联接13，24,当电源电压为220V时：,电源电压为110V时：,问题：如果两绕组的极性端接错，结果如何？,结论：在同极性端不明确时，一定要先测定同极性端再通电。,答：有可能烧毁变压器,+,把两个线圈的任意两端(X-x)连接,然后在AX上加一低电压uAX。,测量：,若说明A与x或X与a是同极性端。,3.同极性端的测定方法,9.2整流电路,整流电路的作用:将交流电压转变为脉动的直流电压。,常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。,分析时可把二极管当作理想元件处理：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,整流原理：利用二极管的单向导电性,9.2.1单相半波整流电路,2.工作原理,u正半周，VaVb，二极管D导通；,3.工作波形,u负半周，VaVb，二极管D1、D3导通，D2、D4截止。,3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,9.2.2单相桥式整流电路,2.工作原理,3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,u正半周，VaVb，二极管1、3导通，2、4截止。,u负半周，VauC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC增加，uo=uC=u,uuC时，二极管截止，电容通过负载RL放电，uC按指数规律下降，uo=uC。,3.工作波形,二极管承受的最高反向电压为,D截止,D导通,4.电容滤波电路的特点,(1)输出电压的脉动程度以及平均值Uo与放电时间常数RLC有关。,RLC越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo越大，波形越平滑。,近似估算取：Uo=1.2U(桥式、全波）Uo=1.0U（半波）,当负载RL开路时，,为了得到比较平直的输出电压，一般选取：,或,(2)外特性曲线,采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。,(3)流过二极管的瞬时电流很大,选管时一般取：IOM=2ID,RLC越大O越高，IO越大整流二极管导通时间越短iD的峰值电流越大。,有电容滤波,无电容滤波,二极管承受的最高反向电压为,结论:,(半波，全波),(桥式),例有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压Uo=20V，选择整流二极管及滤波电容器。,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=100mAURWM=50V,例有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压Uo=20V，选择整流二极管及滤波电容器。,取RLC=5T/2,已知RL=200,解(2)选择滤波电容器,可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器,9.3.2电感电容滤波器,1.电路结构,2.滤波原理,对直流分量:XL=0，L相当于短路,电压大部分降在RL上。对谐波分量:f越高,XL越大,电压大部分降在L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。,当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。,LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。,若要进一步减小输出电压的脉动程度，采用电感电容滤波器,9.3.3形滤波器,形LC滤波器,滤波效果比LC滤波器更好,但二极管的冲击电流较大。,比形LC滤波器的体积小、成本低。,形RC滤波器,R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R大将使直流压降增加。主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。,9.4稳压电路,稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。,9.4.1稳压管稳压电路,2.工作原理,UO=UZIR=IO+IZ,RL(IO)IR,设UI一定，负载RL变化,UO(UZ),IZ,1.电路,限流调压,稳压电路,9.4.1稳压管稳压电路,2.工作原理,UO=UZIR=IO+IZ,UIUZ,设负载RL一定，UI变化,IZ,IR,1.电路,3.参数的选择,(1)UZ=UO(2)IZM=(1.53)IOM(3)UI=(23)UO,(4),为保证稳压管安全工作,为保证稳压管正常工作,适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。,9.4.2恒压源,由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。,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。,为了扩大运算放大器输出电流的变化范围，把同相输入恒压源的输出接在大电流晶体管T的基极而从发射极输出，就变成串联型稳压电路。,9.4.3串联型稳压电路,调整T构成一射极输出器，其作用是进行电流放大。该稳压电路类似同相比例放大电路，反馈类型为串联电压负反馈。,练习P2229.4.19.4.2,9.4.4三端固定输出电压集成稳压器,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,（1.2537V连续可调）,2.外形及引脚功能,W7800系列稳压器外形,W7900系列稳压器外形,塑料封装,3.性能特点（7800、7900系列）,输出电流超过1.5A（加散热器）不需要外接元件内部有过热保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护输出电压变化率为0.1%0.2%,输出电压额定值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。,输出为固定正电压时的接法如图所示。,(1)输出为固定电压的电路,输入与输出之间的电压不得低于3V！,4.三端固定输出集成稳压器的应用,0.11F,1F,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。,(2)同时输出正、负电压的电路,3.输出电压可调的电路,滑片最高，R2小，Uo最小,滑片最低，R2大，Uo最大,运算放大器起电压跟随器作用，其电源是稳压电路的输入电压。忽略I3,练习P2239.4.4,CW117/CW217/CW317系列是输出电压为1.2537V的三端可调正输出电压集成稳压器。在如图所示标准应用电路中，CW117在输出端2和调整端3之间的电压为1.25V，调整端3流出的电流为50A。,9.4.5三端可调输出电压集成稳压器,CI、Co的作用