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1、第第十十章 章 直流稳压电源直流稳压电源返回第第十十章章 直流稳压电源直流稳压电源对你的期望：对你的期望：1. 1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算参数的计算; ;2. 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理原理; ;3. 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。了解集成稳压电路的性能及应用。10.1 小功率整流电路10.3 稳压电路引言10.4 集成稳压电源第第十十章章 直流稳压电源直流稳压电源10.2 滤波电路引言小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定的
2、大小合适 的直流电压u4uou3u2u1交流电源交流电源负载负载变压变压整流整流滤波滤波稳压稳压变压器：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载能力10.1 小功率整流电路10.3 稳压电路引言10.4 集成稳压电源第第十十章章 直流稳压电源直流稳压电源10.2 滤波电路10.110.1 整流电路整流电路的作用整流电路的作用: : 将交流电压转变为脉动的直流电压。 常见的整流电路：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：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
3、穷大。整流原理：整流原理：利用二极管的单向导电性1. 1. 电路结构电路结构单相桥式整流电路单相桥式整流电路u2u1RLuouo+_u2+ _RLD2D4D1D3u1简化画法单相桥式整流电路单相桥式整流电路2. 2. 工作原理工作原理u u正半周，正半周，V Va aVVb b，二二 极管极管 D D1 1、 D D3 3导通，导通， D D2 2、 D D4 4截止截止 。3. 3. 工作波形工作波形uD2 uD4uuouDttRLuiouo1234ab+10.1.210.1.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路2. 2. 工作原理工作原理3. 3. 工作波形工作波形uD2 uD4RLuiou
4、o1234ab+u 正半周，VaVb，二极 管 1、3 导通，2、4 截止 。u 负半周，Vauc 时，二极管导通，电源在给负载RL供电的 同时也给电容充电， uc 增加，uo= uc 。u u u uc c 时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载R RL L 放电，放电，u uc c按指数规律下降，按指数规律下降， u uo o= = u uc c 。+Cici+aDuoubRLio= uc uout0t3. 3. 工作波形工作波形二极管承受的最高反向电压为 。4. 4. 电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点( (T T 电源电压的周期电源电压的周期) )(1) 输出电压的
5、脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC 有关R RL LC C 越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢 输出电压的平均值输出电压的平均值U Uo o 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）Uo = 1. 0 U （半波）当负载当负载R RL L 开路时，开路时，U UO O 为了得到比较平直的输出电压(2) (2) 外特性曲线外特性曲线有电容滤波1.41.4U U无电容滤波0.45.45U UUooIO结论 采用电容滤波时，输出电采用电容滤波时，输出电 压受负载变化影响较大，即压受负载变化影响较大，即 带负载能力较差。带负载能力较差。因此电
6、容滤波适合于要求 输出电压较高、负载电流较 小且负载变化较小的场合。 (3) (3) 流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大选管时一般取：选管时一般取：I IOM OM =2 =2 I ID D RLC 越大O 越高，IO 越 大整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。iDtuotOO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Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。流过二极管的电流流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值uRLuo+C解：1
7、. 1. 选择整流二极管选择整流二极管可选用二极管2CP11 IOM =100mA UDRM =50V 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Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。取 RC = 5 T/2已知RL = 200uRLuo+C解：2. 选择滤波电容器可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器在桥式整流电路与负载间串入一电感Lu2u1RLLuo10.2.2 10.2.2 电感滤波电路电感滤波电路1. 1. 电路结构电路结构2.电感滤波原理对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。因此，在输
8、出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 约为：u2u1RLLuo对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上10.2.3 10.2.3 复式滤波电路复式滤波电路10.1 小功率整流电路10.3 稳压电路引言10.4 集成稳压电源第第十十章章 直流稳压电源直流稳压电源10.2 滤波电路10.310.3 稳压电路稳压电路 稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输 出电压的一种电子设备。出电压的一种电子设备。稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载
