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1、第11章 直流电源,11.1 概述,11.2 整流电路,小结,11.3 滤波电路,11.4 稳压电路,11.5 三端稳压电路,11.6 开关稳压电路,11.1 概述,交 流 电 源,负 载,组成框图,220 V,单向 脉动电压,合适的 交流电压,滤 波,稳 压,11.2 整流电路,11.2.1 基本概念,11.2.2 单相半波整流电路,11.2.3 单相桥式整流电路,11.2.4 倍压整流电路,11.2.1 基本概念,整流电路的任务是利用二极管的单向导电性把正、负交变的电压变成单方向脉动的直流电压。,整流电路有单相整流，属于小功率整流（通常指由单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括半波
2、整流、全波整流、桥式整流、倍压整流等。另外还有三相整流（属于大功率整流）及多相整流（属于大功率整流）。,11.2.2 单相半波整流电路,1、电路原理,2、主要参数,1）、输出电压平均值,2）、输出电流平均值,3）、脉动系数,3、二极管极限参数选择,1）、最大整流平均电流,2）、最高反向工作电压,【例11-1】 在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值=30V，负载电阻=100，试问: 1、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少? 2、电网电压波动范围是10%，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少?,解：,1、负载电阻上电压平均值,0.45=0.4530V=13.5V
3、,流过负载电阻的电流平均值,2、二极管承受的最大反向电压,二极管流过的最大平均电流,11.2.3、单相桥式整流电路,输入正半周,1. 工作原理,输入负半周,+ uo ,动画演示,波形,t,O,t,O,t,O,t,O,2,3,2,3,Im,2,2,3,3,uO,u2,uD,iD= iO,2. 参数估算,1) 整流输出电压平均值,2) 整流输出电流平均值,3) 脉动系数,1）最大整流平均电流,2) 最高反向工作电压,3. 二极管极限参数选择,4. 简化画法,5. 整流桥,把四只二极管封装 在一起称为整流桥,【例11-3】 某电子装置要求电压值为15V的直流电源，已知负载电阻等于100 ，试问： 1
4、、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大？整流二极管的正向平均电流最大反向峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数S等于多少？ 2、如果改用单相半波整流电路，则 ， ， 和S各是多少？,解：,1、由电路条件可知 ：,根据给定条件，可得输出直流电流为：,由公式可得,此时脉动系数为：,2、 如改用单相半波整流电路，则,利用桥式整流电路实现正、负电源,三相整流电路及其波形,11.2.4、倍压整流电路,1二倍压整流电路,2多倍压整流电路,11.3 滤波电路,11.3.1 电容滤波,11.3.2 其他滤波电路,11.3.1 电容滤波电路,1. 电路和工作原理,V 导通时给 C 充电，V 截止时
5、C 向 RL 放电；,滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。,电容 充电,电容 放电,2. 波形及主要参数,当 RL = 时：,当 RL 为有限值时：,通常取,RC 越大 UO 越大,RL = ,为获得良好滤波效果，一般取：,(T 为输入交流电压的周期),UO = 1.2U2,（1）输出电压平均值,（2）整流二极管的导通角,加滤波电容后，只有当电容充电时，二极管才导通，因此，每只二极管的导通角都小于180o。而且，RC的值愈大，滤波效果愈好，导通角将愈小。,二极管的导通角，流过二极管的瞬时电流大，故常串入一个限流电阻(1/25)RL。,（3）脉动系数,（4）电容滤波电路的输出特性和滤波特性
6、,(a)输出特性,（b）滤波特性,【例11-5】 一个全波整流、电容滤波电路中U2=10V，C=1000uF，当RL=20欧时，试求UO(AV)和S的值，设整流管的压降和整流内阻可忽略。,解：,【例11-6】 在图11-10（a）所示电路中，要求输出电压平均值 负载电流平均值 。试问： (1)滤波电容的大小； (2)考虑到电网电压的波动范围为10，滤波电容的耐压值。,解：,(1)根据 可知，C的取值满足 的条件。,电容的容量为,(2)变压器副边电压有效值为,电容的耐压值为,实际可选取容量为300uF、耐压为25V的电容作本电路的滤波电容。,例11-7 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f =
7、 50 Hz，负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压 UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。,解,1. 选二极管,电流平均值：,承受最高反压：,选二极管应满足：,IF (2 3) ID,可选：2CZ55C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥,2. 选滤波电容,可选： 1 000 F，耐压 50 V 的电解电容。,11.3.2 其他滤波器电路,1.电感滤波电路,2. 型滤波电路,3.RC有源滤波电路,4. LC滤波器,5. LC-型滤波电路,11.4 稳压电路,11.4.1 稳压电路的性能参数,11.4.2稳压管稳压电路,11.4.3 串联型稳
