第九章直流电源ppt课件

1、第九章直流电源第九章直流电源NoImageNoImage直流电源第九章第九章直流电源第九章直流电源改变电压值改变电压值通常为降压通常为降压交流变脉交流变脉动的直流动的直流减小脉动减小脉动1) 负载变化输出电压负载变化输出电压基本不变；基本不变；2) 电网电压变化输出电网电压变化输出电压基本不变。电压基本不变。 但是大多数情况下是将但是大多数情况下是将220V（或（或380V）50Hz的交流电的交流电转换为直流电。转换为直流电。半波整流半波整流全波整流全波整流 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动压波动10，且负载有一定的变化范围

2、。，且负载有一定的变化范围。 电子设备正常工作都需要直流电源供电。直流电可以电子设备正常工作都需要直流电源供电。直流电可以来自直流发电机、干电池、蓄电池等装置。来自直流发电机、干电池、蓄电池等装置。第九章直流电源第九章直流电源对整流电路要研究清楚以下问题：对整流电路要研究清楚以下问题：1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压高反向

3、工作电压 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为内阻为0。整流二极管的伏安特性：整流二极管的伏安特性：实际特性实际特性理想化特性理想化特性正向导通电压为正向导通电压为0，正向电阻为正向电阻为0。9.1整流电路整流电路第九章直流电源第九章直流电源一、工作原理一、工作原理u2的正半周，的正半周，D导通，导通， ADRLB，uO= u2 。 2u2uu2的负半周，的负半周，D截止，承受反向电压，为截止，承受反向电压，为u2； uO=0。9.1.1单相半波整流电路的分析方法单相半波整流电路的分析方法 及其基本参数及其基本参数优点：使用元件

4、少。优点：使用元件少。缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。第九章直流电源第九章直流电源二、输出电压平均值二、输出电压平均值 UO（AV）和负载电流的平均值和负载电流的平均值IL（AV）的估算的估算 已知变压器副边电压有效值为已知变压器副边电压有效值为U2) (d sin2212 0 O(AV)ttUUL2LO(AV)L(AV)45. 0RURUIL2L(AV)D(AV)45. 0RUII2maxR2UU2RL2F21 . 1 45. 01 . 1 UURUI22O(AV)45. 02UUU 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波

5、动范围为10，二极管的极限参数应满，二极管的极限参数应满足：足： 三、二极管的选择三、二极管的选择第九章直流电源第九章直流电源9.1.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路一、单向桥式整流一、单向桥式整流电路的组成电路的组成在实用电路中，多采用全在实用电路中，多采用全波整流电路，最常用的是波整流电路，最常用的是单向桥式整流电路单向桥式整流电路第九章直流电源第九章直流电源二、工作原理二、工作原理1. u2 0时，电流由时，电流由+流出，经流出，经D1、RL、D2流入流入-。2. u2 0时，电流由时，电流由-流出，经流出，经D3、RL、D4流入流入+。第九章直流电源第九章直流电源三、输出电压平均值三

6、、输出电压平均值 UO( (A V) ) 和输出电流的平均和输出电流的平均值值IO( (A V) ) 2202O(AV)9 . 022)(tdsin21UUtUU L2LAVOAVORU9 . 0RUI）（）（第九章直流电源第九章直流电源四、二极管的选择四、二极管的选择2maxR2UUL2L(AV)D(AV)45. 02RUII2RL2F21 . 1 45. 01 . 1 UURUI 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满，二极管的极限参数应满足：足： 第九章直流电源第九章直流电源滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点: 电容与负载电容与负载 RL 并联，并联

7、，或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压RLLRLC9.1.3滤波电路滤波电路滤波：滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。第九章直流电源第九章直流电源（1）工作原理）工作原理非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当充电 2Cuu 。放电，电容通过时，所有二极管均截止当放电CRRuuCLL2 1、电容滤波电路电容滤波电路充电充电放电速度与正弦放电速度与正弦波下降速度相似波下降速度相似按指数规律下降按指数规律下降一、电容滤波电路一、电容滤波电路滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。滤

8、波电容容量较大，一般采用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。第九章直流电源第九章直流电源考虑变压器和整流电路的内阻考虑变压器和整流电路的内阻 C 越大，越大， RL越大，越大， 放电放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。将越大，曲线越平滑，脉动越小。内阻使内阻使2Ouu 第九章直流电源第九章直流电源2 2、二极管的导通角、二极管的导通角导通角导通角的峰值放电DO(AV)LiURC 无滤波电容时无滤波电容时。 有滤波电容时有滤波电容时 ILmax ILmin（3）限流电阻的选择）限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损

9、坏。保证稳压管既稳压又不损坏。OIzrUURrS ZMmaxDZminDZZIIII且ZLmaxZinImminDZIIRUUI电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。LmaxZZinImIIUUR电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。ZMLminZaxImmaxDZIIRUUILminZMZaxImIIUUR为减小为减小Sr,取取值矛盾值矛盾!若求得若求得RminRmax，怎么办？，怎么办？第九章直流电源第九章直流电源讨论一讨论一：稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计依次选择

10、稳压管、依次选择稳压管、 UI、 R、 C、U2、二极管、二极管1. 输出电压、负载电流输出电压、负载电流稳压管稳压管2. 输出电压输出电压UI3. 输出电压、负载电流、稳压管电流、输出电压、负载电流、稳压管电流、 UI R4. UI 、 R 滤波电路的等效负载电阻滤波电路的等效负载电阻C5. UI U26. U2、 R中电流中电流整流二极管整流二极管 已知输出电压为已知输出电压为6V，负载电流为，负载电流为030mA。试求图示电。试求图示电路的参数。路的参数。第九章直流电源第九章直流电源9.3串联型稳压电路串联型稳压电路 稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路输出电流较小，输出电输出电流较小，

