第18章直流稳压电源 (2).ppt

,18.2滤波电路,18.3直流稳压电源,18.1整流电路,第18章直流稳压电源,本章主要内容：1.直流稳压电源的组成、各部分的作用；2.单相半波整流电路和单相桥式整流电路的工作原理；3.简单的电容滤波电路；5.串联稳压电路的工作原理。本章重点：单相桥式整流电路工作原理以及电容滤波电路的工作原理,第18章直流稳压电源,滤波,整流,变压,交流电源,负载,220V,单向脉动直流电压,合适的交流电压,比较平滑的直流电,稳定的直流电,稳压,直流稳压电源的组成,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。,整流原理：利用二极管的单向导电性,18.1整流电路,18.1.1单相半波整流电路,整流电压平均值：,二极管最高反向电压：,u2正半周，VaVb，二极管D导通；负半周，D截止。,例1：已知负载电阻为750欧姆，变压器二次测电压U2=20V，试求：,组成：由四个二极管接成电桥的形式,18.1.2单相桥式整流电路,简化画法,RL,io,D4,D3,D2,D1,+u,+uo,承受反压截止,u正半周：,D1和D3导通，D2和D4截止。,18.1.2单相桥式整流电路,RL,D4,D3,D2,io,D1,+u,+uo,u负半周：,承受反压截止,D2和D4导通,D1和D3截止。,18.1.2单相桥式整流电路,输入负半周,输入正半周,D2、4,D1、3,输出uo和io是单方向全波脉动波形,18.1.2单相桥式整流电路,1)整流输出电压平均值,2)流过负载电阻的电流平均值,18.1.2单相桥式整流电路,5)变压器二次电流有效值与整流电流平均值的关系,3)每个二极管平均电流,4)每个二极管最高反向电压,18.1.2单相桥式整流电路,例1、桥式整流电路如图,若VD3管烧断,输出电压波形为_,VD2,u2,uo,RL,VD3,VD4,VD1,u2,C,例2、桥式整流电路的变压器副边电压为20V，每个整流二极管所承受的最大反向电压为_,A.20VB.28.28VC.40VD.56.56V,例3、测量桥式整流电路的输出电压为9V，此时发现有一只二极管已经断开，其变压器二次电压为_A.10VB.15VC.20VD.25V,B,C,例4单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V。试求变压器的电压比和容量，并选择二极管。,解：1)变压器二次电压的有效值,考虑到变压器二次绕组及二极管上的压降，变压器二次电压一般应高出计算值5%10%，即U1111.1122V。,变压器电压比,2)整流电流平均值,变压器二次侧电流有效值,18.1.2单相桥式整流电路,变压器容量,3)每只二极管承受的最高反向电压,流过每只二极管的平均电流值,为使整流电路工作安全起见，在选择二极管时，二极管的最大整流电流IOM应大于二极管中流过的电流平均值IDF，二极管的反向工作电压URM应比二极管在电路中承受的最高反向电压UDRM大一倍左右。查附录B，二极管选用2CZ12D(3A，300V)，或者2CZ12E(3A，400V)。,18.1.2单相桥式整流电路,例5设变压器和各二极管是理想的。U21U22U15V。1）判断这是哪一种整流电路？,18.1.2单相桥式整流电路,解：该电路有4只桥式二极管，变压器带抽头，两路输出电压。,当输入电压为正半周时，二极管VD1和VD3导通，电流通路为,和,例5设变压器和各二极管是理想的。U21U22U15V。1）判断这是哪一种整流电路？,18.1.2单相桥式整流电路,所以该电路是共用变压器二次绕组的两个全波整流电路。,当输入电压为负半周时，二极管VD2和VD4导通，电流通路为,和,例2：,试分析图示桥式整流电路中的二极管D2或D4断开时负载电压的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？,解：1)当D2或D4断开后电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，uo=0。,2)如果D2或D4接反则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。,3)如果D2或D4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。,交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。,18.2滤波电路,一、电容滤波电路,电容充电,电容放电,u正半周D1和D3导通给负载供电，另一方面给电容C充电,u达到最大值时，电容两端电压uC也达到最大值。,u从最大值开始下降，当u小于uC时，D1和D3截止，电容C向RL放电。,18.2滤波电路,二极管承受的最高反向电压为。,无滤波电容时的波形,有滤波电容时的波形,u上升，u大于电容上的电压uC，u对电容充电，uo=uCu,u下降，u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，uo=uC,18.2滤波电路,(T电源电压的周期),(1)输出电压的脉动程度与平均值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）Uo=1.0U（半波）,当负载RL开路时，UO,为了得到比较平直的输出电压,RLC小,RLC大,RL=,(2)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。