单相整流滤波电路PPT

1、直流稳压电源,1 单相整流滤波电路 2 线性集成稳压器 3 开关集成稳压电源,引言,几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，通常都是由交流电网供电，因此需要把交流电变成稳定的直流电。直流稳压电源就是把交流电经过整流变成脉动的直流电，然后通过滤波稳压转换成稳定的直流电的仪器。它由整流电路、滤波电路和稳压电路3部分组成。,整流电路 整流电路的目的是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。这种单方向的脉动电压有很大的脉动成分。,滤波电路 滤波电路的功能是将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。它由电容、电感等储能元件

2、组成。,稳压电路 稳压电路的功能是采取一些措施，当市电电压或负载电流变化时，使输出的直流电压保持稳定。,交流 电源,负 载,220V,单向 脉动电压,合适的 交流电压,平滑 直流电压,稳定 直流电压,组成 框图,1.单相整流滤波电路,整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将交流电转换成单向脉动电压。 整流电路中基本上都包含了电源变压器，一方面是“变压”（大多情况下是进行“降压”，即将220V降为较低的交流电压）；另一方面是“隔离”，把电子设备与电网隔开。在小功率直流电源中，经常采用单相半波和单相桥式整流电路。,1.1 单相整流电路,一、半波整流电路,带有纯阻负载的单相半波整流电路如图所示，这

3、是一种最简单的整流电路。它由变压器Tr、整流二极管V及负载RL三部分组成。变压器Tr将220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低压；二极管V具有正向导通、反向截止的开关作用，所以将交流电变成了脉动的直流电，称为整流二极管；负载RL将电能转换成其他能量。,u2 0 时:,设,二极管导通，忽略二极管正向压降， uo=u2,u2 IDO =ULO/RL=0.45 U2/RL （2）D管的最大反向工作电压UR必须 大于二极管实际所承受的最大反 向峰值电压URM，即 UR URM =2SQR(2)U2,二极管的选择：,输出电压波动小，变压需中心抽头，绕制复杂，成本高，笨重。,电路特点：,1.2 滤波电

4、路,从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。为了减少脉动，就需要采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。,一、电容滤波,1. 电路和工作原理,在整流电路中， 把一个大电容C并接在负载电阻两端就构成了电容滤波电路， 其电路和工作波形如图所示。,电容 充电,电容 放电,RL,V1,V4,V3,V2,io,+ uo= uc ,+ u ,V导通时给C 充电,V截止时C 向RL放电,滤波后uo 的波形变得平缓,平均值提高。,RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻),

5、无滤波电容 时的波形,加入滤波电容 时的波形,u2上升, u2大于电容上的电压uc,u2对电容充电，uo= uc u2, , u2下降， u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电， uc按指数规律下降，时间常数 = RL C,只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。,二极管中的电流,经上述分析可知， 由于在二极管截止期间电容向负载电阻缓慢放电， 使得输出电压的脉动减小， 结果平滑了许多。 输出电压平均值也得到了提高。 显然RLC的值越大， 滤波效果越好， 当负载开路时（RL=）,为了取得良好的滤波效果， 一般取,式中， T为交流电源的

6、周期。 此时的输出电压平均值为 Uo1.2 U2,例 1.1 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f = 50 Hz,负载电阻RL = 40 ,要求直流输出电压UO = 20V, 选择整流二极管及滤波电容。,解:,选变压器,选二极管应满足:,IF (2 3) ID,可选: 2CZ55C(IF = 1 A， URM = 100 V)或1 A、100 V 整流桥,电流平均值:,承受最高反压：,2. 选滤波电容,可选： 1000 F, 耐压50 V 的电解电容,二、其他形式滤波,1. 电感滤波,整流后的输出电压：,直流分量被电感L 短路 交流分量主要降在L 上,电感越大，滤波效果越好,2. 型滤波,C

