《電工電子技術(shù)》學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)指導(dǎo)第13章

1、第 13 章 直流穩(wěn)壓電源一、要點(diǎn)和基本要求各種電子電路工作時(shí)都需要直流電源為其提供能量， 大部分設(shè)備的直流電源都是由工頻交流電源經(jīng)變換獲得。 而這一變換過(guò)程需要用到多種電子元件， 并由這些元件組成一些專(zhuān)用的處理電路。 了解組成這些電路的元件， 及這些電路的結(jié)構(gòu)和電路的工作原理， 對(duì)解決這類(lèi)電路出現(xiàn)的問(wèn)題是有重要的幫助的。 也可以應(yīng)用這些知識(shí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的直流電源，滿足我們的需要。（一）要點(diǎn)1. 直流穩(wěn)壓電源各部分的作用正弦交流電變換成穩(wěn)恒直流電需要四個(gè)過(guò)程， 電壓幅度變換、 將交變轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)、 減小脈動(dòng)程度、 減少負(fù)載大小及交流電源幅度變化對(duì)直流電壓的影響。了解各種將交變電壓轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)電

2、壓的電路。 掌握這些電路的結(jié)構(gòu)、 輸出與輸入電壓之間的關(guān)系；對(duì)組成電路器件的要求；各種電路的特點(diǎn)。3濾波電路了解濾波電路的組成及將脈動(dòng)直流電壓的脈動(dòng)成分減小的原理；掌握在什么負(fù)載條件下選擇什么樣的濾波電路； 包含有濾波電路的輸出電壓與輸入電壓之間是什么關(guān)系。4穩(wěn)壓電路（ 1）了解穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理；掌握如何組成穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路；會(huì)計(jì)算電路中元件參數(shù)并選擇適合的元件。（ 2）了解三端穩(wěn)壓器的特性，掌握三端穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路，會(huì)選擇電路中的輔助元件；了解三端穩(wěn)壓器的電壓、電流擴(kuò)展方法和具體擴(kuò)展電路。（二）基本要求1掌握三種常用的整流電路掌握單相半波、全波、橋式整流電路的結(jié)構(gòu)、會(huì)選擇電路中各元

3、件的參數(shù)。能根據(jù)負(fù)載要求設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的整流電路。2掌握常用的濾波電路掌握電容和電感濾波電路的結(jié)構(gòu)及適用的負(fù)載； 會(huì)計(jì)算電路中需要的電容器 和電感器的參數(shù)并能正確選擇實(shí)際元件。.掌握常用穩(wěn)壓電路的組成掌握穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路參數(shù)計(jì)算，會(huì)選擇電路元件；熟練掌握三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路組成及電路元件選擇。.掌握簡(jiǎn)單實(shí)際穩(wěn)壓電源的組成掌握簡(jiǎn)單直流穩(wěn)壓電源的組成，根據(jù)負(fù)載要求正確選擇變壓器、整流元件、 濾波元件、穩(wěn)壓元件。二、逐講講授內(nèi)容提要第31講單相半波整流電路，橋式整流電路，常用整流組合元件直流穩(wěn)壓電源的組成框圖及各部分的波形圖。單相半波整流電路(1)單相半波整流電路的整流原理：利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒄?/p>

4、弦交流變 換成單向脈動(dòng)直流。從波形圖反映。(2)輸出直流電壓與交流電壓之間的關(guān)系：輸出電壓平均值： U。1- o 2U2Sin t.d( t) 2U 0.45U2(3)負(fù)載電流及整流二極管電流負(fù)載電流平均化 I。匕 0.455RlRl整流二極管電流：Id I。(4)整流二極管截止時(shí)承受的反向電壓最大值：U DRM U 2m 2U 2橋式整流電路(1)橋式整流電路的整流原理：利用兩組二極管的單向?qū)щ娦?，將正弦交流正?負(fù)半周，變換成同一方向的單向脈動(dòng)直流。從波形圖反映。(2)輸出直流電壓與交流電壓之間的關(guān)系：輸出電壓平均值：Uo 1 0 2U 2 sin t.d( t) 2 2U 20.9U2(

5、3)負(fù)載電流及整流二極管電流負(fù)載電流平均值：I。 UL 0.92RlRl整流二極管電流：Id 1io 2(4)整流二極管截止時(shí)承受的反向電壓最大值:U drm U 2m 2U 2常用整流組合元件常用整流組合元件有半橋堆和全橋堆。半橋堆由兩只陰極連接在一起的二極管組成， 封裝在一個(gè)殼體內(nèi)。從兩個(gè)陽(yáng) 極和連接在一起的陰極引出三個(gè)電極。用于全波整流電路。全橋堆由四只二極管按橋式整流電路的方式連接， 封裝在一個(gè)殼體內(nèi)，引出 四個(gè)電極。用于橋式整流電路。第32講電容濾波電路，電感濾波電路，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電容濾波電路.電容濾波電路的結(jié)構(gòu)將容量較大的電解電容器與負(fù)載并聯(lián)就構(gòu)成了電容濾波電路。.電容濾波電路的