8、压电路,11.4.1 稳压电路的性能参数,1. 稳压系数,2. 输出电阻,3. 电压调整率,4. 电流调整率,5. 温度系数,6. 纹波电压及纹波抑制比,11.4.2稳压管稳压电路,1. 稳压管稳压电路的组成及原理,2. 稳压管稳压电路的性能指标,(1)稳压系数,(2)内阻,（ ）,3电路参数的选择,（1）稳压电路输入电压的选择,UI=(23)UO,（2）稳压管的选择,（3）限流电阻及其选择,取中间值,11.4.3 串联型稳压电路,1. 串联型稳压电路的基本构成,2.工作原理,稳压的实质： UCE 的自动调节使输出电压恒定,3.输出电压的调节范围,当电位器R2的滑动端在最上端时,当电位器R2的
9、滑动端在最下端时,4.调整管的选择,(1)集电极最大允许电流 ICM,(2)集电极与发射极之间的最大允许反向电压 U(BR)CEO,(3)集电极最大允许耗散功率 PCM,5.保护电路,（1）过流保护电路,（a）电路图,（b）外特性,限流型保护电路,11.5 三端稳压电路,11.5.2 可调式三端稳压器,11.5.1 固定式三端稳压器,CW7800 系列(正电源),CW7900 系列(负电源),5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V,一、78、79 系列的型号命名,输出电流,78L / 79L 输出电流 100 mA,78M / 9M 输出电流 500 mA,
10、78 / 79 输出电流 1.5 A,输出电压,11.5.1 固定式三端稳压器,例如：,CW7805 输出 5 V，最大电流 1.5 A,CW78M05 输出 5 V，最大电流 0.5 A,CW78L05 输出 5 V，最大电流 0.1 A,封装,CW7805,1 2 3,UI,UO,GND,UI,UO,GND,符号,塑料封装,金属封装,二、CW7805 的内部结构和基本应用电路,内部 结构,+ UI ,取 样 电 路,调整电路,保护 电路,基 准 电 压,比较 放大,启 动 电 路,+ UO ,（1）基本应用电路,防止输入端短路时 C3 反向放电损坏稳压器,（2）输出正、负电压的电路,24V
11、,24V,220V,W7815,W7915,1,3,2,3,2,1,1 000 F,220 F,0.33 F,0.33 F,0.1 F,+15 V,15 V,1 000 F,0.1 F,220 F,（3）提高输出电压电路,静态电流 5 8 mA,要求,输出电压 UO U ,（4）输出电压可调稳压电路,W78,C1,C2,+ UI ,+ U ,+ UO ,R1,R2,R3,R4,8,(虚短),可产生小于 U 的输出电压 UO,（5）恒流源电路,1,2,+ UI = 10V ,W7805,3,+ UO ,R,RL,IQ,IO,0.1 F,0.33 F,10 ,一、典型产品型号命名,CW117/21
12、7/317系列(正电源),CW137/237/337系列(负电源),工作温度,CW117(137) -55 150C,CW217(237) -25 150C,CW317(337) 0 125C,11.5.2 可调式三端稳压器,基准电压,1.25 V,输出电流,L 型 输出电流 100 mA,M 型 输出电流 500 mA,二、CW117 内部结构和基本应用电路,内 部 结 构,外 形 引 脚, 50 A,基本应用电路,V1 防止输入端短路时 C4 反向放电损坏稳压器,V2 防止输出端短路时C2 通 过调整端放电损坏稳压器,UREF = 1.25 V,使 UREF 很稳定,120 ,I REF
13、50 A,2.2 k,R1 = UREF/ IQ = 125 ,静态电流 IQ(约10 mA)从输出端流出， RL 开路时流过 R1,R2 = 0 2.2 k 时，,UO = 1.25 24 V,11.6 开关稳压电路,引 言,11.6.1 串联开关型稳压电路,11.6.2 并联开关型稳压电路,引 言,线性稳压电路的缺点：,调整管管耗大 电源效率低(40% 60%),改进思路：,使调整管,截止(电流小),饱和(管压降小),开关稳压电路的优点：,效率高(80% 90%),体积小、重量轻,稳压范围宽,开关稳压电路的缺点：,电路复杂,对电网要求不高,对电子设备干扰较大,输出电压含较大纹波,调整管,取
14、样 电路,开关调整管控制,组成框图,滤波,频率固定的三角波,误差放大,续流,11.6.1 串联开关型稳压电路,工作波形,脉宽调制式 (PWM),= DUI, 占空比,稳压原理,占空比,D = 50 %,当 uF = UREF ，,uA = 0，,UO 为预定标称值,+ UI ,+ Uo ,RL,V1,R1,R2,L,C,+,UREF,uF,uB,控 制 电 路,V2,高电平,低电平,截止,截 止,11.6.2 并联开关型稳压电路,小 结,第 11章,一、整流滤波电路的参数关系,1. 整流,2. 电容滤波,当:,UO 1.2U2,二、分立元件稳压电路,1. 稳压管稳压,适合于负载电流小，输出电压固定的场合,2. 三极管作调整管的稳压电路,三、三端集成稳压电路,1. 三端固定集成稳压器,2. 三端可调集成稳压器,
