电工学第七版(下)电子技术第18章

1、18.2 18.2 滤波器滤波器 18.3 18.3 直流稳压电源直流稳压电源 18.1 18.1 整流电路整流电路 第第章直流稳压电源章直流稳压电源 功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压 u4 uo u3u2 u1 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性 t ud o

2、u 负半周，负半周，vavb，二极，二极 管管 1 1、3 3 导通，导通，2 2、4 4 截止截止 。 uo ud t t ud1 ud3 u t u2 u2 u2 4.4.参数计算参数计算 ll r u r u i9 . 0 o o o 2 1 d ii uu2 drm o 11. 1 2 1 2 2 m it d)t sini( ) d( sin2 1 ttu u0.9 o u (1) (1) 输出直流电压高；输出直流电压高； (2) (2) 脉动较小；脉动较小； (3) (3) 二极管承受的最大反向电压较低；二极管承受的最大反向电压较低； (4) (4) 电源变压器得到充分利用。电源变

3、压器得到充分利用。 目前，半导体器件厂已将整流二极管封目前，半导体器件厂已将整流二极管封 装在一起，制成单相及三相整流桥模块，这装在一起，制成单相及三相整流桥模块，这 些模块只有输入交流和输出直流引线。减少些模块只有输入交流和输出直流引线。减少 接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。 单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220v，负载，负载 电阻电阻 rl = 50 ，负载电压，负载电压uo=100v，试求变压器的变，试求变压器的变 比和容量，并选择二极管。比和容量，并选择二极管。 v 111 9 . 0 100 9

4、. 0 o u u a12 2 1 2 1 od ii v 17212222 drm uu a2 50 110 l o o r u i 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压 一般应高出一般应高出 5%10%5%10%，即取，即取 u = 1.1 111 122 v rl u io uo 1 2 3 4 a b + + a1 d iv 172 drm u 81 122 220 .k 变比变比 i = 1.11 io= 2 1.11 = 2. 2 a s = u i = 122 2.2 = 207. 8 v a 变压器副边电压变压器副

5、边电压 u 122 v, a1 d iv 172 drm u 可选用二极管可选用二极管2cz11c2cz11c，其最大整流电流为，其最大整流电流为1a1a，反向工作，反向工作 峰值电压为峰值电压为300v300v。 单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220v，负载，负载 电阻电阻 rl = 50 ，负载电压，负载电压uo=100v，试求变压器的变，试求变压器的变 比和容量，并选择二极管。比和容量，并选择二极管。 uo + _ u + _ rl d2 d4 d1 d3 当当d d2 2或或d d4 4断开后断开后电路为单相半波整流电路。电路为单相半波整流电

6、路。 正半周时，正半周时，d d1 1和和d d3 3导通，负载中有电流过，负载电压导通，负载中有电流过，负载电压u uo o= =u u； 负半周时，负半周时，d d1 1和和d d3 3截止，负载中无电流通过，负载两端无电截止，负载中无电流通过，负载两端无电 压，压，u uo o =0 =0。 uo u 2 34t t 234 o o 则正半周时，二极管则正半周时，二极管d1、d4或或d2、d3导通，电流经导通，电流经d1、d4 或 或d2、d3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及而造成电源短路，电流很大，因此变压器及d1、 d4 或或d2、d3将被烧坏。将被烧坏。 则正半周时则正半周时

7、, ,情况与情况与d2或或d4接反类似，电源及接反类似，电源及d1或或d3也将也将 因电流过大而烧坏。因电流过大而烧坏。 uo + _ u + _ rl d2 d4 d1 d3 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。流成份又有交流成份。 滤波电路利用储能元件电容两端的电压滤波电路利用储能元件电容两端的电压( (或通过或通过 电感中的电流电感中的电流) )不能突变的特性不能突变的特性, , 滤掉整流电路输出电压中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交流成份，保留其直流

8、成份，达到平滑输出电压波形的目 的。的。 方法：方法：将电容与负载将电容与负载rl并联并联( (或将电感与负载或将电感与负载rl串联串联) )。 u uc时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，电源在给负载rl供电的同时也给供电的同时也给 电容充电，电容充电，uc 增加，增加，uo= uc 。 c c + c ic i + a d uou b rl io = uc 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。uu22 drm uo u2 u2 u t o t o 2 5)(3 l t cr 一般取一般取 (1)(1)输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值uo与放电

9、时间常数与放电时间常数rlc有关。有关。 近似估算取：近似估算取： uo = 1. 2 u ( ( 桥式、全波） 桥式、全波） uo = 1. 0 u （半波）（半波） u2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压 + a d uou b rl io + c + uo - uu o 2 有电容滤波有电容滤波 无电容滤波无电容滤波 0 uo o io 结论结论 因此电容滤波适合于要求输出电压较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高、负载电流较小且负载变化较小的 场合。场合。 rlc 越大越大o 越高，越高， io 越大越大整流二极管导通时间越短整流二极

