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1、第七章 直流稳压电源,直流稳压电源就是将交流电变换处理后得到稳定的直流电压的电路。,直流稳压电源实物 a)充电器 b)实验室用直流稳压电源 c)计算机中的一体化电源 d) 直流稳压电源电路板,将电网提供的220、50Hz 交流电变换处理后得到稳定的直流电，通常需要经过四个环节，如图所示。,1. 变压由降压变压器将220V交流电压变成整流电路所需要的低电压。 2. 整流将交流电变换成脉动直流电。 3. 滤波减小交流分量，使脉动的直流电变得平滑。 4. 稳压利用电路的自动调节功能，使输出电压基本保持稳定。,直流稳压电源结构框图及输出波形 a)电路框图 b)输出波形,71 整流电路,1. 了解整流电
2、路的工作原理，能识读整流电路图。 2. 能正确搭接整流电路，并用示波器观测整流波形。 3. 能按电路要求合理选用整流元件。,学习目标,常见的整流电路有半波整流电路和全波整流电路。,一、单相桥式整流电路,单相桥式整流电路的三种常见画法 a)电路画法一 b)电路画法二 c)简化画法,1. 工作过程 当u2为正半周时，设A端为正，B端为负，则二极管VD1、VD3 导通，VD2、VD4截止。RL上电流方向由上向下，电压极性为上正下负。,单相桥式整流电流通路 u2正半周情况,单相桥式整流电流通路 u2负半周情况,当u2为负半周时，设B端为正， A端为负，二极管VD2、VD4导通，VD1、VD3截止。RL
3、上电流方向和电压极性与u2正半周时相同。,单相桥式整流电路波形图,2. 负载上的直流电压UL UL0.45U2+0.45U2，即UL0.9U2。 3. 整流二极管的选用 () 二极管最大正向电流IF,() 二极管最高反向工作电压URM,整流二极管的选择可以IF和URM为依据，通过查阅器件手册来选择，但要留有一定的余量，以使二极管能长期安全工作。,【例7-1】有一直流负载需要直流电压UL=60V，直流电流为IL=4，若采用桥式整流电路，求电源变压器二次侧电压U2，并选择合适的整流二极管。 解： () 因为桥式整流电路中，UL=0.9 U2 ，所以，电源变压器二次侧电压有效值为,() 流过每只二极
4、管的平均电流为,所以，IF2。 每只二极管承受的最高反向工作电压为,通过查阅器件手册，可选用型号为2CZ12A或者1N5401(3/100)的整流二极管4只。,二、桥式整流输出正负电压的电路,桥式整流输出正负电压的电路,三、三相桥式整流电路,三相桥式整流电路,三相桥式整流电路工作波形 a)二次侧电压波形 b)理论波形 c)实测波形,在t1t2时间内，共阴极组中，U相电位最高，VD1优先导通；共阳极组中，V相电位最低，VD5优先导通；其余二极管截止。电流通路为UVD1RLVD5V。这时，uo=uUV。 在t2t3时间内，U相电位最高，VD1继续导通，而W相电位变为最低，因此VD1与VD6串联导通
5、，其余二极管截止。电流通路为 UVD1RLVD6W。这时，uo=uUW。,在t3t4时间内，V相电位最高，W相电位变为最低，共阴极组的二极管中由VD1导通换为VD2导通。因此VD2与VD6串联导通。电流通路为VVD2 RLVD6W。这时，uo=uVW 。 输出直流电压平均值为,四、倍压整流电路,二倍压整流电路如图所示，它由两只整流二极管和两只电容器组成。其工作原理分析如下: 当u2为正半周，即A端为正，B端为负时，二极管VD1导通，VD2截止；电容C1充电，C1上电压极性为右正左负，最大值可达 2 U2 。,二倍压整流电路,当u2为负半周，即A端为负，B端为正时，C1上电压与变压器二次侧电压相
6、加，使VD2导通，VD1截止；电容C2充电，C2上电压极性为右正左负，最大值可达2 2 U2 ，C2上的电压经RL放电，当RL很大时，RL上获得2 2 U2的电压输出。,多倍压整流电路,五、硅整流堆,1. 硅整流堆的结构和外形,硅整流堆外形 a)单相整流桥 b)贴片式单相整流桥 c)三相整流桥,2. 整流桥的检测,单相整流桥 a)外形 b)内部结构,72 滤波电路,1. 了解滤波电路的作用，能识读滤波电路图。 2. 了解滤波电路的工作原理，理解滤波元件参数对滤波效果的影响。 3. 了解各类滤波电路的特点和应用场合。,学习目标,把脉动直流电中的交流成分滤除掉，使其成为平滑的直流电，这一过程称为滤
