第九章直流穩(wěn)壓電源

1、第九章 直流穩(wěn)壓電源9.1 單相半波整流電路單相半波整流電路9.2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路9.3 濾波電路濾波電路9.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路電源變壓器整流器濾波器穩(wěn)壓器u1u2U3U4UOu1tu2tU3tU4ttUO圖9.1 直流穩(wěn)壓電源組成方框圖1 電路組成及工作原理電路組成及工作原理 圖3.2是單相半波整流電路，它由整流變壓器T、整流二極管V及負載RL組成。 單相半波整流電路及電壓、電流的波形如圖3.3所示,即 )2(0)0(sin22tuttUuoo9.1 單相半波整流電路單相半波整流電路圖9.2 單相半波整流電路ab+u2u1uViVuoRLTV圖9.3單相半波整流電路電壓與

2、 電流的波形Otu2OtuoOtiVOtuVU22 2 整流電路的主要技術指標整流電路的主要技術指標 1. 輸出電壓平均值輸出電壓平均值 在圖7.5所示波形電路中，負載上得到的整流電壓是單方向的，但其大小是變化的，是一個單向脈動的電壓，由此可求出其平均電壓值為222045. 02)(sin221UUttdUUo 2.流過二極管的平均電流流過二極管的平均電流iv由于流過負載的電流就等于流過二極管的電流，所以LLooRURUIiv245. 0 3. 二極管承受的最高反向電壓二極管承受的最高反向電壓URM 在二極管不導通期間，承受反壓的最大值就是變壓器次級電壓u2的最大值，即 22UURM9.2 單

3、相橋式整流電路單相橋式整流電路圖9.4 單相橋式整流電路組成b+u2uoRLTV1V2V3V4(a)ai1i2圖9.4 單相橋式整流電路組成TRLV1V2V4V3(b)圖9.4 單相橋式整流電路組成T(c)圖9.4 單相橋式整流電路組成T(d)圖9.5 單相橋式整流電路 電壓與電流波形Otu2OtuoOtiVtuV(V1、 V2)O229 . 045. 02UUUo（2）直流電流Io。橋式整流電路通過負載電阻的直 流電流也增加一倍，即 LLooRURUI29 . 0（3）二極管的平均電流iV。因為每兩個二極管串聯(lián)輪換導通半個周期，因此，每個二極管中流過的平均電流只有負載電流的一半，即LooVR

4、UIi45. 021（4）二極管承受的最高反向電壓URM。由圖9.4（a）可以看出，當V1和V3導通時，如果忽略二極管正向壓降，此時，V2和V4的陰極接近于a點，陽極接近于b點，二極管由于承受反壓而截止，其最高反壓為u2的峰值，即9.3 濾波電路圖9.6 單相半波整流電容濾波電路Tu1u2i充CUCRLi放uoVio圖9.7 電容濾波原理及輸出波形u1u2RLuoLIo全波）半波）(2 . 1(22UUUUoo其中T為交流電源電壓的周期。圖9.8 帶電感濾波器的橋式整流電路圖u1u2RLuoLIo（2）輸出電壓平均值Uo。一般小于全波整流電路輸出電壓的平均值，如果忽略電感線圈的銅阻，則Uo0.

5、9U2。雖然電感濾波電路對整流二極管沒有電流沖擊，但為了使L值大，多用鐵芯電感，但體積大、笨重，且輸出電壓的平均值Uo較低。 （3）復式濾波電路。為了進一步減小輸出電壓的脈動程度，可以用電容和鐵芯電感組成各種形式的復式濾波電路。電感型LC濾波電路如圖9.9所示。整流輸出電壓中的交流成分絕大部分降落在電感上，電容C又對交流接近于短路，故輸出電壓中交流成分很少，幾乎是一個平滑圖 9.9 橋式整流電感型LC濾波電路u1u2RLuoLC的直流電壓。由于整流后先經(jīng)電感L濾波，總特性與電感濾波電路相近，故稱為電感型LC濾波電路，若將電容C平移到電感L之前，則為電容型LC濾波電路。（4）型濾波電路。圖9.1

