第9章 直流稳压电路

1、第9章 直流稳压电路 电子设备一般都需要直流电源供电，获得直电子设备一般都需要直流电源供电，获得直流电源的方法很多，如干电池、蓄电池、直流电流电源的方法很多，如干电池、蓄电池、直流电机等，但比较经济实用的办法是，把交流电源变机等，但比较经济实用的办法是，把交流电源变换成直流电源。稳压电源由电源变压器，整流电换成直流电源。稳压电源由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路等四部分组成路，滤波电路和稳压电路等四部分组成 。9.1.1 半波整流电路半波整流电路1.电路组成和工作原理电路组成和工作原理 9.1 整流电路20uu 0VDuLVDRuii20正半周时：正半周时：， 00u2uuVD00VD

2、ii负半周时：负半周时：，2.电路波形电路波形 9.1 整流电路9.1.1 半波整流电路半波整流电路3. 输出平均电压和平均电流输出平均电压和平均电流 4. 二极管参数二极管参数 9.1 整流电路9.1.1 半波整流电路半波整流电路20 2 0 2O45. 0)(d)sin(221)(d21UttUtuUL2O45. 0RUI2RM2UUL2OVD45. 0RUII5. 输出电压脉动系数输出电压脉动系数 9.1 整流电路9.1.1 半波整流电路半波整流电路tttUuo4cos1522cos32sin21122%157/22/222UUS1.电路组成和工作原理电路组成和工作原理 9.1.2 单相

3、全波整流电路单相全波整流电路 9.1 整流电路2u为正半周时，为正半周时，2u为负半周时，为负半周时，LR导通，导通，2VD1VD截止，截止，2VD到到0点；点；电流经电流经b点点导通，导通，截止，截止，1VDLR到到0点；点；电流经电流经a点点1VD2VD2. 电路波形电路波形 9.1 整流电路9.1.2 单相全波整流电路单相全波整流电路 9.1 整流电路9.1.2 单相全波整流电路单相全波整流电路 3. 输出平均电压和平均电流输出平均电压和平均电流 4. 二极管参数二极管参数 20 2 0 2O9 . 0)(d)sin(21)(d1UttUtuUL2O9 . 0RUI2RM22UUL2OV

4、D45. 021RUII9.1 整流电路9.1.2 单相全波整流电路单相全波整流电路 5. 输出电压脉动系数输出电压脉动系数 ttUuo4cos1542cos34222%067/22)3/(2422UUS9.1 整流电路9.1.3 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 1.电路组成和工作原理电路组成和工作原理 为正半周时，2u点点电流经bVDa3L1VDR止，、通，、4231VDVDVDVD为负半周时，2u点点电流经aVDb4L2VDR通，、止，、4231VDVDVDVD2. 电路波形电路波形 9.1.3 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 9.1 整流电路9.1.3 单相桥式整流电路单相桥式整流电

5、路 3. 输出平均电压和平均电流输出平均电压和平均电流 4. 二极管参数二极管参数 20 2 0 2O9 . 0)(d)sin(21)(d1UttUtuUL2O9 . 0RUI2RM2UUL2OVD45. 021RUII9.1 整流电路9.1.3 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 5. 输出电压脉动系数输出电压脉动系数 %67/22)3/(2422UUS9.1 整流电路例例9-1 有一电压为有一电压为110V，电阻为，电阻为55的直流负载，采的直流负载，采用单相桥式整流电路供电，试求变压器副绕组电压和电流用单相桥式整流电路供电，试求变压器副绕组电压和电流的有效值，并选择二极管。的有效值，并选择

6、二极管。9.1 整流电路解：解： 确定二极管参数确定二极管参数ARUIL25511000AIIVD1210 确定变压器参数确定变压器参数VUU1229 . 01109 . 002AIRURUILL22. 29 . 029 . 09 . 00022整流电路可以将交流电转换为脉动的直流电，在电镀整流电路可以将交流电转换为脉动的直流电，在电镀和蓄电池充电中可直接使用脉动直流电源，但许多电子设和蓄电池充电中可直接使用脉动直流电源，但许多电子设备需要平稳的直流电源，因此在整流电路后还需增加滤波备需要平稳的直流电源，因此在整流电路后还需增加滤波电路，滤波电路由电抗元件组成。电路，滤波电路由电抗元件组成。

