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1、(9-1),电子技术,第十九章 直流稳压电源,模拟电路部分,(9-2),第十九章 直流稳压电源,19.1 整流电路 19.2 滤波电路 19.3 稳 压 管 稳 压电路 19.4 串联型晶体管稳压电路 19.5 集成稳压电源,(9-3),电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,u1,u2,u3,u4,uo,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,
2、Tr,(9-5),19.1.1单相半波整流电路的工作原理,u2 0 时，二极管导通。,u1,u2,a,T,b,D,RL,uo,忽略二极管正向压降： uo=u2,u1,u2,a,T,b,D,RL,uo,u20时，二极管截止,输出电流为0。,uo=0,(9-6),(1) 电压 电 流波形：,u2,a,T,b,D,RL,uo,u1,(9-7),(2) 输出电压平均值（Uo）：,用周期的平均值说明 单相脉动电压的大小,又称为半波的直流分量,(9-8),（3）电流：,ID = IL,(4) 二极管上承受的最高电压：,u2,a,T,b,D,RL,u1,二极管电流与 负载电流相等,U0,(9-9),19.1
3、.2 单相桥式整流电路,桥式整流电路,u1,u2,T,D4,D2,D1,D3,u2正半周时电流通路,u0,RL,(9-10),桥式整流电路,u0,u1,u2,T,D4,D2,D1,D3,RL,u2负半周时电流通路,(9-11),D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RLD3B,u20 时,u20 时,D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RLD4A,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,经 过 整 流 以 后 输 出 的 是 直 流 脉 动 电 压,(9-12),桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,二极管承受的反向电压,二极管电流,输出电压的平均值,0.9
4、U2,I0,(9-13),几种常见的硅整流桥外形：,(9-14),滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。,交流 电压,脉动 直流电压,直流 电压,原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。,19.2 滤波电路,(9-15),电容滤波电路,(9-16),19.2.1 电容滤波电路,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,一、滤波原理,(9-17),1. RL未接入时(忽略整流电路内阻),设t1时刻接通电源,t1,充电结束,没有电容时的输出波形,a
5、,u1,u2,u1,b,D4,D2,D1,D3,RL,uo,S,C,+,(9-18),2. RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻),电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。,a,u1,u2,u1,b,D4,D2,D1,D3,RL,uo,S,C,+,(9-19),只有整流电路输出电压大于uo时，才有充电电流iD 。因此整流电路的输出电流是脉冲波。,整流电路的输出电流iD,a,u1,u2,u1,b,D4,D2,D1,D3,RL,uo,S,C,+,可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。,(9-20),电容充电时，电容电压滞后于u
6、2。,3. RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻),a,u1,u2,u1,b,D4,D2,D1,D3,RL,uo,S,C,+,(9-21),一般取,(T:电源电压的周期),(2) 流过二极管瞬时电流很大。,RLC 越大 Uo越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,故一般选管时，取,二、电容滤波电路的特点,(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。,RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大,(9-22),输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变,如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多。,结论：电容滤波电路适用于输出电压较高