6、工作原理利用電容器的儲(chǔ)能原理，在脈動(dòng)直流電壓的上升階段對(duì)電容器充電， 并同時(shí) 向負(fù)載提供能量。在脈動(dòng)直流電壓的下降階段，利用電容器儲(chǔ)存的能量釋放，而 使負(fù)載兩端的電壓下降慢于脈動(dòng)直流電壓的下降，使負(fù)載兩端直流電壓的脈動(dòng)成 分減小，使負(fù)載的直流電壓變的平穩(wěn)。也可以從電容器的容抗，隨頻率增高而減小出發(fā)，它將對(duì)脈動(dòng)直流電壓的高 次諧波分量具有旁路作用，從而使負(fù)載兩端的電壓變的平滑。.電容濾波電路的特點(diǎn)(1)二極管的導(dǎo)通角減小，將通過(guò)較大的沖擊電流。(2)對(duì)半波整流電路，由于電容器的作用將使二極管反向截至?xí)r承受的反向電壓增大，其最大值出現(xiàn)在負(fù)載開(kāi)路的情況下，最高可達(dá)2U 2m。而對(duì)橋式整流電路的承受的

7、反向電壓沒(méi)有變化。所以選擇二極管的反向電壓時(shí)要根據(jù)情況適當(dāng)考慮。(3)外特性不好，適用于負(fù)載阻抗值較大和電壓值較高的情況。(4)輸出電壓及電容器參數(shù)的選擇：有電容器濾波的電路輸出電壓與副繞組電壓之間的關(guān)系為：半波整流電路： Uo U2橋式及全波整流電路： Uo 1.2U2電容器的選擇要求:1 電容器的選擇要求:1 RL (10 15)XC (10 15) (10 15)C (3 5) 半波整流：Uc 2U2m橋式、全波Uc U2m 2Rl電感濾波電路.電感濾波電路的結(jié)構(gòu)電感濾波電路，由一電感線圈串接在整流電路的輸出與負(fù)載之間構(gòu)成。.電感濾波的原理利用電感的磁場(chǎng)儲(chǔ)能原，當(dāng)電感線圈中流過(guò)的電流發(fā)生

8、變化時(shí)，線圈中要產(chǎn) 生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化。當(dāng)電流增加時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相反，自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增加同時(shí)將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)， 使電流增加緩慢；反之， 當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與電流的方向相同，自感電動(dòng)勢(shì)阻止電流的減 小，同時(shí)將能量釋放出來(lái)，使電流減小緩慢。因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓脈動(dòng)大 為減小。.電感濾波電路的特點(diǎn)電感濾波電路適合重負(fù)載的情況，負(fù)載電流越大，濾波效果越好。由于電感濾波電路二極管的導(dǎo)通時(shí)間比電容濾波長(zhǎng)的多，所以，二極管的沖擊電流很小。所以帶負(fù)載能力較強(qiáng)，外特性好。但是，電感元件體積較大，比較笨重。.電感濾波電路輸出電壓與副繞組電壓的關(guān)系電感濾波電路的輸出電壓

9、通常按經(jīng)驗(yàn)公式表示：U 0 0.9U2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路接在濾波電路之后與負(fù)載之間。由穩(wěn)壓二極管和限流電阻組成。限流電阻與穩(wěn)壓二極管用聯(lián)，負(fù)載與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)。.穩(wěn)壓原理當(dāng)電源電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，穩(wěn)壓二極管的端電壓也隨之發(fā)生波動(dòng)， 但穩(wěn)壓二極 管的電壓變化立即使其電流發(fā)生更大的變化。 如電壓增大，穩(wěn)壓二極管的電流增 加的更大，使限流電阻中的電流也隨之增大，該電流使電阻的電壓降增大。所以， 限流電阻承擔(dān)了穩(wěn)壓管電壓的增量， 而使穩(wěn)壓管的端電壓(負(fù)載電壓)基本保持 不變；而當(dāng)電壓降低時(shí)，穩(wěn)壓管的電流又降低的更多，使限流電阻的電流減小，其電壓降也減小，從而補(bǔ)償了穩(wěn)