7、9.2 滤波电路 从阻抗的角度来看，由于电抗元件对交流信号和直流从阻抗的角度来看，由于电抗元件对交流信号和直流信号的阻抗不同，与负载并联的电容对直流信号相当于开信号的阻抗不同，与负载并联的电容对直流信号相当于开路，而对交流信号阻抗很小，所以脉动直流电流中的绝大路，而对交流信号阻抗很小，所以脉动直流电流中的绝大部分交流分量从电容器上经过，而绝大部分直流分量从负部分交流分量从电容器上经过，而绝大部分直流分量从负载上经过，使负载两端的电压比较平滑；与负载串联的电载上经过，使负载两端的电压比较平滑；与负载串联的电感，对直流信号阻抗小，而对交流信号阻抗大，所以脉动感，对直流信号阻抗小，而对交流信号阻抗大

8、，所以脉动直流电压中的绝大部分交流分量降落在电感器上，而绝大直流电压中的绝大部分交流分量降落在电感器上，而绝大部分直流分量降落在负载电阻上，从而使负载两端的电压部分直流分量降落在负载电阻上，从而使负载两端的电压比较平滑比较平滑 。从能量角度来看，由于电抗元件有储能从能量角度来看，由于电抗元件有储能作用，与负载并联的电容器，在电源供给的电作用，与负载并联的电容器，在电源供给的电压升高时，它就把能量储存起来，而当电源电压升高时，它就把能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压较压降低时，就把能量释放出来，使负载电压较为平滑，即电容具有平波作用；与负载串联的为平滑，即电容具有平波

9、作用；与负载串联的电感，当电源供给的电流增加时，电感就把能电感，当电源供给的电流增加时，电感就把能量储存起来，而当电流减少时，又把能量释放量储存起来，而当电流减少时，又把能量释放出来，使负载电流较为平滑，即电感具有平波出来，使负载电流较为平滑，即电感具有平波作用。作用。 9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 1. 滤波原理滤波原理 9.2 滤波电路 导通，导通，工作在正半周，工作在正半周，2uCuu 21VD3VD2u当当时，二极管时，二极管对负载供电，另一方面对负载供电，另一方面电容两端电压沿电容两端电压沿AB段曲线上升。段曲线上升。且且、一方面一方面同时对电容器充电，同时

10、对电容器充电，时，时，2uuC1VD3VD当当电容两端电压沿电容两端电压沿BC曲线段下降。曲线段下降。、截止，电容通过负载电阻放电，截止，电容通过负载电阻放电，9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 1. 滤波原理滤波原理 时，二极管时，二极管到到D点后点后2uuC2VD4VD2VD4VD截止，电容沿截止，电容沿DE段曲线放电下降。段曲线放电下降。、电容两端电压沿电容两端电压沿CD曲线上升，曲线上升，导通，再次对电容充电，导通，再次对电容充电，、当电容两端电压下降到当电容两端电压下降到2. 电容滤波的特点电容滤波的特点 9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 加

11、了电容滤波后，输出电压的脉动成分降低了，输出加了电容滤波后，输出电压的脉动成分降低了，输出电压的平均值提高了。电压的平均值提高了。 放电时间常数越大，放电愈慢，放电时间常数越大，放电愈慢，成分也愈少。成分也愈少。则输出电压愈高，脉动则输出电压愈高，脉动流过二极管的瞬时电流很大。流过二极管的瞬时电流很大。 接入电容滤波后，整流二极管导通时间缩短了，造成接入电容滤波后，整流二极管导通时间缩短了，造成3. 电容滤波电路的输出电压电容滤波电路的输出电压 9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 20UU 半波整流电路输出电压半波整流电路输出电压 202 . 1 UU全波整流电路输出电压全

12、波整流电路输出电压4. 电容参数电容参数 9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 222UUCMTCRL)53(半波整流电路半波整流电路， 22UUCM2)53(TCRL，全波整流电路全波整流电路5. 变压器参数变压器参数 9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 02UU半波整流半波整流2 . 102UU 全波整流全波整流02)25 . 1 (II 6. 外特性外特性 9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 Uo 1.4Uo 0.9Uo 0 Io 不大的场合。不大的场合。电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，电容滤波电路的输出电压在负载变化

13、时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化9.2 滤波电路 9.2.1 电容滤波电路电容滤波电路 VU300mAI4000例例9-2某电子设备需要直流电压某电子设备需要直流电压，的直流电源，若采用桥式整流电容滤波电路，试求电源的直流电源，若采用桥式整流电容滤波电路，试求电源变压器副边电压，选择整流二极管及滤波电容器。变压器副边电压，选择整流二极管及滤波电容器。 解：解： 变压器副边电压变压器副边电压VUU252 . 102 选择二极管参数选择二极管参数mAIIVD200210VUUURM352 . 122029.2.1 电容滤波电路

