直流穩(wěn)壓電源27963課件

第18章直流穩(wěn)壓電源18.2濾波器18.3直流穩(wěn)壓電源18.1整流電路本章要求：理解單相整流電路和濾波電路的工作原理及參數(shù)的計(jì)算;2.了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理;3.了解集成穩(wěn)壓電路的性能及應(yīng)用。第18章直流穩(wěn)壓電源第18章直流穩(wěn)壓電源小功率直流穩(wěn)壓電源的組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓18.1.1單相半波整流電路uDO2.工作原理Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)utOuoOu

正半周－－utOuDO2.工作原理Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；1.電路結(jié)構(gòu)uoOu

正半周

3.工作波形Va<Vb，二極管D截止。

u負(fù)半周－18.1.1單相半波整流電路4.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓URM(5)變壓器副邊電流有效值I18.1.2單相橋式整流電路2.工作原理Va>Vb，二極管D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)－uouDtt－uu

正半周18.1.2單相橋式整流電路2.工作原理3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)Va<Vb,二極管D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3

截止。uouDttuD1uD3－－uu

負(fù)半周4.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓URM(5)變壓器副邊電流有效值I18.1.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路的幾種形式解：變壓器副邊電壓有效值例1：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50,負(fù)載電壓Uo=100V,試求變壓器的變比和容量,并選擇二極管。流過每只二極管電流平均值每只二極管承受的最高反向電壓整流電流的平均值考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出5%~10%，即取

U=1.1111122V

I=1.11Io=21.11=2.2A

變壓器副邊電流有效值變壓器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA變壓器副邊電壓U

122V可選用二極管2CZ11C，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。例1：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量,并選擇二極管。

如果D2或D4接反則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時(shí)，情況與D2或D4接反類似，電源及D1或D3也將因電流過大而燒壞。18.1.3三相橋式整流電路2.工作原理在每一瞬間共陰極組中陽極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。1.電路三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形共陽極組共陰極組在t1~

t2

期間共陰極組中a點(diǎn)電位最高，D1導(dǎo)通；共陽極組中b點(diǎn)電位最低，D4導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uab。負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9在t3~

t4

期間共陰極組中b點(diǎn)電位最高，D3導(dǎo)通；共陽極組中c點(diǎn)電位最低，D6導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓ubC。負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo在t4~

t5

期間共陰極組中b點(diǎn)電位最高，D3導(dǎo)通；共陽極組中a點(diǎn)電位最低，D2導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uba。負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo2.工作原理結(jié)論：

在一個(gè)周期中，每個(gè)二極管只有三分之一的時(shí)間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為120°）。變壓器副邊電壓負(fù)載電壓負(fù)載兩端的電壓為線電壓。18.2濾波器

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波原理：濾波電路利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。方法:將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。+Cici=uC

18.2.1電容濾波器(C濾波器)2.工作原理

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通,電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。3.工作波形二極管承受的最高反向電壓為。1.電路結(jié)構(gòu)電路無濾波電容有濾波電容單相半波整流單相橋式整流單相全波整流截止二極管上的最高反向電壓UDRM(2)外特性曲線有電容濾波1.4U無電容濾波0.45UUooIO結(jié)論采用電容濾波時(shí)，輸出電壓受負(fù)載變化影響較大，即帶負(fù)載能力較差。因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場合。(3)流過二極管的瞬時(shí)電流很大選管時(shí)一般?。?/p>

IOM=2ID

RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短iD

的峰值電流越大。uotOiDtO例：有一單相橋式整流濾波電路，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。流過二極管的電流二極管承受的最高反向電壓變壓器副邊電壓的有效值解：1.選擇整流二極管IOM=100mAURWM=50V

可選用二極管2CZ52B例：有一單相橋式整流濾波電路，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。取RLC=5T/2已知RL=502.選擇濾波電容器可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器解：18.2.2電感電容濾波器(LC濾波器)1.電路結(jié)構(gòu)2.濾波原理對直流分量:XL=0,L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:f越高,XL越大,電壓大部分降在L上。因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)流過電感的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電勢阻礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動較小的場合，用于高頻時(shí)更為合適。18.2.3形濾波器形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。形RC濾波器

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動很小的場合。18.3直流穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電路的輸出電壓大小基本上與電網(wǎng)電壓、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化無關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實(shí)際上，它是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，也可以是一個(gè)獨(dú)立的電子部件。18.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR設(shè)UI一定，負(fù)載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZIRIz限流調(diào)壓1.電路RDZ穩(wěn)壓電路18.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZ設(shè)負(fù)載RL一定，UI變化UO

基本不變IRRIZIR1.電路UIUZ3.參數(shù)的選擇(1)UZ

=UO(2)IZM=(1.5~3)ICM(3)UI

=(2~3)UO(4)為保證穩(wěn)壓管安全工作為保證穩(wěn)壓管正常工作適用于輸出電壓固定、輸出電流不大、且負(fù)載變動不大的場合。跳磚18.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.電路組成與穩(wěn)壓原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路中。2.帶有運(yùn)放的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓取樣電路典型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)定精度不高,采用線性集成運(yùn)放作為比較放大器，以減小穩(wěn)壓電路輸出電壓的溫漂和提高輸出電壓穩(wěn)定精度。當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓UO

升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過程：穩(wěn)壓過程由電路圖可知UOUFUBUOICUCE由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍

輸出電壓18.3.3

集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1.固定式三端集成穩(wěn)壓器XX表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值,以V為單位。輸出電流：78LXX/79LXX

—輸出電流100mA78MXX/79MXX

—輸出電流500mA78XX/79XX

—輸出電流1.5A5V,6V,

9V,12V,15V,18V,24V等多種輸出電壓：型號命名W78XX

(輸出正電壓)系列W79XX(輸出負(fù)電壓)系列(1)W7800、W7900系列穩(wěn)壓器有金屬封裝和塑料封裝兩種(2)外形及引腳功能外形封裝和引腳功能圖使用時(shí)必須注意引腳功能，不能接錯，否則電路將不能正常工作，甚至損壞集成電路。(3)性能特點(diǎn)(W7800、W7900系列)輸出電流超過1.5A(加散熱器)不需要外接元件內(nèi)部有過熱保護(hù)內(nèi)部有過流保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)輸出電壓容差為4%跳磚三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器，因內(nèi)部有過熱、過流保護(hù)電路，因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。由于其具有體積小、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。(4)主要參數(shù)①電壓調(diào)整率SU(穩(wěn)壓系數(shù))

反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波動對穩(wěn)壓電路的影響。

②電流調(diào)整率SI

反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載能力。0.005~0.02%0.1~1.0%③

輸出電壓UO

⑥

最大輸