汽车电工电子技术基础课件：直流稳压电源

直流稳压电源4-2直流稳压电源汽车蓄电池是直流电源，必须用直流电源对其进行充电；如果是交流电源，必须先将其转换为直流电源才能为蓄电池充电。直流稳压电源的作用就是把交流电转换成稳定的直流电，所以也称其为（AC/DC）变换器。直流稳压电路主要由整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图4-2-1所示。4-2直流稳压电源将交流电转换为直流电的过程称为整流，具有单向导电性的二极管是最常用的整流元件。一、整流电路1. 单相桥式整流电路单相桥式整流电路通常由一个降压变压器、四只整流二极管和一个负载组成，如图4-2-2所示。4-2直流稳压电源当

u2

为正半周时，设A

端为正，B端为负，则二极管VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电流通路如图4-2-2a中实线所示，RL

上的电流方向为由上向下，电压极性为上正下负。当u2为负半周时，设B

端为正，A

端为负，二极管VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流通路如图4-2-2a中虚线所示，RL

上的电流方向和电压极性与u2

正半周时相同。单相桥式整流电路负载上得到的脉动直流电压在一周内的平均值为UL=0.9U2单相桥式整流电路具有变压器利用率高、平均直流电压大和脉动小等优点，所以得到了广泛应用。4-2直流稳压电源2. 三相桥式整流电路一般的直流电源采用单相整流电路，较大容量的直流电源则采用三相整流电路。三相桥式整流电路如图4-2-3所示，电源变压器一次绕组接成△形，二次绕组接成形。VD1、VD2、VD3共阴极连接，VD4、VD5、VD6共阳极连接。4-2直流稳压电源三相桥式整流电路工作波形如图4-2-4所示。4-2直流稳压电源3.硅整流堆将硅整流器件按某种整流方式连接后封装成一体就制成硅整流堆，简称硅堆。采用硅整流堆构成整流电路占用线路板空间小，安装方便，可靠性好。硅整流堆器件品种较多，在内部结构上，低压小电流硅堆的整流二极管按半桥或全桥方式组合，简称桥堆，通常采用塑料或陶瓷封装；大电流硅堆则采用特殊工艺制造，通常采用金属封装，有的还直接带有散热器。常见硅堆外形如图4-2-5所示。4-2直流稳压电源1. 桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路如图4-2-6所示，滤波电容与负载并联（图中采用单相桥式整流电路的简化画法）。二、滤波电路4-2直流稳压电源2. 电感滤波电路电感滤波电路如图4-2-7所示，滤波电感与负载串联。4-2直流稳压电源当负载电流iL发生变化时，电感线圈两端要产生自感电动势来阻碍电流的变化，所以iL的脉动程度大为减弱，输出电压的波形变得较为平滑。电感滤波对整流二极管没有电流冲击。一般来说，感抗越大，滤波效果越好。为了增大L值，电感多用带铁芯的线圈，但其体积大，较笨重，成本高，输出电压也会降低，所以滤波电感常取几亨到几十亨。电感滤波主要用于大电流负载或电流经常变化的场合。有些整流电路负载是电动机线圈、继电器线圈等电感性负载，负载本身就能起到平滑脉动电流的作用，这时可以不必另加滤波电感。4-2直流稳压电源3. 复式滤波电路为了进一步提高滤波效果，可以将电容器和电感器（或电阻器）组合成复式滤波电路。（1）LC型滤波电路在电感滤波电路的基础上，再在RL上并联一个电容，便构成如图4-2-8所示的LC型滤波电路。脉动直流电经过电感L，交流成分被削弱，再经过电容滤波，将交流成分进一步滤除，就可以在负载上获得更加平滑的直流电压。LC型滤波电路带负载能力较强，在负载变化时，输出电压比较稳定。由于滤波电容接于电感之后，因此可使整流二极管免受浪涌电流的冲击。4-2直流稳压电源（2）LC-π型滤波电路在LC型滤波电路的输入端再并联一个电容，便构成LC-π型滤波电路，如图4-2-9所示。LC-π型滤波电路比LC型滤波电路的输出电压高，波形也更平滑，但带负载能力较差，仍存在浪涌电流对整流二极管的影响。为了减小浪涌电流，一般取C2>C1。4-2直流稳压电源（3）RC-π型滤波电路当负载电流较小时，常选用电阻R代替LC-π滤波电路中的电感L，构成RC-π型滤波电路，如图4-2-10所示。脉动电压中交流分量在电阻R上产生较大的压降，使输出电压中的交流成分减少，电阻R同时对直流分量也会产生直流压降，产生直流功率损耗，使输出直流电压降低。电阻R的值越大，滤波效果越好，但能量损耗也越大。4-2直流稳压电源交流电压经整流、滤波后已变成较为平滑的直流电，但常常会受电网电压波动或负载变化的影响，必须采用稳压措施，才能保证负载两端的电压基本不变。目前普遍应用的是集成稳压器，根据其工作方式可分为线性集成稳压器和开关集成稳压器两类。线性集成稳压器根据引脚数可分为三端式集成稳压器、四端式集成稳压器、多端式集成稳压器，其中三端式集成稳压器的应用最广。三、集成稳压器4-2直流稳压电源常用三端式集成稳压器有CW78××固定正电压输出、CW79××固定负电压输出系列等。CW7800型如图4-2-11a所示，如果要求输出电压可以调节，可选用CW117型（见图4-2-11b）、CW317型等三端可调式集成稳压器。4-2直流稳压电源CW7805型集成稳压器的基本应用电路如图4-2-12所示，其输出电压为+5V。4-2直流稳压电源CW117型集成稳压器电路的接法如图4-2-13所示，图中R、RP通常称为取样电阻，调节RP即可在允许范围内调节输出电压值。应用链接电动汽车中的整流器又称AC/DC变换器，其功能是将汽车交流发电机发出的交流电变换为稳定的直流电提供给用电设备使用或汽车蓄电池储存。配有整流器的整体式交流发电机电路原理如图4-2-14所示。整流器在汽车中的应用应用链接图4-2-14中，VD1～VD6组成三相桥式全波整流电路，当发电机工作时，定子绕组产生三相交流电动势，经整流后输出直流电压，向负载供电并向蓄电池充电。VD7、VD8、VD9三只小功率二极管和VD2、VD4、VD6组成的三相桥式整流电路，专门供应磁场电流。当接通点火开关SW时，蓄电池电流便经点火开关SW→充电指示灯→发电机端子D+→磁场绕组LF→调节器内部大功率晶体管→搭铁→蓄电池负极构成回路，此时充电指示灯亮，指示磁场电流接通并由蓄电池供电。当发动机起动后，随着发动机转速的升高，发电机D+端电压也随之升高，充电指示灯两端电位