14、电容滤波电路 9.2 滤波电路 FIUTRTRTRTCLLL5334 . 03002. 0222242)53(00VUVUCM352 . 12202 选择电容器参数选择电容器参数9.2.2 其它滤波电路其它滤波电路 1. 电感滤波电感滤波 (1) 电路组成电路组成 9.2 滤波电路 (2) 工作原理工作原理9.2 滤波电路 9.2.2 其它滤波电路其它滤波电路 1. 电感滤波电感滤波 由于通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产由于通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势阻碍电流变化，因而能起到平波作用。当生自感电动势阻碍电流变化，因而能起到平波作用。当电流增加时，反电势会抑制电流

15、的增加，同时将一部分电流增加时，反电势会抑制电流的增加，同时将一部分能量储存起来；反之，当电流减小时，反电势会抑制电能量储存起来；反之，当电流减小时，反电势会抑制电流减小，同时释放一部分能量，所以电感滤波能有效减流减小，同时释放一部分能量，所以电感滤波能有效减小输出电压的脉动程度。小输出电压的脉动程度。(3) 负载电压负载电压 9.2 滤波电路 9.2.2 其它滤波电路其它滤波电路 1. 电感滤波电感滤波 (2) 工作原理工作原理 线圈的电流发生变化时，要产生自感电动势阻碍电线圈的电流发生变化时，要产生自感电动势阻碍电流变化，因而能起到平波作用。当电流增加时，反电势流变化，因而能起到平波作用。

16、当电流增加时，反电势会抑制电流的增加，同时将一部分能量储存起来；反之，会抑制电流的增加，同时将一部分能量储存起来；反之，当电流减小时，反电势会抑制电流减小，同时释放一部当电流减小时，反电势会抑制电流减小，同时释放一部分能量。分能量。209 . 0 UU 2. 复合滤波电路复合滤波电路 9.2 滤波电路 9.2.2 其它滤波电路其它滤波电路 LC滤波电路和电感滤波电路和电感型滤波电路适用于负载电流型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。较大，要求输出电压脉动较小的场合。9.3.1 稳压管稳压管 1. 稳压管及其稳压作用稳压管及其稳压作用 9.3 稳压电路 特性来进行稳压。特性来

17、进行稳压。 使用时，稳压管工作在反向使用时，稳压管工作在反向击穿区，利用电流在很大范围内击穿区，利用电流在很大范围内变化而电压基本保持不变的这个变化而电压基本保持不变的这个2. 稳压管的主要参数稳压管的主要参数 9.3 稳压电路 9.3.1 稳压管稳压管 ZrZZZIUr：在稳压范围内：在稳压范围内(4) 动态电阻动态电阻MZI：稳压管的最大工作电流。：稳压管的最大工作电流。(3) 最大稳定电流最大稳定电流ZI：维持稳定电压的工作电流。：维持稳定电压的工作电流。(2) 稳定电流稳定电流ZU：即稳压管的反向击穿电压。：即稳压管的反向击穿电压。(1) 稳定电压稳定电压9.3.2 并联型稳压电路并联

18、型稳压电路 1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理 9.3 稳压电路 (1) 电网电压变化时的稳压过程电网电压变化时的稳压过程 ORRZZOIUUIIUUU(2) 负载变化时稳压过程负载变化时稳压过程 00UUIURRZL9.3.2 并联型稳压电路并联型稳压电路2. 元件参数的确定元件参数的确定 (1) 限流电阻参数的确定限流电阻参数的确定9.3 稳压电路 maxminZZZIIIminmaxmaxminLizLiIRUzUIIRUzUminmaxmaxminLziLziIIUzURIIUzU(2) 稳压管参数的确定稳压管参数的确定9.3.2 并联型稳压电路并联型稳压电路2. 元件参数的确定元件参数的确定 9.3 稳压电路 0)32(UUi0UUzmaxmax) 35 . 1 (LZII9.3 稳压电路 9.3.2 并联型稳压电路并联型稳压电路 的变化范围为的变化范围为LIVUZ5mAIZ5minmAIZ100maxIUV108mA300例例9-3已知已知，电压电压，输入，输入在在范围变化，范围变化，试确定限流电阻试确定限流电阻R的参数。的参数。9.3 稳压电路 9.3.2 并联型稳压电路并联型稳压电路解：解： maxzminLmaxZImin86