10、管导通时间越短 id 的峰值电流越大。的峰值电流越大。 uo u2 t o id t o v 352522 drm uu a0750 200 30 2 1 2 1 2 1 l o od . r u ii u rluo + + + c 解：解： 25v 1.2 30 21 o . u u 可选用二极管可选用二极管2cp11 iom =100ma urwm =50v 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50hz， 负载电阻负载电阻rl=200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压uo=30v, ,选择整流二极选择整流二极 管及滤波电容器。

11、管及滤波电容器。 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50hz， 负载电阻负载电阻rl=200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压uo=30v, ,选择整流二极选择整流二极 管及滤波电容器。管及滤波电容器。 取取 rlc = 5 t/2 已知已知rl = 50 s 05. 0 2 501 5 l cr u rluo + + + c 解：解：2.2.选择滤波电容器选择滤波电容器 f250f10250 200 0.05 050 6 l r . c 可选用可选用c=250 f，耐压为耐压为50v50v的极性电容器。的极性电容器。 l u

12、rluo + + + c 滤波效果比滤波效果比lclc滤波滤波 器更好，但二极管器更好，但二极管 的冲击电流较大。的冲击电流较大。 比比 形形 lc lc 滤波器滤波器 的体积小、成本低。的体积小、成本低。 l u rluo + + + c2 + c1 r u rlu + + + c2 + c1 交直流收扩两用机电源交直流收扩两用机电源 n1 n3 c2 0.047 f d2 d3 d4 d1 2cz12a4 n2 fu2 3a 2000 f/50v + c1 24v fu1 1a 直流直流 24v 交流交流 220v 如图电源输出电压为如图电源输出电压为24v, 24v, 电流为电流为1.8

13、a1.8a。变压器副绕。变压器副绕 组组n n3 3 的电压约为 的电压约为20v, c20v, c2 2起起 抑制高频干扰作用；抑制高频干扰作用； 副绕组副绕组n n2 2的电压为的电压为5.5v5.5v， 供照明指示灯用。直流供照明指示灯用。直流 24v24v电池的极性可任意接入。电池的极性可任意接入。 uo = uz =ui ur= ui irr ; ir = io + iz u i uz 设设ui一定，负载一定，负载rl变化变化 + uirl + c io uo + + u ir r dz iz 限流调压限流调压 稳压电路稳压电路 uoizirur uo uo izir uruo +

14、uirl + c io uo + + u ir r dz iz 限流调压限流调压 稳压电路稳压电路 原理原理: : ir=iz+io uo= uz= ui ur= ui irr 电源电压电源电压 uiuoiziruruo 电源电压电源电压 ui uo iziruruo u i uz + uirl + c io uo + + u ir r dz iz uz = uo (2) izm= (1.5 3) iom (3) ui = (2 3) uo + uirl + c io uo + + u ir r dz iz 由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。

15、uo rf r2 r1 + + + rl + uz r dz +u uo rf r2 r1 + + + rl r dz + uz +u 反相输入恒压源反相输入恒压源同相输入恒压源同相输入恒压源 z f o 1 u r r u z f o )(1 1 u r r u 改变改变 rf 即可调节恒压源的输出电压。即可调节恒压源的输出电压。 ui t r2uz rl uo + r3 + + + ub + dz + uf + r1 1 r 1 r 调整调整 元件元件 比较比较 放大放大 基准基准 电压电压 取样取样 电路电路 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电

16、压uo 升高时，有升高时，有 如下稳压过程：如下稳压过程： o 21 2 1 f u rr rr uu z uu )( fzuob uuau uo uf ub uo ic uce 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。 ui t r2uz rluo + r3+ + + ub + dz + uf + r1 1 r 1 r zbo u) rr r (1uu 2 1 1 ui t r2uz rl uo + r3 + + + ub + dz + uf + r1 1 r 1 r 单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性

17、高可靠性高, ,使用灵活使用灵活, , 价格低廉等优点。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。故称之为三端集成稳压器。 1.1.分类分类 两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值 三三 端端 稳稳 压压 器器 输出固定电压输出固定电压 输出正电压输出正电压 78xx 78xx 输出负电压输出负电压 79xx 79xx （1. 25 37 v 1. 25 37 v 连续可调）连续可调） w7800w7800系列稳压器外形系列稳压器外形 11输入端输入端 3 3 公共端公共端 2 2 输出端输出

18、端 w7900w7900系列稳压器外形系列稳压器外形 1 1 公共端公共端 3 3输入端输入端 2 2 输出端输出端 输出电流超过输出电流超过 1. 5 a（加散热器）（加散热器） 不需要外接元件不需要外接元件 内部有过热保护内部有过热保护 内部有过流保护内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为输出电压容差为4% 5v、6v、 9v、12v 、 15v、 18v、 24v等等 。 ( ( 反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波 动对稳压电路的影响。动对稳压电路的影响。 0 0 o 100 oo t i i u % u uu s ( ( 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出 电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。 0 0 o o i %100 i