電工與電子技術(shù)B第十二章第二版

第

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章直流穩(wěn)壓電源12.1整流電路12.2濾波器12.3直流穩(wěn)壓電源濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu

下圖是半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖,它表示把交流電變換為直流電的過(guò)程。圖中各環(huán)節(jié)的功能如下：1.整流變壓器將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。2.整流電路將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。

整流電路中最常用的是單相橋式整流電路它由四個(gè)二極管

D1D4

接成電橋的形式構(gòu)成。12.1整流電路RLioD4D3D2D1~+u+uo3.濾波器：

減小整流電壓的脈動(dòng)程度。4.穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定。為符合整流需要的電壓。RLio工作原理：

在u的正半周，D1和D3導(dǎo)通，D2和D4截止(相當(dāng)于開路)電流的通路如圖中紅色箭頭所示。D4D3D2D1~+u+uo+–RLD4D3D2ioD1

在u的負(fù)半周，D2和D4導(dǎo)通，D1和D3截止(相當(dāng)于開路)，電流的通路如圖中綠色箭頭所示。~+u+uo+–

在一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)電阻的電流方向相同，在負(fù)載上得到的是全波整流電壓uo。totototo2323Im2233uD1uD3uD4uD2uOuuDiO

由于二極管的正向壓降很小，因此可認(rèn)為uO的波形和u的正半波是相同的。輸出電壓的平均值為式中U是變壓器二次電壓u的有效值。

截止管所承受的最高反向電壓為下圖是單相橋式整流電路的簡(jiǎn)化畫法+uoRLio~+u

[例1]

已知負(fù)載電阻RL=80，負(fù)載電壓UO=110V。今采用單相橋式整流電路，交流電源電壓為380V。(1)如何選用晶體二極管？(2)求整流變壓器的變比及容量。[解](1)負(fù)載電流每個(gè)二極管通過(guò)的平均電流變壓器二次側(cè)電壓的有效值為考慮到變壓器二次繞組及管子上的壓降，變壓器二次側(cè)的電壓大約要高出10%，即1221.1=134V。于是因此可選用2CZ55E晶體二極管，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。(2)變壓器的變比及容量變壓器的變比變壓器二次側(cè)電流的有效值為變壓器的容量為可選用BK300(300V·A)，380/134V的變壓器。返回電容充電電容放電二極管導(dǎo)通時(shí)給電容充電，二極管截止時(shí)電容向負(fù)載放電；12.2.1電容濾波器(C濾波器)電容濾波器的組成和工作原理，如下圖所示。RLD1D4D3D2ioC濾波后輸出電壓uo的波形變得平緩，平均值提高。12.2濾波器~+uo=uc+u經(jīng)C

濾波后uO的波形tuOtt't

tO2

可見放電時(shí)間常數(shù)

=RLC越大，脈動(dòng)越小，輸出電壓平均值越高，一般要求式中T

是uO的周期。這時(shí)，UO1.2U

[例

1]

有一單相橋式電容濾波整流電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓UO=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。[解]

(1)選擇整流二極管流過(guò)二極管的電流取UO=1.2U，所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為二極管所承受的最高反向電壓

因此可選用2CZ52B型二極管，其最大整流電流為100mA，反向工作峰值電壓為50V。(2)選擇濾波電容器選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器。RLL

C~+u12.2.2電感電容濾波器(LC濾波器)

當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓的脈動(dòng)大為減小。頻率越高，電感越大，濾波效果越好，而后又經(jīng)過(guò)電容濾波，使輸出電壓更為平直。返回12.3直流穩(wěn)壓電源12.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI~+

引起電壓不穩(wěn)定的原因是交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化，下面分析在這兩種情況下的穩(wěn)壓作用。

(1)當(dāng)交流電源電壓增加而使整流輸出電壓UI隨著增加時(shí)，負(fù)載電壓Uo也要增加。Uo即為穩(wěn)壓管兩端的反向電壓。當(dāng)負(fù)載電壓Uo稍有增加時(shí)，穩(wěn)壓管的電流IZ就顯著增加，因此限流電阻R上的壓降增加，以抵償U(kuò)I的增加，從而使Uo保持近似不變。(2)當(dāng)電源電壓保持不變，而負(fù)載電流增大時(shí)，電阻R上的壓降增大，負(fù)載電壓Uo因而下降。只要Uo下降一點(diǎn)，穩(wěn)壓管電流IZ就顯著減小，使通過(guò)電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變，因此負(fù)載電壓Uo也就近似穩(wěn)定不變。選擇穩(wěn)壓管時(shí)一般取UZ=Uo，UI=(2~3)Uo[例1]有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，負(fù)載電阻RL

由開路變到3k，交流電壓經(jīng)整流濾波后得出UI=30V。今要求輸出直流電壓UO=12V，試選擇穩(wěn)壓管DZ。[解]

根據(jù)輸出電壓UO=12V的要求，負(fù)載電流最大值可選擇穩(wěn)壓管2CW60，其穩(wěn)定電壓UZ=(11.5~12.5)V，其穩(wěn)定電流IZ=5mA，最大穩(wěn)定電流IZM=19mA。12.3.2集成穩(wěn)壓電源

本節(jié)主要介紹W7800系列(輸出正電壓)和W7900系列(輸出負(fù)電壓)，它們的電路符號(hào)如下圖所示:W7800++231W790013_2_

這種穩(wěn)壓器只有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引出端，故也稱為三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列1為輸入端，2為輸出端，3為公共端；W7900系列3為輸入端，2為輸出端，1為公共端。W7800系列輸出固定的正電壓有5V，8V，12V，15V，18V，24V多種。例如W7812的輸出電壓為12

V。W7900系列輸出固定負(fù)電壓，其參數(shù)與W7800基本相同。

下圖給出了三端集成穩(wěn)壓器的接線方法，Ci用以抵消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。Ci一般在0.1~1F之間Co是為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。Co可取1F。Uo=12VW7812123Co++UiCi三端集成穩(wěn)壓器的幾種應(yīng)用電路：~24V~24V~220VW7815W7915132321++CC1000F1000FCi0.33FCi0.33FCO1FCO1F+15V15V(1)

同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電路(2)提高輸出電壓的電路輸出電壓UO=U+UZW78132CiCO

DZ+UO+UI+U+UZ(3)擴(kuò)大輸出電流的電路

可采用外接功率管T的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流。一般I3很小，可忽略不計(jì)，則可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UIIRIBIO設(shè)=10，UBE=0.3V，R=0.5，I2=1A，由上式可算出IC=4A，輸出電流IO=I2+