直流稳压电源演示文稿

实验八直流稳压电源,8.1整流电路,8.2滤波器,8.3直流稳压电源,交流电源,负载,下图是半导体直流电源的原理方框图,它表示把交流电变换为直流电的过程。,图中各环节的功能如下：,1.整流变压器将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。,2.整流电路将交流电压变换为单向脉动电压。,整流电路中最常用的是单相桥式整流电路它由四个二极管D1D4接成电桥的形式构成。,8.1整流电路,3.滤波器：减小整流电压的脉动程度。,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。为符合整流需要的电压。,RL,io,工作原理：,在u的正半周，D1和D3导通，D2和D4截止(相当于开路)电流的通路如图中红色箭头所示。,D4,D3,D2,D1,+u,+uo,RL,D4,D3,D2,io,D1,在u的负半周，D2和D4导通，D1和D3截止(相当于开路)，电流的通路如图中绿色箭头所示。,+u,+uo,在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上得到的是全波整流电压uo。,t,o,t,o,t,o,t,o,2,3,2,3,Im,2,2,3,3,uD1,uD3,uD4,uD2,uO,u,uD,iO,由于二极管的正向压降很小，因此可认为uO的波形和u的正半波是相同的。输出电压的平均值为,式中U是变压器二次电压u的有效值。,截止管所承受的最高反向电压为,t,o,t,o,t,o,t,o,2,3,2,3,Im,2,2,3,3,uD1,uD3,uD4,uD2,uO,u,uD,iO,由于二极管的正向压降很小，因此可认为uO的波形和u的正半波是相同的。输出电压的平均值为,式中U是变压器二次电压u的有效值。,截止管所承受的最高反向电压为,下图是单相桥式整流电路的简化画法,例1已知负载电阻RL=80，负载电压UO=55V。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为220V。(1)如何选用晶体二极管？(2)求整流变压器的变比及容量。,解(1)负载电流,每个二极管通过的平均电流,变压器二次侧电压的有效值为,考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧的电压大约要高出10%，即611.1=67V。于是,因此可选用2CZ55E晶体二极管，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。,(2)变压器的变比及容量,变压器的变比,变压器二次侧电流的有效值为,变压器的容量为,可选用BK300(120VA)，110/67V的变压器。,返回,电容充电,电容放电,二极管导通时给电容充电，二极管截止时电容向负载放电；,8.2.1电容滤波器(C滤波器),电容滤波器的组成和工作原理，如下图所示。,RL,D1,D4,D3,D2,io,滤波后输出电压uo的波形变得平缓，平均值提高。,8.2滤波器,+uo=uc,+u,经C滤波后uO的波形,t,uO,t,t,tt,O,2,可见放电时间常数=RLC越大，脉动越小，输出电压平均值越高，一般要求,式中T是uO的周期。这时，UO1.2U,例1有一单相桥式电容滤波整流电路，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=30V，选择整流二极管及滤波电容器。,解(1)选择整流二极管,流过二极管的电流,取UO=1.2U，所以变压器二次侧电压的有效值为,二极管所承受的最高反向电压,因此可选用2CZ52B型二极管，其最大整流电流为100mA，反向工作峰值电压为50V。,(2)选择滤波电容器,选用C=250F，耐压为50V的极性电容器。,8.3直流稳压电源,8.3.1稳压管稳压电路,引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。,(1)当交流电源电压增加而使整流输出电压UI随着增加时，负载电压Uo也要增加。Uo即为稳压管两端的反向电压。当负载电压Uo稍有增加时，稳压管的电流IZ就显著增加，因此限流电阻R上的压降增加，以抵偿UI的增加，从而使Uo保持近似不变。,(2)当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻R上的压降增大，负载电压Uo因而下降。只要Uo下降一点，稳压管电流IZ就显著减小，使通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变，因此负载电压Uo也就近似稳定不变。,选择稳压管时一般取UZ=Uo，UI=(23)Uo,例1有一稳压管稳压电路，负载电阻RL由开路变到3k，交流电压经整流滤波后得出UI=30V。今要求输出直流电压UO=12V，试选择稳压管DZ。,解根据输出电压UO=12V的要求，负载电流最大值,可选择稳压管2CW60，其稳定电压UZ=(11.512.5)V，其稳定电流IZ=5mA，最大稳定电流IZM=19mA。,8.3.2集成稳压电源,本节主要介绍W7800系列(输出正电压)和W7900系列(输出负电压)，它们的电路符号如下图所示:,这种稳压器只有输入端、输出端和公共端三个引出端，故也称为三端集成稳压器。W7800系列1为输入端，2为输出端，3为公共端；W7900系列3为输入端，2为输出端，1为公共端。W7800系列输出固定的正电压有5V，8V，12V，15V，18V，24V多种。例如W7812的输出电压为12V。W7900系列输出固定负电压，其参数与W7800基本相同。,下图给出了三端集成稳压器的接线方法，Ci用以抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡。Ci一般在0.11F之间Co是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。Co可取1F。,三端集成稳压器的几种应用电路：,(1)同时输出正、负电压的电路,(2)提高输出电压的电路,输出电压UO=U+UZ,(3)扩大输出电流的电路,可采用外接功率管T的方法来扩大输出电流。一般I3很小，可忽略不计