6、0所示為LC型濾波電路。整流輸出電壓先經(jīng)電容C1，濾除了交流成分后，再經(jīng)電感L上濾波電容C2上的交流成分極少，因此輸出電路幾乎是平直的直流電壓。但由于鐵芯電感體積大、笨重、成本高、使用不便。因此，在負載電流不太大而要求輸出脈動很小的場合，可將鐵芯電感換成電阻，即RC型濾波電路。電阻R對交流和直流成分均產(chǎn)生壓降，故會使輸出電壓下降，但只要RL1/(C2)，電容C1濾波后的輸出電壓絕大多數(shù)降在電阻RL上。RL愈大，C2愈大，濾波效果愈好。圖9.10 型濾波電路 （a）LC型濾波電路;（b）RC型濾波電路 u1u2RLuoLC2(a)C1圖9.10 型濾波電路 （a）LC型濾波電路;（b）RC型濾波

7、電路C1C2RLR(b)9.4 穩(wěn)壓電路圖9.11 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的直流電源電路u1u2RLUoIRCUiVIZILUZRRRIIIZZoUUUiUIIUUUZLRRio反之亦然。（2）設電網(wǎng)電壓不變，當負載電阻RL阻值增大時，IL減小，限流電阻R上壓降UR將會減小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以導致Uo升高，即UZ升高，這樣必然使IZ顯著增加。由于流過限流電阻R的電流為IR=IZ+IL，這樣可以使流過R上的電流基本不變，導致壓降UR基本不變，則Uo也就保持不變。 ZoZUUURIIIRLLIUUUIIRRiZZLR)(反之亦然。 在實際使用中,這兩個過程是同時存在的，而兩種調(diào)整也同樣存在。因而

8、無論電網(wǎng)電壓波動或負載變化，都能起到穩(wěn)壓作用。 2.穩(wěn)壓電路參數(shù)確定穩(wěn)壓電路參數(shù)確定 （1）限流電阻的計算。穩(wěn)壓電路要輸出穩(wěn)定電壓，必須保證穩(wěn)壓管正常工作。因此必須根據(jù)電網(wǎng)電壓和負載電阻RL的變化范圍,正確地選擇限流電阻R的大小。從兩個極限情況考慮，則有 當Ui為最小值，Io達到最大值時，即 Ui=Uimin，Io=Iomax,這時IR=(Uimin-UZ)/R。 則IZ=IR-Iomax為最小值。為了讓穩(wěn)壓管進入穩(wěn)壓區(qū)，此時IZ值應大于IZmin， 即IZ=(Uimin-UZ)/R-IomaxIZmin,則 當Ui達最大值，Io達最小值時，Ui=Uimax， Io=Iomin,這時IR=(U

9、imax-UZ)/R，則IZ=IR-Iomin為最大值。為了保證穩(wěn)壓管安全工作，此時IZ值應小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R-IominIZmax，則maxminoZZiIIUURomixZZimanIIUUR所以限流電阻R的取值范圍為omixZZimanoZZiIIUURIIUUmaxmin在此范圍內(nèi)選一個電阻標準系列中的規(guī)格電阻。 （2）確立穩(wěn)壓管參數(shù)。一般取oioZoZUUIIUU) 32() 35 . 1 (maxmaxR4V1V2R3UZV3UiR1RpR2R pRLUo(a)R p圖9.12 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 （a）分立元件的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路;（b）運算放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖9.12 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 （a）分立元件的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路;（b）運算放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1 kUiUZ=5 VA10 kUo10 kRwV1(b)78XX13223INOUTGND312IN132 OUTGND79XXIN132 OUTGNDINOUTGND312GNDOUTINGNDOUT132IN1132圖9.13 三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及管腳排列1W31732調(diào)整輸出輸入1W33732調(diào)整輸出輸入 圖9.14 CW317和CW337外形圖26