10、壓管的端電壓(負(fù)載電壓) 。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)也會(huì)引起穩(wěn)壓管端電壓的變化， 從而使其電流發(fā)生更大的 變化，也就是限流電阻的電流發(fā)生更大的變化， 導(dǎo)致其端電壓變化，從而補(bǔ)償了 負(fù)載變化引起的輸出電壓變化。使輸出電壓得到了穩(wěn)定。.穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路元件參數(shù)選擇(1)穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓(工作電壓) Uz Ul等于負(fù)載電壓。(2)穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電流等于或大于 2倍負(fù)載最大電流。Izmax 2Lmax(3)穩(wěn)壓電路的輸入電壓(電容電壓)等于2-3倍的負(fù)載電壓。UC (23)Ul。(4)限流電阻根據(jù)輸入電壓最高、負(fù)載電流最小，保證穩(wěn)壓二極管電流不大于U C min U ZU C min U Z(U功率：

11、P (2 3) I Z I L maxC max U Z )RUcmax Uz I Z max I L min第33講13.7三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路三端穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)三端穩(wěn)壓器是將串聯(lián)式穩(wěn)壓電路集成到一塊芯片上的器件。有金屬封裝和塑料封裝等類(lèi)型。引出三個(gè)電極，分別是輸入、輸出、公共(或調(diào)整)電極。使用 時(shí)輸入和公共電極接濾波輸出電路；輸出與公共電極接負(fù)載。三端穩(wěn)壓器分為四類(lèi)，分別是：固定輸出正穩(wěn)壓器、固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器、可 調(diào)輸出正穩(wěn)壓器、可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器。78XX系列穩(wěn)壓器78XX系列穩(wěn)壓器是固定輸出電壓正穩(wěn)壓器。有(5V、6V、9V、12V、15V、 18V、24V)等多種

12、輸出電壓規(guī)格，以適合不同電壓要求的情況。78XX系列穩(wěn)壓器輸入電壓最高允許 35V。78XX系列穩(wěn)壓器有金屬封裝和塑料封裝 2種形式，塑料封裝功率在以下； 金屬封裝功率可達(dá)3W。在功率較大時(shí)需要使用散熱器。78XX和79XX系列穩(wěn)壓器應(yīng)用電路(1)輸出固定電壓的電路三端穩(wěn)壓器組成實(shí)際電路時(shí)通常需要附加一些電容器與其配合。在輸入端與公共端之間并聯(lián)一個(gè)容量較小的電容器，用來(lái)消除較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)。防止電路產(chǎn)生自激震蕩，接線不長(zhǎng)時(shí)可以不用。該電容器的電容量在() 之間。在輸出端與公共端之間并聯(lián)電容器，改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)。使瞬時(shí)增、減 負(fù)載時(shí)，不引起較大的輸出電壓變化，消除電路的高頻噪聲。(2)提高輸

13、出電壓的方法可通過(guò)在三端穩(wěn)壓器公共端與電路參考點(diǎn)之間串聯(lián)穩(wěn)壓二極管，或用電阻分壓電路提高三端穩(wěn)壓器公共電極電位的方法增大輸出電壓。對(duì)于串聯(lián)穩(wěn)壓二極管的情況，輸出電壓為：Ul Uxx Uz式中Uxx為三端 穩(wěn)壓器的輸出電壓；Uz為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓；Ul為輸出電壓。對(duì)于電阻分壓的情況，輸出電壓為：Ul Uxx R2I R2 (1 R2)Uxx R?IqRi式中：Uxx為三端穩(wěn)壓器的輸出電壓； 2為分壓電阻中的電流；Iq三端穩(wěn)壓器 公共端的電流。由于Iq 一般都很小所以忽略其影響的輸出電壓為：R2R2Ul (12)U xxRi改變兩個(gè)電阻的比值就可以改變輸出電壓。(3)擴(kuò)大輸出電流的方法可以采用在三

14、端穩(wěn)壓器輸入與輸出之間并聯(lián)晶體管的方法增大輸出電流。用三端穩(wěn)壓器的輸入電流通過(guò)一只電阻來(lái)控制晶體管的基極與發(fā)射極之間的電壓， 從而控制晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)，達(dá)到控制輸出電流的目的。當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)晶體 管的基極與發(fā)射極電壓較小晶體管不導(dǎo)通或?qū)ê苄。?負(fù)載電流主要由三端穩(wěn)壓 器提供。當(dāng)負(fù)載電流大到一定程度時(shí)晶體管導(dǎo)通開(kāi)始提供負(fù)載電流，負(fù)載電流越大晶體管的基極與發(fā)射極電壓就越大，晶體管導(dǎo)通越強(qiáng)負(fù)載電流中由晶體管提供 的電流就越多。這樣輸出電流將是三端穩(wěn)壓器輸出電流與晶體管輸出電流之和， 將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三端穩(wěn)壓器輸出電流。最大輸出電流將視晶體管的情況而定。U BEI C.I211 Ir IB 匪cIoI2IcR式中：I2三端穩(wěn)壓器輸出電流；I1三端穩(wěn)壓器輸入電流；Ib晶體管基極電流；Io電路的輸出電