,电容滤波电路简单，输出电压平均值较高，脉动较小；但是外特性较差，且有较大的冲击电流。因此，电容滤波电路一般适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。,例5有一单相桥式电容滤波整流电路，交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=100，输出电压平均值Uo=30V，试确定变压器二次电压有效值U，选择整流二极管及滤波电容。,解：,1）变压器二次电压有效值,2）选择二极管输出电流平均值为,二极管承受最高反向电压为,可选：四只2CP21二极管（IDM300mA，URM100V）,流过二极管电流平均值为,18.2滤波电路,例5有一单相桥式电容滤波整流电路，交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=100，输出电压平均值Uo=30V，试确定变压器二次电压有效值U，选择整流二极管及滤波电容。,解：,所以,选：容量500F，耐压50V的极性电容。,取,根据式（6-18）,2）选择滤波电容,18.2滤波电路,例6单相桥式整流电容滤波电路如图所示。已知变压器二次电压u225sintV，f50Hz，RLC（35）T/2。1）估算输出电压Uo，标出电容器C上的电压极性。,电容器上电压极性是上端为“正”、下端为“负”，若选用有极性的电解电容作滤波电容C时，“正极”应接在该电路的A点。,解：1）,A,B,18.2滤波电路,例6单相桥式整流电容滤波电路如图所示。已知变压器二次电压u225sintV，f50Hz，RLC（35）T/2。2）当负载开路时，对Uo有什么影响？,解：2）当RL时，输出电压等于u2的峰值，即,18.2滤波电路,例6单相桥式整流电容滤波电路如图所示。已知变压器二次电压u225sintV，f50Hz，RLC（35）T/2。3）当滤波电容开路时，对Uo有什么影响？,解：3）滤波电容C开路时，电路为一桥式整流电路，,输出电压为单向脉动电压，其平均值,18.2滤波电路,4）二极VD1若发生开路或短路，对Uo有什么影响？,解：4）二极管VD1开路时，,电路为半波整流、电容滤波电路，但只有在交流电压的半个周期内有二极管导通，在交流电压的一个周期中，C充、放电时间缩短，使输出电压平均值减小。,18.2滤波电路,5）若VD1VD4中有一个二极管正、负极接反，将产生什么后果？,解：4）二极管VD1短路后，,5）若在VD1VD4四个二极管中有一个极性接反，也会有上述情况发生。,在u2的负半周，VD2导通，且经短路的VD1直接并接在变压器二次绕组两端，会导致VD2或变压器烧坏。,18.2滤波电路,电阻对于交、直流电流都具有降压作用，但是当它和电容配合之后，就使脉动电压的交流分量较多地降落在电阻R两端(这是因为电容C2的交流阻抗很小)，而较少地降落在负载电阻之上，从而起到了滤波作用。R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但是R太大，使直流压降增加，因此这种滤波电路主要适用于负载电流较小，且要求输出电压脉动很小的场合。,二、RC形滤波电路,18.2滤波电路,稳压管,稳压电路,集成,稳压电路,串联型,稳压电路,常用稳压电路,(小功率设备),以下主要讨论串联稳压电路。,电路最简单，但是带负载能力差，输出功率小。一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前广泛使用，这里简单介绍。,HOME,18.3直流稳压电源,一稳压管稳压电路,图稳压管稳压电路,其稳压过程分述如下：,当RL未变动时，若电网电压上升，则,当电网未波动时，若RL减小，则,选择稳压管时，一般可按以下公式估算UZ=U0IZmax=(1.53)I0maxUI=(23)U0,限流电阻,UO=UZIR=IO+IZ,UIUZ,IZ,IR,RL(IO)IR,UO(UZ),IZ,1.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,18.3直流稳压电源,二、串联型稳压电路的组成及工作原理,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,3.输出电压及调节范围,输出电压,同相比例公式,三、W78系列三端固定式集成稳压电路,封装,塑料封装,金属封装,1.简介,18.3直流稳压电源,二、W78系列三端固定式集成稳压电路,符号,1.简介,1端:公共端2端:输出端3端:输入端,1端:输入端2端:输出端3端:公共端,输出电压：5V/8V/12V/15V/18V/24V,W78系列集成稳压器输出固定的正电压；W79系列集成稳压器输出固定的负电压。,18.3直流稳压电源,第五节串联型集成稳压电路,2.W78系列集成稳压器的应用电路,（1）输出固正电压的稳压电路,C0:0.11F,CL:1F,抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡。,改善负载的暂态响应，削弱电路的高频噪声。,第五节串联型集成稳压电路,