11、输出电压不可调。压不可调。 串联型稳压电路串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定；可在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定；可通过改变反馈网络的参数使输出电压可调。通过改变反馈网络的参数使输出电压可调。第九章直流电源第九章直流电源为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。稳压原理：电路引入稳压原理：电路引入，稳定输出电压。，稳定输出电压。OL)1 (IIBEZOUUU9.3.1串联型稳压电路的工作原理

12、串联型稳压电路的工作原理一、基本调整管电路一、基本调整管电路第九章直流电源第九章直流电源调整管的作用及如何提高稳压性能调整管的作用及如何提高稳压性能 不管什么原因引起不管什么原因引起UO变化，都将通过变化，都将通过UCE的调节的调节使使UO稳定，故称晶体管为调整管。稳定，故称晶体管为调整管。 若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。馈，即提高放大电路的放大倍数。CEIOUUU第九章直流电源第九章直流电源二、二、具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路（1）稳压原理：若由于某种原因使）稳压原理：若由于某种原

13、因使UO增大增大（2）输出电压的调节范围）输出电压的调节范围Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例运算电路运算电路则则 UO UN UB UO第九章直流电源第九章直流电源三、串联型稳压电路的基本组成及其作用三、串联型稳压电路的基本组成及其作用调整管调整管取样电阻取样电阻：是电路的核：是电路的核心，心，UCE随随UI和负载和负载产生变化以稳定产生变化以稳定UO。比较放大比较放大基准电压基准电压：是：是UO的的参考电压。参考电压。： 对对UO 的取样，与基准电压共同决定的取样，与基准电压共同决定UO 。：将：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定的取样电压与基准电压

14、比较后放大，决定电路的稳压性能。电路的稳压性能。第九章直流电源第九章直流电源四、串联型稳压电源中调整管的选择四、串联型稳压电源中调整管的选择IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM根据极限参数根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管！选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！第九章直流电源第九章直流电源五、串联型稳压电路的方框图五、串联型稳压电路的方框图 实用的串联型稳压电路至少包括调整管、基准电压电实用的串联型稳压电路至少包括

15、调整管、基准电压电路、取样电路、比较放大电路四个部分组成。此外为使电路、取样电路、比较放大电路四个部分组成。此外为使电路安全工作，还常在电路中加保护电路。路安全工作，还常在电路中加保护电路。图图10.5.3串联型稳压电路的方框图串联型稳压电路的方框图第九章直流电源第九章直流电源9.3.2 集成稳压器电路集成稳压器电路 从外形上看，集成串联型稳压电路有三个引脚，从外形上看，集成串联型稳压电路有三个引脚，分别为输入端、输出端和公共端，因而称为三端稳分别为输入端、输出端和公共端，因而称为三端稳压器。压器。固定式稳压电路：固定式稳压电路：W7800W7800、W7900W7900。可调式稳压电路：可调

16、式稳压电路：W117W117、W217W217、W317W317。第九章直流电源第九章直流电源一、一、W7800三端稳压器三端稳压器 稳定正电压稳定正电压输出电压有七个等级：输出电压有七个等级：5V、6V、9V、12V、15V、18V和和24V。如如W7805 ，输出，输出+5V；W7809 ，输出，输出+9V输出电流有三个等级：输出电流有三个等级：1.5A、0.5A（M）和）和0.1A（L）。）。如如W7805 ，输出，输出+5V；最大输出电流为；最大输出电流为1.5A；W78M05 ，输出，输出+5V；最大输出电流为；最大输出电流为0.5A；W78L05 ，输出，输出+5V；最大输出电流为

17、；最大输出电流为0.1A。W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压第九章直流电源第九章直流电源二、基本应用二、基本应用消除高频噪声消除高频噪声使使Co不通过不通过稳压器放电稳压器放电抵销长线电感效应，抵销长线电感效应，消除自激振荡消除自激振荡 将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。载电阻，构成串类型稳压电路。第九章直流电源第九章直流电源三、输出电流扩展电路三、输出电流扩展电路 为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。用射极输出器进行电流放大。)(1 (

18、ROLIII很小很小BEDOOUUUU三端稳压器的输出电压三端稳压器的输出电压若若UBE= UD，则，则OOUU二极管的作用：消除二极管的作用：消除UBE对对UO的影响。的影响。第九章直流电源第九章直流电源四、输出电压扩展电路四、输出电压扩展电路2WO12O)1 (RIURRUIW为几为几mA，UO与三端与三端稳压器参数有关。稳压器参数有关。隔离作用隔离作用O1321OO21321URRRRUURRRRR基准电压基准电压电路复杂电路复杂第九章直流电源第九章直流电源五、五、 基准电压源三端稳压器基准电压源三端稳压器 W117 W117 输出电压输出电压UREF1.25V，调整端电流只有几微安。，调整端电流只有几微安。REF12O)1 (URRU减小纹波电压减小纹波电压保护保护稳压器稳压器第九章直流电源第九章直流电源六、开关型稳压电路 1. 开关型稳压电源的特点开关型稳压电源的特点 线性稳压电源：线性稳压电源：结构简单，调节方便，输出电压结构简单，调节方便，输出电压稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，因而功耗大，效率低（因而功耗大，效率低（2049）；需加散热器，因而）；需加散热器，因而设备体积大，笨重，成本高。设备体积大，笨重，成本高。 若调整管工作在开关状态，则势必大大减小功耗，提高若调整