第6章 直流稳压电源.ppt

6.1单相整流电路,6.1.1直流稳压电源的组成,第6章直流稳压电源,6.1.2单相半波整流电路,1.电路组成及工作原理,6.1.2单相半波整流电路,2.主要参数的计算,（1）输出电压平均值Uo,（2）直流电流IO及通过二极管的平均电流ID,(3）二极管承受的最高反向电压URM,6.1.3单相桥式全波整流电路,1.电路组成及工作原理,为了克服半波整流电路的缺点，实际应用中常采用全波整流电路，最常用的形式是桥式整流电路。它由四个二极管接成电桥形式，如图6.1.4（a）所示，图（b）是简化电路。,6.1.3单相桥式全波整流电路,（1）输出电压平均值Uo（6.1.4）（2）直流电流Io（6.1.5）（3）二极管的平均电流ID因为每两个二极管串联轮换导通半个周期，因此，每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，即（6.1.6）,2.主要参数的计算,6.1.3单相桥式全波整流电路,2.主要参数的计算,（4）二极管承受的最高反向电压URM（6.1.7）,在选购整流二极管时，为了使用安全需留有一定的裕量，一般应使二极管的额定电流IDM2ID，二极管的最大反向电压URWM2URM。,6.1.3单相桥式全波整流电路,6.2.1电容滤波电路,1.电路组成及工作原理,6.2滤波电路,2.主要参数的计算,6.2.1电容滤波电路,（1）滤波电容容量的确定,实际工作中，为了获得较平滑的输出电压，通常根据下式确定滤波电容的容量,式中，T为交流电的周期。,（2）输出电压平均值Uo,当满足式时，输出电压的平均值为,6.2.1电容滤波电路,（3）二极管承受的最高反向电压URM,对于桥式整流、电容滤波电路，URM=U2，和没有滤波电容时一样。对于单相半波整流、电容滤波电路，当负载开路时，URM=2U2（最高）。,（4）二极管的平均电流ID,桥式整流、电容滤波电路中流过二极管的平均电流是负载电流的一半，即,因为放电时间常数越大，二极管的导通时间就越短，冲击电流就越大。所以选择二极管时应选择最大整流电流IF较大的管子，一般取IF2ID。,【例6.2.1】已知单相桥式整流电容滤波电路，负载为电阻性。现采用220V、50Hz交流供电。要求输出直流电压Uo30V，负载电流IO150mA。试求电源变压器副边电压u2的有效值，选择整流二极管及滤波电容器。,6.2.1电容滤波电路,解：（1）变压器二次侧电压的有效值,（2）选择整流二极管,6.2.1电容滤波电路,因此根据ID和URM，可选用4只2CZ52B整流二极管，其最大整流电流为100mA，最大反向工作电压为50V。,（3）选择滤波电容,由已知，Uo30V，IO150mA，可求得负载电阻,所以,6.2.1电容滤波电路,若考虑电网电压波动10%，则电容器承受的最高电压为,故选用电容器标称值为250F/50V的电解电容器。,电容滤波电路一般用于要求输出电压较高，负载电流较小并且变化也较小的场合。如果在大电流负载情况，也就是负载电阻RL很小的情况下，可采用电感滤波电路。,6.2.2电感滤波,电感滤波主要是利用电感中电流不能突变的特性，使负载电压波形平滑的，故电感应与负载串联。因为通过负载的电流平滑了，输出电压的波形也就平稳了。图6.2.2所示为单相桥全波整流、电感滤波电路。,6.3.1并联型稳压电路,1.电路组成及稳压原理,硅稳压管组成的并联型稳压电路如图6.3.1所示，经整流滤波后得到的直流电压作为稳压电路的输入电压Ui，限流电阻R和稳压管DZ组成稳压电路，因为稳压管与负载并联故名并联型稳压电路。,6.3直流稳压电路,6.3.1并联型稳压电路,稳压原理,（1）设RL不变,（2）设电网电压不变,反之亦然,反之亦然,在实际使用中，上述两个过程是同时存在的，而两种调整也同样存在。负载两端的电压经过稳压管的自动调节（与限流电阻R配合）都能基本上维持稳定。,6.3.1并联型稳压电路,2.稳压电路参数确定,（1）确定稳压管参数，一般取,（2）确定限流电阻R,设稳压管允许的最大工作电流为IZmax，最小工作电流为IZmin；电网电压最高时的整流输出电压为Uimax，最低时为Uimin；负载电流的最小值为IOmin，最大值为IOmax；则要使稳压管能正常工作，必须满足下列关系：,1.电路组成及稳压原理,6.3.2串联型直流稳压电路,串联型直流稳压电路如图6.3.2所示，其中，Ui是经整流滤波后的不稳定输入电压，Uo为可调节大小的稳定输出电压。,硅稳压管组成的并联型稳压电源只适用于输出电压不需调节，负载电流小，要求不甚高的场合。为了加大输出电流，使输出电压可以调节，常采用串联型直流稳压电路。,6.3.2串联型直流稳压电路,由图6.3.2可见,假如由于某种原因（如电网电压波动或负载电流变化等）使输出电压Uo增大,电路包括四个组成部分：,采样电路；基准电压源；放大电路；调整管,6.3.2串联型直流稳压电路,2.输出电压的调节范围,该电路通过调节电位器R2的滑动触点位置，便可在一定范围内调节输出电压UO大小。在图6.3.2中，因为U=UF，U=UZ，又因为“虚短”，即U=U，所以有,解得,当R2的滑动触点调至最上端时,UO达到最小值，此时,当R2的滑动触点调至最下端时,UO达到最大值，此时,【例6.3.1】电路如图6.3.2。设稳压管工作电压UZ=6V，采样电路中R1=R2=R3，估算稳压电路输出电压UO的调节范围。