《電工電子技術(shù)（第2版）》 課件 第10章 直流穩(wěn)壓電源

第10章直流穩(wěn)壓電源

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1）熟悉常用的各種單相整流電路的原理、負(fù)載電壓電流的波形及計(jì)算方法；了解濾波電路及穩(wěn)壓電路的作用；2）熟悉常用的集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)及應(yīng)用?！灸芰δ繕?biāo)】1）對(duì)直流穩(wěn)壓電路具有簡單的分析能力；2）能根據(jù)實(shí)際電路的要求選用合適的集成穩(wěn)壓器。目錄

10.1

二極管整理電路

10.2濾波電路

10.3穩(wěn)壓電路

10.1二極管整流電路1.單相半波整流電路

1）工作原理及參數(shù)計(jì)算下圖是單相半波整流電路。由整流變壓器Tr、整流元件VD（二極管）及負(fù)載電阻組成。單相半波整流電路

設(shè)變壓器二次側(cè)的電壓為：，由于二極管D具有單向?qū)щ娦?，則負(fù)載電阻上得到的整流電壓u0是大小變化的單向脈動(dòng)直流電壓，常用一個(gè)周期的平均值來表示，即：由此可得出流過負(fù)載電阻RL的整流電流i0的平均值：單相半波整流電路輸入輸出波形圖2）二極管的選擇二極管可根據(jù)兩個(gè)參數(shù)來選擇：一是通過二極管的電流ID。

ID=I0二是二極管截止時(shí)承受的最高反向電壓UDRM。2.單相全波整流電路

1）工作原理及參數(shù)計(jì)算

電路如圖所示，由一個(gè)具有中心抽頭的整流變壓器和兩只整流二極管組成，變壓器兩個(gè)副邊電壓相等，同名端如圖所示。a）電路圖b）波形圖單相全波整流電路及波形圖

設(shè)變壓器二次側(cè)半個(gè)繞組的電壓為，在u2的整個(gè)周期中，兩個(gè)二極管輪流導(dǎo)通、截止，使負(fù)載RL中都有電流通過，且方向不變。全波整流電路可以認(rèn)為是由兩個(gè)單相半波整流電路組合而成，其輸出電壓的平均值和輸出電流的平均值均為半波整流的兩倍，即2）二極管的選擇通過二極管的電流ID。ID=0.5IL

二極管截止時(shí)承受的最高反向電壓UDRM。3.單相橋式全波整流電路

1）工作原理及參數(shù)計(jì)算

為了克服單相半波整流和全波整流的缺點(diǎn)，現(xiàn)廣泛采用單相橋式整流電路。它由四個(gè)二極管接成電橋形式構(gòu)成。單相橋式整流電路

設(shè)電源變壓器二次側(cè)電壓，在u2的正半周時(shí)，電流io的通路是，這時(shí)負(fù)載電阻RL上得到一個(gè)半波電壓。單相橋式整流電路波形圖

在電壓u2的負(fù)半周時(shí)，電流io的通是，在負(fù)載電阻上得到一個(gè)方向不變的半波電壓。因此，當(dāng)變壓器二次側(cè)電壓u2變化一個(gè)周期時(shí)，在負(fù)載電阻RL上的電壓uo和電流io單向全波脈動(dòng)電壓和電流。為

2）二極管的選擇通過二極管的電流ID。ID=0.5Io

。二極管截止時(shí)承受的最高反向電壓UDRM

?！編追N常見的整流電路見表】10.2濾波電路1.電容濾波電路

電容濾波電路如圖所示，將合適容量的電容器與負(fù)載電阻RL并聯(lián)，負(fù)載電阻上就能得到較為平直的輸出電壓。電容濾波電路

電容濾波電路簡單，輸出電壓平均值uo較高，脈動(dòng)較小，但是輸出電壓隨負(fù)載電阻的變化有較大的變化，即外特性較差，且二極管中有較大的沖擊電流。因此，電容濾波電路一般適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小并且變化也較小的場(chǎng)合。

