整流滤波课件

1、第九章 直流稳压电源 9.1 单相半波整流电路单相半波整流电路 9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 9.3 滤波电路滤波电路 9.4 稳压电路稳压电路 电源 变压器 整流器滤波器稳压器u1u2U3U4UO u1 t u2 t U3 t U4 tt UO 图9.1 直流稳压电源组成方框图 1 电路组成及工作原理电路组成及工作原理 图3.2是单相半波整流电路，它由整流变压器T、 整流二极管V及负载RL组成。 单相半波整流电路及电压、电流的波形如图3.3所 示,即 )2(0 )0(sin2 2 tu ttUu o o 9.1 单相半波整流电路单相半波整流电路 图9.2 单相半波整流电路 a b

2、 + u2 u1 uViV uo RL T V 图9.3单相半波整流电路电压与 电流的波形 Ot u 2 Ot u o Ot iV Ot u V U 2 2 2 整流电路的主要技术指标整流电路的主要技术指标 1. 输出电压平均值输出电压平均值 在图7.5所示波形电路中，负载上得到的整流电压是单方 向的，但其大小是变化的，是一个单向脉动的电压，由此可求 出其平均电压值为 2 2 2 0 45. 0 2 )(sin2 2 1 U U ttdUUo 2.流过二极管的平均电流流过二极管的平均电流iv 由于流过负载的电流就等于流过二极管的电流，所以 LL o o R U R U Iiv 2 45. 0

3、3. 二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压URM 在二极管不导通期间，承受反压的最大值就是变压 器次级电压u2的最大值，即 2 2UU RM 9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 图9.4 单相桥式整流电路组成 b + u2 uo RL T V1 V2 V3 V4 (a) a i1 i2 图9.4 单相桥式整流电路组成 T RL V1V2 V4V3 (b) 图9.4 单相桥式整流电路组成 T (c) 图9.4 单相桥式整流电路组成 T (d) 图9.5 单相桥式整流电路 电压与电流波形 Ot u2 Ot uo O t iV t uV (V1、 V2) O 22 9 . 045.

4、 02UUUo （2）直流电流Io。桥式整流电路通过负载电阻的直 流电流也增加一倍，即 LL o o R U R U I 2 9 . 0 （3）二极管的平均电流iV。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 L o oV R U Ii45. 0 2 1 （4）二极管承受的最高反向电压URM。由图9.4（a）可以看 出，当V1和V3导通时，如果忽略二极管正向压降，此时，V2 和V4的阴极接近于a点，阳极接近于b点，二极管由于承受反 压而截止，其最高反压为u2的峰值，即 9.3 滤波电路 图9.6 单相半波整流电容滤波电路 T u1u2 i充

5、 C UC RL i放 uo V io 图9.7 电容滤波原理及输出波形 u1 u2 RLuo L Io 全波） 半波） (2 . 1 ( 2 2 UU UU o o 其中T为交流电源电压的周期。 图9.8 带电感滤波器的桥式整流电路图 u1 u2 RLuo L Io （2）输出电压平均值Uo。一般小于全波整流电路输出电压的平 均值，如果忽略电感线圈的铜阻，则Uo0.9U2。虽然电感滤波电 路对整流二极管没有电流冲击，但为了使L值大，多用铁芯电感， 但体积大、笨重，且输出电压的平均值Uo较低。 （3）复式滤波电路。为了进一步减小输出电压的脉动程 度，可以用电容和铁芯电感组成各种形式的复式滤波电

6、路。电感 型LC滤波电路如图9.9所示。整流输出电压中的交流成分绝大部 分降落在电感上，电容C又对交流接近于短路，故输出电压中交 流成分很少，几乎是一个平滑 图 9.9 桥式整流电感型LC滤波电路 u1 u2 RLuo L C 的直流电压。由于整流后先经电感L滤波，总特性与电感 滤波电路相近，故称为电感型LC滤波电路，若将电容C平 移到电感L之前，则为电容型LC滤波电路。 （4）型滤波电路。图9.10所示为LC型滤波电路。整流输出 电压先经电容C1，滤除了交流成分后，再经电感L上滤波电容C2 上的交流成分极少，因此输出电路几乎是平直的直流电压。但 由于铁芯电感体积大、笨重、成本高、使用不便。因

7、此，在负 载电流不太大而要求输出脉动很小的场合，可将铁芯电感换成 电阻，即RC型滤波电路。电阻R对交流和直流成分均产生压 降，故会使输出电压下降，但只要RL1/(C2)，电容C1滤波后 的输出电压绝大多数降在电阻RL上。RL愈大，C2愈大，滤波效 果愈好。 图9.10 型滤波电路 （a）LC型滤波电路;（b）RC型滤波电路 u1 u2 RLuo L C2 (a) C1 图9.10 型滤波电路 （a）LC型滤波电路;（b）RC型滤波电路 C1 C2RL R (b) 9.4 稳压电路 图9.11 稳压管稳压的直流电源电路 u1 u2 RLUo IR C Ui V IZ IL UZ R RR III