7、，负载电流较小且负载变动不大的场合。,(3) 输出特性(外特性),近似估算:Uo=1.2U2,(9-23),19.2.2 电感滤波,电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。,电感滤波电路,u2,u1,RL,uo,(9-24),一、滤波原理,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。 对 交 流分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。,u2,u1,RL,L,uo,结论：电感滤波电路适用于输出电压较 低，负载电流变动 较 大的场合。,(9-25),19.2.3 其他形式的滤波电路,改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：,L-C 型滤波电路：在
8、电感滤波后面再接一电容。,RC 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。,LC 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路。,(9-26),一、 L-C 型滤波电路,u2,u1,L,uo,C,RL,uo1,电感线圈对交流电流具有阻抗，且谐波频率越高阻抗越大，从而减弱整流电压中的交流分量；而后又经过电容滤波，再一次滤掉交流分量,(9-27),二、LC 型滤波电路,u2,u1,L,uo,C2,RL,uo1,C1,显然， LC 型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输出电压。,(9-28),uo,R,u2,u1
9、,C1,C2,uo1,RL,三、 RC 型滤波电路,电阻R和电容C2配合，使脉动电压的交流分量较多的降在电阻两端，从而起到滤波作用，RC越大，滤波效果越好。,RC滤波器主要适用于负载电流较小而要求输出电压脉动很小的场合,(9-29),稳压管,稳压电路,开关型,稳压电路,线性,稳压电路,常用稳压电路,(小功率设备),电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前用的也比较多。,19.3 稳压电路,(9-30),u2,u1,C1,DZ,ui,RL,Io,19.3.1稳压管稳压电路,uo,(9-31),2、当电源电压保持不变，而负载电流增加时,uo,R,稳压管电路
10、,原理：1、当Ui增加引起Uo增加时,u2,u1,C1,DZ,ui,RL,Io,Iz,19.3.1稳压管稳压电路,(9-32),稳 压 管 的 选 取,稳压管稳压电路适用于负载电流较小的场合,(9-33),例题,有一稳压管稳压电路，输入交流电压U1为220V,50Hz的交流电，负载电阻为，经过整流滤波后得出，今要求输出直流电压，试选择稳压管，整流二极管及滤波电容,R,u2,u1,C1,DZ,ui,RL,Io,Iz,U0,(9-34),R,Io,例题,根据输出电压的要求，负载电流最大值为：,因此可以选择稳压管，其稳定电压为（.），稳定电流为,解：,（） 选 择 稳 压 管,u2,u1,C1,DZ
11、,ui,RL,Iz,U0,(9-35),因此可以选取二极管，其最大整流电流为，反相工作峰值电压为。,流过二极管的电流：,我们选取 .，所以变压器次级电压有效值,二极管所承受的最高反向电压,（） 选 择 整 流 二 极 管,(9-36),根据.，所以,选用u，耐压为的极性电容,（）选 择 滤 波 电 容 器,(9-37),19.4串联式稳压电源,稳压原理,当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时,(9-38),随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。 本
12、节主要介绍常用的W7800系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。 该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。,19.5集成稳压电源,(9-39),1端: 输入端 2端: 公共端 3端: 输出端,W7800系列稳压器外形,1端: 公共端 2端: 输入端 3端: 输出端,W7900系列稳压器外形,(9-40),注：型号后XX两位数字代表输出电压值,输出电压额定电压值有:,5V、9V、12V 、18V、 24V等 。,三端集成 稳压器,19.6.2 集成稳压电源的分类,(9-41),一、输出为固定电压的电路,19.6.2 应用电路,输出为
13、固定正压时的接法如图所示。,注意：输入与输出端之间的电压不得低于3V！,(9-42),二 、输出正负电压的电路,(9-43),UXX : 为W78XX固定输出电压 UO = UXX + UZ,三、提高输出电压的电路,(9-44),1、 整 流 电 路 组 成 及 原 理 单 相 半 波 整 流 电 路 单 相 桥 式 整 流 电 路 2、 滤 波 电 路 组 成 及 工 作 原 理,小 结,(9-45),整 流 电 路,U,0.45U,I0,u0,u,RL,0.9U,1/2I0,(9-46),电 容 滤 波 电 路,电 感 滤 波 电 路,LC 滤 波 电 路,LC- 型 滤 波 电 路,RC-型 滤 波 电 路,滤 波 电 路,滤 波 电 路,(9-47),稳压管稳压电路,原 理,应用：负载变动不大的场合,稳定由于交流电压及负载变化引起的输出电压波动,利用稳压管两端微小电压变化将导致通过稳压管电流较大的变化,作用,(9-48),Homework,自 己 设 计 一 个 输 出 电 压 为3 伏 ， 输 出 功 率2W 的 稳 压 电 源,注 意,变 压 器 的 选 取 ， 以 适 合2W 的 输 出 功 率 2. 整 流 、 滤 波 以及 稳压元件 参 数 的 选 取,