,6.3.2串联型直流稳压电路,所以该电路的输出电压能在9V18V之间调节。,6.3.3三端集成稳压器及其应用,1.三端固定式集成稳压器,（1）型号及封装形式,常用的三端固定集成稳压器有W7800系列（输出固定正电压）和W7900（输出固定负电压）系列，其外型如图6.3.3所示。型号中78表示输出为正电压值，79表示输出为负电压值，00表示输出电压的稳定值，输出电压等级主要有5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。,6.3.3三端集成稳压器及其应用,（2）三端固定式集成稳压器典型应用,6.3.3三端集成稳压器及其应用,基本应用电路,三端固定式集成稳压器最基本的应用电路如图6.3.4所示。整流滤波后得到的直流电压Ui接在输入端和公共端之间，在输出端即可得到稳定的输出电压UO。为使三端稳压器能正常工作，Ui与UO之差应大于23V，且Ui35V。,6.3.3三端集成稳压器及其应用,提高输出电压的电路,图6.3.5所示电路能够使输出电压高于固定输出电压。图中U为W78稳压器的固定输出电压，显然输出电压Uo=U+UZ,6.3.3三端集成稳压器及其应用,能同时输出正、负电压的电路,扩大输出电流的电路,6.3.3三端集成稳压器及其应用,6.3.3三端集成稳压器及其应用,2.三端可调集成稳压器,（1）型号组成及封装形式,常用的三端可调集成稳压器W317和W337，外形如图6.3.7所示。型号中第一位数字为3时，表示为民品（1为军品，2为工业、半军品），第二位和第三位数字17表示输出为正电压值，37表示输出为负电压值。,6.3.3三端集成稳压器及其应用,6.3.3三端集成稳压器及其应用,（2）基本应用电路,三端可调集成稳压器的基本应用电路如图6.3.9所示，输出电压近似由下式决定,6.3.3三端集成稳压器及其应用,【例6.3.2】由W317组成的可调稳压电路如图6.3.8所示。已知R1=240。为了获得1.25V37V的输出电压，试求RP的最大阻值。,解：Rp的大小可根据和输出电压的调节范围来确定,当滑动端位于最下方时，RP=0，Uo=1.25V；当滑动端位于最上方时，RP最大，Uo=37V，则有,解得RP6.86K,6.3.4稳压电源的质量指标,1.电压调整率SV,2.电流调整率SI,3.输出电阻RO,4.温度系数ST,6.4晶闸管及可控整流电路,6.4.1晶闸管的基本特性,晶闸管又称可控硅（SCR），是一种大功率半导体可控元件。,1.晶闸管的结构和符号,6.4.1晶闸管的基本特性,2.晶闸管的工作特点,晶闸管的工作特点：（1）欲使晶闸管导通需具备两个条件：应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压。应在晶闸管的控制极与阴极之间也加上正向电压和电流。（2）晶闸管一旦导通，控制极便失去控制作用，故晶闸管为半控型器件，控制极只需加一个正的触发脉冲。（3）为使导通后的晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值（维持电流IH）以下，这只有用使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。（4）当门极末加触发电压时，晶闸管具有正向阻断能力。,6.4.1晶闸管的基本特性,6.4.1晶闸管的基本特性,3.晶闸管的伏安特性,晶闸管的伏安特性是指晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系曲线，见图6.4.4。,6.4.1晶闸管的基本特性,4.晶闸管的主要参数,（1）额定电压（2）额定通态平均电流IT（3）通态平均电压UT（4）维持电流IH（5）门极触发电流IG（6）门极触发电压UG,6.4.2单相半控桥式可控整流电路,1.电路组成和工作原理,组成：单相半控桥式电阻性负载整流电路的主电路如图6.4.6所示，其中有两个桥臂用二极管，另两个桥臂用晶闸管，故称为半控桥（若四个桥臂均采用晶闸管，则称为全控桥）。,6.4.2单相半控桥式可控整流电路,工作原理：,单相半控桥电阻性负载整流电路的工作情况如图6.4.7所示。在u2的正半周，当在t1时刻触发T1，则T1触发导通。在u2的负半周，当在t2时刻触发T2，则T1触发导通。,从波形图6.4.7可以看出，改变控制角的大小，可以改变输出电压平均值大小。,2.基本的数量关系,6.4.2单相半控桥式可控整流电路,（1）输出电压平均值Uo与输出电流平均值Io输出电压平均值Uo为,输出电流平均值Io为,6.4.2单相半控桥式可控整流电路,（2）晶闸管的电压和电流,由工作原理分析可知，晶闸管所承受的最高正向电压UFM、最高反向电压URM和二极管所承受的最高反向电压均等于电源电压的最大值，即,流过每个晶闸管的电流平均值IdT和二极管的电流平均值IdD都等于负载电流平均值的一半，即,6.4.3单结晶体管触发电路,产生和控制触发信号的电路称为触发电路。触发电路的种类很多，在此仅介绍常用的单结晶体管触发电路。,1.单结晶体管的结构和特性,单结晶体管也称为双基极晶体管，因为它有一个发射极和两个基极。它的外形和普通三极管相似，内部结构如图6.4.8（a）所示。,6.4.3单结晶体管触发电路,用实验的方法可以得出单结管的伏安特性，如图6.4.9所示。,在图6.