8、 ZZo UUU i UIIUUU ZLRRio 反之亦然。 （2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大时，IL减小，限 流电阻R上压降UR将会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以导致Uo 升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻 R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基本不变，导 致压降UR基本不变，则Uo也就保持不变。 ZoZ UUU R III RLL IUUUIIR RiZZLR )( 反之亦然。 在实际使用中,这两个过程是同时存在的，而两种 调整也同样存在。因而无论电网电压波动或负载变化，都 能起到稳压作用。 2.稳压电路参数确定稳压电路参数确定

9、（1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，必须保 证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化 范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两个极限情况考虑，则有 当Ui为最小值，Io达到最大值时，即 Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。 则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此时IZ值 应大于IZmin， 即IZ=(Uimin-UZ)/R-IomaxIZmin,则 当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax， Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin为最大值。为了保 证稳压管安全工作

10、，此时IZ值应小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R- IominIZmax，则 max min oZ Zi II UU R omixZ Ziman II UU R 所以限流电阻R的取值范围为 omixZ Ziman oZ Zi II UU R II UU max min 在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。 （2）确立稳压管参数。一般取 oi oZoZ UU IIUU ) 32( ) 35 . 1 ( maxmax R4 V1 V2 R3 UZV3 Ui R1 Rp R2 R p RL Uo (a) R p 图9.12 串联型稳压电路 （a）分立元件的串联型稳压电路;（b）运

11、算放大器的串联型稳压电路 图9.12 串联型稳压电路 （a）分立元件的串联型稳压电路;（b）运算放大器的串联型稳压电路 1 k Ui UZ=5 V A 10 k Uo 10 k Rw V1 (b) 3.单片式三端集成稳压器单片式三端集成稳压器 单片式三端稳压器有输入端、输出端和公共端（接地）三个接线端子， 所需外接元件少，使用方便，工作可靠，所以应用较多。按输出电压是 否可调，三端集成稳压器可分为固定式和可调式两种。 1. 固定输出的三端稳压器固定输出的三端稳压器 1） 正电压输出稳压器 常用的三端固定正电压稳压器有7800系列，型号中的00两位数表示输 出电压的稳定值，分别为5、6、9、12

12、、15、18、 24 V。 例如, 7812的输 出电压为 12 V， 7805输出电压是5 V。 按输出电流大小不同，又分为: CW7800系列， 最大输出电流 11.5 A； CW78M00系列，最大输出电流0.5 A; CW78L00系 列， 最大输出电流100 mA左右。 7800系列三端稳压器的外部引脚如图9.13(a)所示，1脚为输 入端，2脚为输出端，3脚为公共端 2） 负电压输出稳压器 常用的三端固定负电压稳压器有7900系列， 型号中的00两 位数表示输出电压的稳定值，和7800系列相对应，分别为-5、 -6、 -9、 -12、 -15、 -18、 -24 V。 78XX 1

13、 3 2 2 3 IN OUT GND 3 12 IN132 OUT GND 79XX IN 132 OUTGND IN OUT GND 3 12 GND OUT INGND OUT 1 3 2 IN 1 1 3 2 图9.13 三端固定式集成稳压器外形及管脚排列 按输出电流不同，和7800系列一样，也分为CW7900系列、 CW79M00系列和 CW79L00系列。管脚图如图9.13（b）所示， 1脚为公共端， 2脚为输出端， 3脚为输入端。 2. 三端可调输出稳压器三端可调输出稳压器 前面介绍了78、 79系列集成稳压电路，这些都是固定输出的稳压电源。这 些在实用中不太方便。 实际应用中还

14、有可调的CW117、 CW217、 CW317、 CW337和CW337L系列。 图9.14(a)所示为正可调输出稳压器，图 9.14(b)为负可调输出稳压器。 三端可调集成稳压器的输出电压为1.25 V37V，输出电流可达1.5 A。 1 W317 32 调 整 输 出 输 入 1 W337 32 调 整 输 出 输 入 图9.14 CW317和CW337外形图 使用这种稳压器非常方便，只要在输出端接两个电阻，就可得到所 要求输出电压值，它的应用电路如图9.15所示，是可调输出稳压 源标准电路。 在图9.15 标准电路中，因CW117/217/317的基准电压为1.25 V， 这个电压在输出

15、端3和调整端1之间，输出电压只能从1.25 V上调。 输出电压表达式为 UO=1.25(1+ 上式中的第二项，即5010-6表示从CW117/217/317调整端流出 的经过电阻R2的电流为50A。它的变化很小，所以在R2阻值很小 时，可忽略第二项，即为 2 6 1 2 1050)R R R (b) W337 1 2 C1 UO C2 0.1 F 1 F UI R1 Rp 3.5 k 3 120 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用 1） 基本应用 图9.16是三端固定输出集成稳压器的基本应用电路。图中输入端电 容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，接线 不长时也可不用。输出端CO用以改善负载的瞬态响应，减少高频噪声。