2.電感濾波電路

下圖所示電路是電感濾波電路，它是在整流電路的輸出端和負(fù)載電阻RL之間串聯(lián)一個(gè)電感量較大的鐵心線圈L

。主要適用于負(fù)載功率較大即負(fù)載電流很大的情況。

電感濾波電路

因?yàn)殡姼芯€圈對(duì)整流電流的交流分量具有阻抗，且諧波頻率愈高，阻抗愈大，所以它可以濾除整流電壓中的交流分量。ωL比RL大得愈多，則濾波效果愈好。電感濾波之后，利用電容再一次濾掉交流分量，可得到更為平直的直流輸出電壓。10.3穩(wěn)壓電路1.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)如圖所示:串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓過程表示如下：當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，穩(wěn)壓過程相反。2.集成穩(wěn)壓器1）三端集成穩(wěn)壓器的分類目前常見的三端集成穩(wěn)壓器按性能和用途可分為四類。（1）三端固定輸出正穩(wěn)壓器（2）三端固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器（3）三端可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器（4）三端可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器2）三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路（1）輸出固定電壓的穩(wěn)壓電路

是W78××系列三端集成穩(wěn)壓器輸出固定正電壓的穩(wěn)壓電路。輸入電壓接在l、3端，2、3端輸出固定的、且穩(wěn)定的直流電壓。根據(jù)負(fù)載的需要選擇不同型號(hào)的集成穩(wěn)壓器，如需要12V直流電壓時(shí)，可選用型號(hào)W7812穩(wěn)壓器。此外，還有W78××系列輸出固定負(fù)電壓穩(wěn)壓電路，其工作原理及電路的組成與W78××系列基本相同，如圖所示?！据敵龉潭妷旱姆€(wěn)壓電路圖】

W78××系列穩(wěn)壓電路W79××系列穩(wěn)壓電路（2）提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路

下圖所示電路能使輸出電壓高于固定電壓，圖中的UXX為W78××穩(wěn)壓器的固定輸出電壓數(shù)值，顯然有U0=UXX+UZ。

也可采用圖所示的電路提高輸出電壓，圖中R1、R2為外接電阻?？梢宰C明，當(dāng)IR1?IQ時(shí)，輸出電壓為。可以看出，改變外接電阻R1、R2可以提高輸出電壓。提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路（一）提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路（二）（3）輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路

如圖是由三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器LM317構(gòu)成的輸出電壓可以調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓電路，因此該穩(wěn)壓電路輸出電壓的可調(diào)范圍是1.2V<U0<35.2V：輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路（4）輸出正、負(fù)電壓的穩(wěn)壓電路

下圖是由W78××系列和W79××系列集成穩(wěn)壓器組成的同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的穩(wěn)壓電路。輸出正、負(fù)電壓的穩(wěn)壓電路3.開關(guān)型穩(wěn)壓電路1）開關(guān)型穩(wěn)壓電路的組成

開關(guān)型穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，它由六部分組成，其中取樣電路、比較放大電路、基準(zhǔn)電路在組成上及功能上都與普通的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路相同，不同的是增加了開關(guān)調(diào)整管、濾波電路和脈沖調(diào)制電路。開關(guān)型穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)框圖2）開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理

下圖所示為一個(gè)最簡單的開關(guān)型穩(wěn)壓電路的原理示意圖，電路的控制方式采用脈沖寬度調(diào)制式。脈沖調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電路

由采樣電路得到的采樣電壓uF與輸出電壓成正比，它與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并放大后得到uA，被送到比較器的反相輸入端。振蕩器產(chǎn)生的三角波信號(hào)ut加在比較器的同相輸入端。當(dāng)ut>uA時(shí)，比較器輸出高電平，即uB=+UOM

；當(dāng)ut<uA時(shí)，比較器輸出低電平，即：uB=-UOM

。

當(dāng)uB為高電平時(shí)，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，此時(shí)發(fā)射極電流iE流過電感和負(fù)載電阻，一方面向負(fù)載提供輸出電壓，同時(shí)將能量儲(chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中。由于三極管T飽和導(dǎo)通，因此其發(fā)射極電位uE為：

uE=Ui-UCES。uE的極性為上正下負(fù)，則二極管D反向偏置而截止，此時(shí)不起作用。

當(dāng)uB為低電平時(shí)，調(diào)整