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1、第十章 直流电源,101 直流电源的组成及各部分的作用 102 整流电路 103 滤波电路 104 稳压管稳压电路 105 串联型稳压电路,基本要求,(1) 掌握直流稳压电源的组成及各部分的作用。,(2) 能够分析整流电路的工作原理,估算输出电压(流)的平均值。,(3) 了解滤波电路的工作原理,能够估算输出电压的平均值。,(4) 掌握稳压管稳压电路的工作原理，能够合理选择限流电阻。,(5) 正确理解串联稳压电路的工作原理，能够估算输出电压的调节范围。,(6)了解集成稳压器的工作原理及使用方法。,101 直流电源的组成及各部分的作用,10.1.1 直流稳压电源的组成,电源变压器: 将交流电网电压
2、u1变为合适的交流电压u2。,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。,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,10.1.2 直流稳压电源各部分的作用,本课主要介绍：单相半波整流，单相桥式整流,把交流电压转变为直流脉动的电压。,整流电路分类：,整流电路的任务：,10.2.1 单相半波整流电路,102 整流电路,1.电路结构及工作原理,2,3,4,二极管D两端电压uD,2、主要参数,uO的平均值UO(AV)为,负载电流的平均值,整流输出电压的脉动系数S,
3、整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值之比。,3.二极管的选择,二极管的正向平均整流电流,整流二极管承受的最大反向电压,在选用二极管时，留有10%的,特点：结构简单，变压器利用率低。,裕量，最大整流平均电流和最高反向工作电压的选取：,10.2.2 单相桥式整流电路,1、单相桥式整流电路的组成,2、工作原理,设,iD2, iD4,iD1, iD3,3.主要参数,4.二极管的选择,单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因而得到相当广泛的应用。,将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将两个负载电阻相连接
4、，且连接点接地，两个负载上就分别获得正负电源。可见，利用桥式整流电路可以轻而易举地获得正负电源，这是其它类型整流电路难于做到的。,在实际应用中，当整流电路的输出功率超过几千瓦且又要求脉动较小时，就需要采用三相整流电路。其变压器副边的三个端均应接两只二极管，且一只接阴极，另一只接阳极。,集成硅整流桥：,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,10 3 滤波电路,10.3.1 电容滤波电路,a,b,c,d,1. 电路组成,2. 滤波原理（二极管为理想二极管）,设t=0时，电容uc=2U2,t0时，u20，,C通过RL放电,uc,
5、u2 uc,C被充电,uc ,u2 uc,重复上述过程。,理想情况下波形,考虑整流电路内阻时的波形,RLC不同时UC的波形,3.输出电压平均值,当 RLC=(3-5)T/2 时，,电容的耐压值应大于,4.脉动系数为,5.整流二极管的导通角,例10.3.1在图中所示电路中，已知电网电压的波动范围为10%， UO(AV) 1.2U2。要求输出电压平均值UO(AV)=15V，负载电流平均值IL(AV)=100mA。 试选择合适的滤波电容。,解：根据UO(AV) 1.2U2可知，,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300F、耐压为25V的电容做本电路的滤波电容。
6、,RLC=(3-5)T/2,10.3.2 倍压整流电路（利用滤波电容的存储作用，由多个电容和二极管可以获得几倍于变压器副边电压的输出电压。）,可见，C1对电荷的存储作用，使输出电压为变压器副边电压峰值的2倍，即为二倍压整流电路。,多倍压整流电路。即从C1两端作为输出端，输出电压 ，以C2两端作为输出端，输出电压 ，以C1和C3上电压相加作为输出端，输出电压 ，从不同位置输出，输出电压可获得 的4、5、6倍的输出电压。,10.3.3 其它形式的滤波电路,1.电感滤波电路,电感滤波后的输出电压平均值,输出电压的交流分量,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：Uo=0.9U2,对直流分量:
