第十章 直流电源.ppt

1、10.1 概述 10.2 整流电路 10.3 滤波电路 10.4 稳压电路,第十章 直流电源,10.1 概述,第十章 直流电源,直流电源将220V的交流市电转换成平稳的直流电，即转换成接近理想的直流电压源,直流稳压电源的组成和功能,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,u2 0 时: 二极管导通 uL=u2,u20 时: 二极管截止 uD=u2,一、单相半波整流电路,第十章 直流电源,10.2 整流电路,IL= UL /RL =0.45 u2 / RL,2、输出电流平均值Io,1、输出电压平均值UL,单相半波整流电路主要参数：,整流电路,3、二极管承受的最高反向电压：,二、单相桥式整

2、流电路的工作原理,桥式整流电路,u2正半周时电流通路,组成：由四个二极管组成桥路,整流电路,桥式整流电路,u0,u2负半周时电流通路,二、单相桥式整流电路的工作原理,整流电路,u20 时,D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RLD3B,u20 时,D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RLD4A,输出是脉动的直流电压,桥式整流电路输出波形及二极管电压波形,整流电路的主要参数,整流电路,输出电压平均值：Uo=0.9u2,输出电流平均值: IL= Uo/RL =0.9 u2 / RL,流过二极管的平均电流：ID=Io/2,10%,滤波电路的结构特点: 电容与负载

3、RL 并联，或电感与负载RL串联,交流 电压,脉动 直流电压,直流 电压,滤波电路原理： 利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流) 不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份， 保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的,10.3 滤波电路,第十章 直流电源,以单相桥式整流电容滤波为例进行分析,一、滤波原理,10.3 滤波电路,第十章 直流电源,RL 未接入时(忽略整流电路内阻),滤波电路,RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻),滤波电路,电容滤波输出电压平均值估算,当RLC=(35)T/2 时：,滤波电路,U214V/50Hz，若要UO(AV)1.2 U2，在IO(A

4、V)100mA时， 求：C？,滤波电路,UO(AV) =141.2 =16.8V RL=168 (RLC=4T/2) C=2T/RL=40ms/16.8V=238F C的耐压：1.4141. 114 =21. 78V,C =250F/25V,RL接入(且RLC较大)时(考虑整流电路内阻),滤波电路,(2) 流过二极管瞬时电流很大,RLC 越大 Uo越高 负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短 iD峰值越大,二、电容滤波电路的特点,(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关,RLC越大 电容器放电越慢 Uo(平均值)越大,滤波电路,电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小 且负载变

5、动不大的场合,电流冲击增大，对整流管寿命不利,一、滤波原理,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在L上 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压,Uo=0.9U2,忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：,其他形式的滤波电路,1) 电感滤波,二、电感滤波的特点,优点:整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场合 缺点:电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰,其他形式的滤波电路,1) 电感滤波,10.4 稳压电路,第十章 直流电源,稳压的含义： 电网波动，输出电压基本稳定不变 负载变化，

6、输出电压基本稳定不变,主要讨论 线性稳压电路,基准电压,效率高,10.4 稳压电路,第十章 直流电源,二. 稳压管稳压电路,1. 稳压原理利用稳压管的反向击穿特性,稳压电路,输入电压变化,稳压管稳压电路,稳压过程,负载变化,稳压过程,稳压管稳压电路,2、限流电阻R的作用,UIUIminUImax、RLRLminRLmax 范围内,保证 IZIZminIzmax(稳压状态),稳压管稳压电路,稳压管稳压电路,1、带负载能力差 2、输出电压不可调,稳压管稳压电路的缺点,1、带负载能力差(稳压管稳压电路的IO变化范围太小) 原因:IZ的变化范围太小 解决办法：放大电流,电路工作条件：U I -U O

7、=UCES 保证T处于放大区(线性区),放大电路应选用：共集接法，以获得小RO、大Ri,串联式稳压电源,2、输出电压不可调,串联式稳压电源,在射极输出器前加一带有负反馈的放大器，调节反馈 系数即可调节放大倍数,习惯画法,串联式稳压电源,电路组成：基准源、调整管、比较放大、取样电路 基准源 ：R、DZ 调整管 ：T 比较放大：A 取样电路：R1、R2、R3,调整管 ：与负载串联,为负载提供足够的电流,比较放大：将基准电压与输出电压的取样之差放大,基准电压：提供稳定的参考电压 取样电路：取出输出电压UO的部分和基准电压相比较,串联反馈式稳压电路,因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度电压串联负反

8、馈，故称之为串联反馈式稳压电路,串联式稳压电源,稳压原理(实质)：电压负反馈,1、输入电压增加时,稳压过程,串联式稳压电源,2、负载电阻变小时,串联式稳压电源,输出电压范围,调节R2可以改变输出电压，,串联式稳压电源,已知A的IOmax=2mA,T的=30 1、求ILmax ？ 2、若要ILmax =1A，采用何措施?,60mA,复合管,串联式稳压电源,为了提高效率，可采用开关型稳压电源,损耗 (P=UCE IL) 大 电源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 较低,调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时:,分立元件组成的串联式稳压电源,串联式稳压电源,稳压原理,串联式稳压电源,输

9、出电压的调节范围,串联式稳压电源,比较环节为差动电路,串联式稳压电源,过流保护,限流型：当调整管的电流超过额定值时，对调整管的基极电流进行分流，使调整管发射极电流不至于过大。,当IO不超过额定值时，T2截止；当IO超过额定值时， T2导通，其集电极从T1的基极分流,Ro 为一小电阻，用于检测负载电流,串联反馈式稳压电路,为避免使用中输出短路或过载导致调整管因过流而烧坏，故需要快速保护措施，需要解决对输出电流的检测和对输出电流的控制,限流型过流保护,串联反馈式稳压电路,把串联型稳压电路及电压基准、过流、过热等保护电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三个引脚，就成了三端集成稳压器,三端集成稳压器,L 低功率 输出电流 100mA M 中功率 输出电流 500mA S 大功率 输出电流 1500mA,注：型号后XX两位数字代表输出电压额定值,三端集成 稳压器,1、集成稳压电源的分类,三端集成稳压器,一、输出固定电压,集成稳压器应用电路,输出为固定正压时的接法如图所示,Ci： 防自激电容，0.33F(1F) Co：滤高频噪声，1F(100F) D： 防Co对稳压器放电,二 、输出正负电压,集成稳压器应用电路,1整流电路（利用二极管的单向导电性） 半波整流：UL=0. 45U2 全波整流：UL=0.9U2 桥式整流：UL