7、1、C2对交流容抗小,L 对交流感抗很大,负载电流小时,L,2 线性集成稳压器,并联型稳压电路调整管与负载并联,串联型稳压电路调整管与负载串联,2.1 串联型稳压电路的工作原理,UZ,UF,一、结构和稳压原理,稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定,二、输出电压的调节范围,2.2 三端固定集成稳压器,CW7800系列(正电源),CW7900系列(负电源),5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V,一、78、79系列的型号命名,输出电流,78L / 79L 输出电流100 mA,78M / 9M 输出电流500 mA,78 / 79 输出电流1.5 A,输出电压,例如:,CW7805

8、 输出5 V，最大电流1.5 A,CW78M05 输出5 V，最大电流0.5 A,CW78L05 输出5 V，最大电流0.1 A,封装,符号,塑料封装,金属封装,二、CW7800的内部结构和基本应用电路,内部 结构,基本应 用电路,防止输入端短路时C3 反向放电损坏稳压器,提高输出电压电路,静态电流 5 8 mA,要求,输出电压 UO U ,输出电压可 调稳压电路,(虚短),可产生小于U 的输出电压UO,输出正、负 电压的电路,恒流源电路,2.3 三端可调输出集成稳压器,一、典型产品型号命名,CW117/217/317系列（正电源）,CW137/237/337系列（负电源）,工作温度,CW11

9、7(137) -55 150C,CW217(237) -25 150C,CW317(337) 0 125C,基准电压,1. 25 V,输出电流,L型 输出电流100 mA,M型 输出电流500 mA,二、CW117内部结构和基本应用电路,内部 结构,外形 引脚,基本应 用电路,V1防止输入端短路时 C4反向放电损坏稳压器,V2防止输出端短路时C2通 过调整端放电损坏稳压器,UREF = 1.25 V,使UREF很稳定,R1 = UREF/ IQ =125 ,静态电流IQ(约10 mA)从输出端流出, RL开路时流过R1,R2 = 0 2.2 k 时，,120 ,I REF 50A,2.2 k,

10、UO = 1.25 24 V,0 30V连续 可调电路,当R2 = 0时，UO= 0V,UA= 1.25 V,3 开关集成稳压电源,线性稳压电路的缺点:,调整管管耗大 电源效率低(40% 60%),改进思路:,使调整管,截止(电流小),饱和(管压降小),开关稳压电路的优点:,效率高 （80% 90%）,体积小、重量轻,稳压范围宽,开关稳压电路的缺点:,电路复杂,对电网要求不高,对电子设备干扰较大,输出电压含较大纹波,一、 串联型开关稳压电路,3.1 开关稳压电源的基本工作原理,调整管,取样 电路,开关调整管控制,组成框图,滤波,频率固定的三角波,误差放大,续流,工作波形,=DUI, 占空比,脉

11、宽调制式 （PWM）,稳压原理,占空比,D = 50 %,当uF = UREF ,uA = 0,UO为预定标称值,二、 并联型开关稳压电路,高电平,低电平,3.2 集成开关稳压器及其应用,类型,单片脉宽调制式(外接开关功率管),单片集成开关稳压器,CW1524,CW4960/4962,一、CW1524/2524/3524（区别在于温度范围）,组成：,基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、 振荡器、触发器、输出功率管(2)、过热保护,最大输入电压：40 V,最高工作频率：100 kHz,每路输出电流：100 mA,内部基准电压：5 V(承受50 mA电流),取样电压,基准电压,输出 方波,定时电容,定时电阻,关闭, 控制脉宽,接扩流晶体 管C、E极,输入 电压,CW1524系列引脚排列,f0 = 1.15 / R5C2 = 19.2 kHz,+ 5V,2.5 V,2.5 V,+ 5 V,限流取样电阻(1 A),二、CW4960/4962,组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器 开关功率管(内接)、软启动电路、 过流限制、过热保护,功能：慢起动、过流保护、过热保护 占空比可调（0 100 %）,最大输入电压：50 V,输出电压：5.1 40 V连续可调,最高工作频率：100 kHz,额定输出电流：,CW4960 2.5 A (过流保护 3.0 4