第18章 直流稳压电源

第18章直流稳压电源18.2滤波器18.3直流稳压电源18.1整流电路教学内容了解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算；了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理；了解集成稳压电源的应用。教学要求重点单相整流电路、滤波电路和稳压管稳压电路的工作原理，串联型直流稳压电源的基本组成和工作原理，集成稳压器的应用。难点串联型直流稳压电源的基本组成和工作原理。学时数讲课3学时，习题1学时。半导体直流电源的原理方框图u1u2u3负载uO整流变压滤波稳压交流电源uIuItOu1tOu2tOu3tOuOtO整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压；整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压；滤波器：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要；稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。18.1整流电路⒈电路结构18.1.1

单相半波整流电路+--+++-RLDTr~uO-uabiO⒉工作原理

在u的正半周，Va>Vb

，设变压器二次侧电压为二极管D导通，uo=u

；

在u的负半周，Va<Vb

，二极管D截止，uo=0

。负载RL上得到的是半波整流电压uO

。18.1整流电路⒊工作波形uOuOOiOO⒋

单向脉动电压单方向的(极性一定)，但大小变化的，常用一个周期的平均值来说明其大小。⒌

参数计算⑴整流电压、电流的平均值缺点⑵整流二极管的选择

为了使用安全，二极管的反向工作峰值电压选得要比URM大一倍左右。①流过二极管的平均电流②二极管截止时承受的最高反向电压只利用了电源的半个周期，且整流电压的脉动较大。18.1整流电路⒉工作原理⒈电路结构18.1.2

单相桥式整流电路二极管D1、D3导通，D2、D4截止，uo=u。18.1整流电路+-~+-+-

在u的正半周，Va>Vb

，uOuOOiOO⒊工作波形18.1整流电路⒉工作原理⒈电路结构二极管D2、D4导通，D1、D3截止，uo=-u。+-~+-+-

在u的负半周，Va<Vb

，uOuOOiOO⒊工作波形18.1整流电路+-~+-+-+-uOuOOiOO导通导通导通导通⒋

参数计算⑴整流电压、电流的平均值18.1整流电路⑵整流二极管的选择①流过每个二极管的平均电流②二极管截止时承受的最高反向电压优点电源的整个周期得到了利用，且整流电压的脉动较半波整流小许多，因此单相桥式整流电路应用普遍，为提高稳定性，现已生产出集成硅桥堆。例1：已知负载电阻RL=80

，负载电压UO=110V。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为380V。⑴如何选用二极管？⑵求整流变压器的变比及容量。每个二极管通过的平均电流解：⑴负载电流变压器二次侧电压的有效值二极管截止时承受的最高反向电压(若考虑变压器二次侧绕组及管子上的压降)，则18.1整流电路⑵变压器的变比因此可选用2CZ55E二极管，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。变压器二次侧电流的有效值变压器的容量可选用BK300(300V·A)，380/134V的变压器。18.1整流电路18.2滤波器根据电容器的端电压在电路状态改变时不能跃变的特性，滤掉单向脉动电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

18.2.1

电容滤波器（C滤波器）⒈

电路结构⒉工作原理++-RLDTr~uO-uabC+单相半波整流滤波电路

u>uC时，二极管导通，电源一方面供电给负载，同时对电容器充电，uO=uC

。

u<uC时，二极管截止，电容器对负载RL放电，uC按指数规律下降，uO=uC

。⒊工作波形18.2滤波器uO=uCOuOO未接电容器D导通D导通D截止D截止++-RLDTr~uO-uabC+D截止D导通D导通D截止t=0时接入电容器⒋电容滤波电路的特点(T是电源交流电压的周期)⑴输出电压的脉动程度与输出电压的平均值UO及电容器的放电时间常数(τ=RLC)有关。RLC越大为了得到比较平直的输出电压，一般要求脉动就小电容器放电越缓慢18.2滤波器输出电压的平均值UO越大18.2滤波器⑵电流冲击uO=uCOD截止D导通D导通D截止t=0时接入电容器iDOD导通⑶外特性曲线

UOOIO电容滤波1.4U0.45U无电容滤波有电容滤波的外特性较差，即带负载能力差。通常取：Uo

=U（半波）

Uo=1.2U（全波）

由于在二极管导通期间iD

的平均值近似等于负载电流的平均值，而二极管的导通角小于，因此iD的峰值必然较大，产生电流冲击，容易使管子损坏。例：有一单相桥式电容滤波整流电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200

，要求直流输出电压UO=30V，选择整流二极管及滤波电容器。流过整流二极管的电流解：变压器二次侧电压的有效值18.2滤波器⑴选择整流二极管+-++-⑵选择滤波电容器可选用C=250

F，耐压为50V的极性电容器。可以选用二极管2CZ52B，其最大整流电流为0.1A，反向工作峰值电压为50V。整流二极管所承受的最高反向电压取则18.2滤波器18.2.2

电感电容滤波器（LC滤波器）

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的变化，因而使负载电流和负载电压的脉动大为减小。频率越高，电感越大，滤波效果越好。

18.2滤波器+-++-适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的场合，用于高频时更为合适。18.2.3

形滤波器⑴形LC滤波器

它的滤波效果比LC滤波器更好，输出电压的脉动更小，但整流二极管的冲击电流较大。18.2滤波器+-++-+18.2滤波器⑵形RC滤波器

主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。+-++-+18.3直流稳压电源

18.3.1

稳压二极管稳压电路工作原理：UO

=UZ

IR

=IO+IZ

UO=UI

－UR+-+-++-+-设负载RL一定，UI

变化UI↑→UO↓→

IZ↑↑→

IR↑→UO↑设UI一定，负载RL变化RL↓(IO↑)→IR↓→

UO↓→

IZ↓↓→UO↑→IR↑18.3.2

恒压源由稳压二极管稳压电路和运算放大器组成的恒压源。输出电压可调，并引入电压负反馈使输出电压更为稳定。18.3直流稳压电源-+++-RR1DZR2RLUORF+-UZ+UI反相输入恒压源-+++-RR1DZR2RLUORF+-UZ+UI同相输入恒压源⒈电路结构④调整环节：T组成，调整输出电压UO的大小。③比较放大电路：A组成，UF与UZ比较后放大。②基准电压环节：R3、DZ组成，UZ为基准电压。18.3.3

串联型稳压电路18.3直流稳压电源①取样电路：R1、R2组成，取样电压为+--++UZR3RL++--R2UF+-UOUIIOR1DZ+-UB+-UCETAUO↓串联电压负反馈⒉稳压原理18.3直流稳压电源UF↓UB↑IC↑UCE↓UO↑⒊输出电压及调压范围+--++UZR3RL++--R2UF+-UOUIIOR1DZ+-UB+-UCETA⒈

W7800系列及W7900系列特点W7800系列（输出正电压）

5V、8V、12V、15V、18V、24V等。W7900系列（输出负电压）

参数与W7800基本相同。18.3.4

集成稳压电源18.3直流稳压电源单片集成稳压电源具有体积小、可靠性高、使用灵活、价格低廉等优点。三端集成稳压器：只有输入端、输出端和公共端三个引出端。18.3直流稳压电源W7800系列稳压器接线图W7800+-CiCoUI+-UO123塑料封装123⒉三端集成稳压器的应用电路⑴提高输出电压的电路U××：为W78××稳压器的固定输出电压，为

UO=U××+UZW78××+-CiCoUI+-UO123+-U××+UZ-DZR⑵扩大输出电