9、 及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为 零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内 阻越小，稳压性能越好。阻越小，稳压性能越好。稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以 是一个独立的电子部件。是一个独立的电子部件。10.3.1 10.3.1 并联型并联型( (稳压管）稳压电路稳压管）稳压电路2. 2. 工作原理工作原理 Uo = Uz IR = Io + IzUI UZRL(Io) IR 设UI一定，负载RL变化Uo 基本不变 IR (IRR
10、) 基本不变限流调压 Uo (Uz ) IZ1. 1. 电路电路稳压电路+UIRL+CIoUo+uIRRDzIz10.3.1 10.3.1 并联型（稳压管）稳压电路并联型（稳压管）稳压电路2. 2. 工作原理工作原理 Uo = Uz IR = Io + IzUI UZUI Uo 设负载设负载R RL L一定，一定， U UI I 变化变化Uo 基本不变 IRR IZ IR 1. 1. 电路电路+UIRL+CIoUo+uIRRDzIz理解为，由于输入 电压VI的增加，在 稳压二极管的调节 下，使VO的增加没 有那么大而已。VO 还是要增加一点的 ，这是一个有差调 节系统。3.稳压电阻的计算稳压二
11、极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大， 稳压性能越好。稳压电阻R 的作用将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化， 从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。显然R 的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变化 ，就可达到足够的稳压效果。但R 的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要加 大。稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击 穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大 小有关。稳压电阻的计算如下当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极 管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳 压电阻的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。 即(1)稳压二极管在使用时一定要串
12、入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，否则会造成损坏！当输入电压最大，负载电流最小时，流过 稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即(2)4. 4. 参数的选择参数的选择(1)UZ = Uo(2) IZM= (1.5 3) IOM(3) UI = (2 3) UO适用于输出电压固适用于输出电压固 定、输出电流不大、且定、输出电流不大、且 负载变动不大的场合。负载变动不大的场合。例 图所示电路中，已知UZ =12V, IZmax =18mA ， IZ=5mA , 负载电阻RL =2K，当输入电压 由正常值发生20%的波动时，要 求负载两端电压基本不变，
13、试确定输入电压Ui的正常值和限 流电阻R的数值。 a）当Ui向上波动20%，即1.2Ui时,认为IZ = IZmax =18mA 因此有： mA b） 当Ui向下波动20%,即0.8Ui时，认为IZ = 5 mA 因此有:mA 联立方程组可得: Ui=26V, R =800串联型稳压电路方框图串联型稳压电源的构成： 调整管、放大环节、比较环节、基准电压源1. 结构10.3.2 10.3.2 串联型稳压电路串联型稳压电路2.工作原理1输入电压变化时 VIVOVfVO1VCEVO2负载电流变化时 ILVIVOVfVO1VCEVO3.输出电压调节范围的计算可见，调节R2可以改变输出电压。根据“虚短
14、”VfVREF10.1 小功率整流电路10.3 稳压电路引言10.4 集成稳压电源第第十十章章 直流稳压电源直流稳压电源10.2 滤波电路单片集成稳压电源，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。1. 分类XXXX两位数字为输出电压值三 端 稳 压 器输出固定电压输出可调电压输出可调电压输出正电压 78XX 输出负电压 79XX （1. 25 37 V 连续可调）10.410.4 集成稳压电源集成稳压电源2. 2. 外形及引脚功能外形及引脚功能W7800系列稳压器外形1输入端3 公共端2 输出端W7900系列稳压
15、器外形1 公共端3输入端2 输出端塑料封装塑料封装3. 3. 性能特点（性能特点（78007800、79007900系列）系列） 输出电流超过 1. 5 A（加散热器） 不需要外接元件 内部有过热保护 内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为 4% 输出电压额定值有输出电压额定值有: : 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。输出为固定正电压时的接法如图所示。(1) (1) 输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输入与输输入与输 出之间的出之间的 电压不得电压不得 低于低于3V3V ！4. 4. 三端固定输出集成稳压器的应用三端固定输出集成稳压器的应用CoW7805CiUI+_+_Uo1230.11F1F用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线 较长时的电感效应，较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。 即用以改善波形。即用以改善波形。为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。(2)(2)同时输出正、负电压的电路同时输
