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1、1,10.1 小功率整流滤波电路,10.2 串联反馈式稳压电路,10 直流稳压电源,10.0 引言,2,引言,直流稳压电源的作用：,将交流电网电压转换为稳定的、大小合适的直流电压，为放大电路提供直流工作电源。,组成,各部分功能,变压器：,整流：,滤波：,稳压：,降压,滤除脉动,交流变脉动直流,进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带负载能力,3,10.1 小功率整流滤波电路,10.1.1 单相桥式整流电路,10.1.2 滤波电路,4,常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。,分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,整流原理：利用二极
2、管的单向导电性,10.1.1 单相桥式整流电路,5,2. 工作原理,1. 电路结构,D1、D3导通，D2、D4截止 ，,(1) v2的正半周，VaVb，,vL= v2,3. 工作波形,vD2 vD4,6,2. 工作原理,1. 电路结构,D1、D3导通，D2、D4截止 ，,(1) v2的正半周，VaVb，,(2) v2的负半周，VaVb，,D2、D4导通，D1、D3截止 ，,vL= v2,vL= -v2,3. 工作波形,vD2 vD4,vD1 vD3,7,8,1) 负载直流电压 VL和直流电流 IL,4. 参数计算,2) 纹波系数,9,3) 二极管平均电流ID,4) 二极管最大反向电压VRM,4
3、. 参数计算,整流元件的选择：,10,例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压VL=100V，试求变压器的变比，并选择整流二极管。,变压器副边电压,选用的二极管应满足最大整流电流IF 1A，反向工作峰值电压VRM172V。,解：,变比,平均整流电流,最大反向电压,11,例：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形；如果D2 或D4 接反，后果如何？,解：当D2或D4断开后,v2正半周时，D1、D3导通， D4截止，负载电压vL= v2 ； v2负半周时，负载中无电流通过，负载电压vL =0。,单相半波整流电路,12,正半周
4、时，二极管D1、D2导通，电流经D1、D2而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D2将被烧坏。,如果D2或D4接反,13,几种滤波电路,10.1.2 滤波电路,（a）电容滤波电路,（b）电感电容滤波电路（倒L型）,（c）型滤波电路,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。,14,1. 电容滤波电路,1) 空载时,v2通过D1、D3向电容充电,v2的正半周，,v2的负半周，,v2通过D2、D4向电容充电,C= RintC,充电时间常数为：,vC,15,2) 负载时,电容通过负载RL 放电
5、， vC按指数规律下降， vL=vC,vCv2时，,vCv2时，,v2给负载供电，且向电容充电,d= RLC,放电时间常数为：,二极管截止,v2的正半周，,D1、D3导通,v2给负载供电，且向电容充电,v2的负半周，,D2、D4导通,16,电容滤波的特点：,A. 输出电压的脉动程度、以及负载直流平均电压VL与放电时间常数RLC有关。,RLC 越大 电容器放电越慢 波形越平滑，输出电压的平均值VL越大，纹波越小。,为了得到比较平直的输出电压，一般取：,滤波电容的选择：,17,B. 电路的外特性,当 d （3 5） 时，,VL = ( 1.1 1.2 )V2,直流电压 VL 随负载电流增加而减少,
6、电容滤波电路使用于负载电流变化不大，负载整流电压较高的场合。,空载输出直流电压：,滤波电容的额定工作电压：,18,C. 二极管的导电角 ，,流过二极管的瞬时电流很大。,RLC 越大VL 越高，IL 越大整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。,选择二极管时，一般取,19,例：,有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压VL=30V，选择整流二极管及滤波电容器。,流过二极管的平均电流,二极管承受的最高反向电压,变压器副边电压的有效值,解：1. 选择整流二极管,选用二极管,IF 2ID 150mA VRM 35V,20,取 RLC
7、= 5 T/2,已知 RL = 200,2. 选择滤波电容器,可选用C=250F，耐压为50V的电解电容,21,对直流分量: XL = 0，L相当于短路，大部分整流电压降在 RL 上。 对交流分量: f 越高，XL 越大，电压大部分降在 L 上。,当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。,因此，在负载上得到比较平滑的直流电压。,2. 电感滤波电路,22,（2）导通角=，因而避免了过大的冲击电流。 （3）缺点：电感体积大，成本高，输出电压没有电容滤波高。,特点： （1）电感滤波电路的外特性是很平坦的，VL随IL增大而略有下降。,电感滤波电路适用于
8、负载所需的直流电压不高，输出电流较大及负载变化较大的场合。,23,3. 复式滤波电路,(1) LC 形滤波电路,(2) RC 形滤波电路,滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。,比 LC - 形滤波器的体积小、成本低。适用于负载电流较小的场合。,24,10.2 串联反馈式稳压电路,10.2.1 稳压电源质量指标,10.2.2 工作原理,10.2.3 三端集成稳压器,10.2.4 三端集成稳压器的应用,25,引起输出电压变化的原因是负载电流的变化、输入电压的变化和温度的变化。,稳压电源方框图,即输出电压,10.2.1 稳压电源质量指标,输出电压变化量,26,输出电压变化量,输入调整因
9、数,电压调整率,稳压系数,27,输出电阻,电流调整率,输出电压变化量,28,输出电压变化量,温度系数,纹波抑制比,29,1. 电路结构,10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理,调整单元,比较放大 单元,基准单元,取样单元,30,2. 工作原理,输入电压波动,负载电流变化,输出电压变化,(+),(+),(+),(+),31,1) 基准单元,2) 采样单元,3) 调整单元,射极输出器,4) 比较放大单元,电压串联负反馈,32,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。,分类,XX两位数字为输出电压值
10、,10.2.3 三端集成稳压器,正电压 LM317 、负电压 LM337,33,1. 固定式三端集成稳压器 （正电压 78L 、负电压 79 L ）,34,固定式三端集成稳压器外形图,78LXX系列稳压器外形,79LXX系列稳压器外形,塑料封装,35,输出为固定正电压时的接法如图所示。,1) 输出为固定电压的电路,固定式三端集成稳压器的应用,0.33F,1F,为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。,用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。,36,V1=220V V2=8V,VC1=1.2 V2 =9.6V Vo
11、=5V,实际应用接线图,37,2) 同时输出正、负电压的电路,38,类型：,LM117、LM217、LM317 (正电压),LM137、LM237、LM337 (负电压),2. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ）,39,输出电压,可调式三端集成稳压器结构图,40,可调式三端集成稳压器的应用,41,本 章 小 结 直流稳压电源由整流电路、滤波电路和稳压电路组成。 整流电路最常用的是单相桥式整流电路。分析整流电路时，应分别判断在变压器副边电压正、负半周两种情况下二极管的工作状态，从而得到负载两端电压、二极管端电压及其电流波形并由此得到输出电压和电流的平均值，以及二极管的最大整流平均电流和所能承受的最高反向电压。 滤波电路通常有电容滤波、电感滤波和复式滤波，本章重点介绍了电容滤波电路。 稳压管稳压电路结构简单，但输出电压不可调，仅适用于负载电流较小且其变化范围也较小的情况。串联反馈式稳压电路中，调整管、基准电压电路、输出电压取样电路和比较放大电路是基本组成部分。 集成稳压器仅有输入端、输出端和公共端三个引出端，使用方便，稳压性较好。,