7、XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。,对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,2.复式滤波电路,LC滤波电路,型滤波电路,型滤波电路,稳压电路的作用:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,稳压电源类型:,以下主要讨论线性稳压电路。,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，但因学时有限，这里不做介绍。,10-4 稳压二极管稳压电路,10.4.1 电路的组成,从稳压管稳压电路可得两个基本关系式,10.4.2 稳压原理,电网电压 UI ,负载减小 Io ,IDZ
8、 , UO(UZ) ,IR UR ,UO , UR , Uo , IZ , IR ,UO ,10.4.3 性能指标,稳压系数Sr,输出电阻定义,10.4.4 电路参数的选择,1.稳压电路输入电压UI的选择,2.稳压管选择,3.限流电阻R的选择,已知：Uo、ILmax、ILmin,10-5 串联型稳压电路,10.5.1 具有放大环节的串联型稳压电路,基准电压电路,调整管,比较放大,取样 电路,1.电路的构成,2.稳压原理,当电网电压波动时,电路引入深度电压负反,馈来稳定输出电压。,基准电压电路,调整管,比较放大,取样 电路,3.输出电压的可调范围,当负载电阻变化时,4.调整管的选择,当负载电流最
9、大时，流过T管发,忽略R1上的电流，,当输入电压最高，同时,当晶体管的集电极电流,在选择调整管T时，应保证,主要考虑极限参数ICM、U(BR)CEO和PCM。,射极的电流最大,输出电压又最低时；,最大，且管压降最大时，,例10.5.1电路如图所示，已知输入电压UI的波动范围为10%，调整管的饱和压降UCES=2V，输出电压UO的调节范围为520V， R1=R3=200 。试问：（1）稳压管的稳定电压UZ和R2的取值各为多少？（2）为使调整管正常工作，在电网电压为220V时，UI的值至少应取多少？,解： （1）输出电压最小值为：,最大值为,解得R2 =600 ， UZ =4V。,（2）,即,得出
10、UI 24.7V，故UI至少应取25V。,5. 串联型稳压电路的方框图,一种实际的串联式稳压电源,实际的稳压电源采取的改进措施,1. 比较放大级采用差动放大器或集成运放 2.调整管采用复合三极管 3. 采用辅助电源(比较放大部分的电源) 4. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益 5. 内部加短路和过热保护电路,集成化集成稳压电源,10.5.3 集成稳压器电路,按内部工作方式：,按型号分：,w79、,w17、,w37系列,串联型、并联型、开关型。,w78、,特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉,串联型晶体管稳压电路,按功能可分：固定式稳压电路（输出电压不能进行调节，为固定值）和可调式稳压
11、电路（可通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围）。,从外形上看，集成串联型稳压电路有三个引脚，分别为输入端、输出端和公共端（或调整端），因而称为三端稳压器。,1.三端固定稳压器,w78（正输出）,w79（负输出）,输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三个等级。,输出电压有5V、 6V、 9V、 12V、 15V、18V、 24V、七个等级。,(1)型号及技术指标,W7905 输出-5V W7909 输出-9V W7912 输出-12V W7915 输出-15V,W7805 输出+5V W7809 输出+9V W7812 输出+12V W7815 输出+15V,W7800系列 稳定正电压,W
12、7900系列 稳定负电压,(2)应用,基本应用电路,扩大输出电流的稳压电路,Ci用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡；Co用于消除输出电压中的高频噪声，以便输出较大的脉冲电流；二极管用来保护稳压器。,输出电压可调的稳压电路,正、负输出稳压电路,由于公共端电流Iw的变化将影响输出电压，实用电路中常加电压跟随器将稳压器与采样电阻隔离。如左图：电压跟随器的输出电压Uo是一个常数，改变电位器滑动端的位置，即可调节输出电压Uo的大小。以输出电压的正端为参考点，则输出电压为范围如左。,2.三端可调集成稳压器,型号及技术指标,w117、,w217、,w137、,W317(正输出）；,w237、,W337(负输出）。,输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三个等级。,输出电压可在1.2537V内连续可调。,作 业 10.6 10.8 10.9 10.12 10.15,