7、波，最常用的滤波元件是电容器和电感器。,一、电容滤波电路,1. 电路组成 其结构是在整流电路的负载两端并联一较大容量的电容，如图a所示。利用电容两端电压不能突变的特性，在电容充、放电过程中使输出电压趋于平滑，如图b所示。,桥式整流电容滤波电路 a)电路图 b)有无滤波输出电压波形比较,2. 工作过程 当接通电源后，在u2正半周，二极管VD1、VD3导通，电容C迅速充电 (同时也向负载供电)，电容C两端电压随u2同步上升，并达到u2的峰值 (如图中Oa段)。 u2由峰值开始下降到u2uC时，VD2、VD4导通，电容又重复上述充放电过程。,电容滤波原理图,3. 电容滤波特点 () RLC越大，电容
8、放电越慢，输出直流电压平均值越大，滤波效果越好；反之，则输出电压低且滤波效果差，如图所示(图中RL1CRL2C)。,RLC变化对电容滤波的影响,() 当滤波电容较大时，在接通电源的瞬间会有很大的充电电流，称之为浪涌电流。 () 电容滤波适用于负载电流较小且变化不大的场合。,电容滤波整流电路中负载电压的估算,注意,单相半波整流电容滤波电路负载直流电压并非单相桥式整流电容滤波电路负载直流电压的一半。,当负载两端电压平均值在1236V之间时，根据负载电流大小，选取滤波电容容量的参考值见表。,选取的滤波电容参考值,【例7-2】采用单相桥式整流电容滤波电路，要求输出直流电源电压为24V，负载电流为50m
9、A。试选用合适的整流二极管和滤波电容。 解： () 整流二极管的选择 电源变压器二次侧电压有效值为,流过每只二极管的平均电流为,每只二极管承受的最高反向工作电压为,通过查阅器件手册，可选用型号为2CZ52B(100mA/ 50V)的整流二极管四只。 () 滤波电容的选择 参考表，可选用容量为220F，耐压为50V的电解电容。,二、电感滤波电路,1. 工作过程 桥式整流电感滤波电路如图所示，滤波电感与负载串联。,桥式整流电感滤波电路 a)原理图 b)波形图对此,电感中的电流不能突变，当负载电流iC发生变化时，电感线圈两端要产生自感电动势来阻碍电流的变化。当io增大时，自感电动势的阻碍作用使io
10、只能缓慢上升；当io减小时，自感电动势的阻碍作用又使io只能缓慢下降。所以，io的脉动程度大为减弱，使输出电压的波形变得比较平滑。,2. 电感滤波特点 电感滤波对整流二极管没有电流冲击。一般来说，电感感抗XL越大，滤波效果越好。 3. 输出直流电压的计算 若电感线圈感抗XLRL，则负载两端电压平均值Uo0.9U2。,三、复式滤波电路,常用的有LC型、LC型、RC型等。 1. LC型滤波电路 LC型滤波电路带负载能力较强，在负载变化时，输出电压比较稳定，又由于滤波电容接于电感之后，因此可使整流二极管免受浪涌电流的冲击。,复式滤波电路 a)LC型滤波电路 b)LC型滤波电路 c)RC型滤波电路,2
11、. LC-型滤波电路 LC型滤波电路比LC型滤波电路的输出电压高，波形也更平滑。但带负载能力较差，仍存在浪涌电流对整流二极管的影响。 3. RC-型滤波电路 脉动电压中交流分量在电阻R上产生较大压降，使输出电压中的交流成分减少，同时直流分量也会在电阻R上产生直流压降，造成直流功率损耗，使输出直流电压降低。R越大，滤波效果越好，但能量损耗也越大。,73 分立元件组成的 直流稳压电源,1. 理解稳压管稳压电源的组成和工作原理。 2. 了解带放大环节的直流稳压电源的组成和工作原理。 3. 能安装和测试带放大环节的直流稳压电源。,学习目标,由于稳压二极管与负载是并联的，因此也称并联型直流稳压电源。稳压
12、电路的输入电压Ui来自整流滤波电路的输出电压。,一、稳压管稳压电源,1. 电路组成,稳压管稳压电源原理图,2. 稳压过程,电阻R起着限流和调压的双重作用。,二、带放大环节的直流稳压电源,1. 电路组成 电路由基准电路、取样电路、比较放大电路和调整管四部分组成。三极管VT1 (调整管) 接成射极输出形式，因为它与负载相串联，所以又称串联型直流稳压电源。,2. 稳压原理,带放大环节的直流稳压电源 a)原理图,带放大环节的直流稳压电源 b)方框图,反之，则有如下稳压过程。,3. 输出电压的调节 调节RP可以调节输出电压Uo的大小，使其在一定的范围内变化。,74 集成稳压器,1. 能识读集成稳压器电路
13、图。 2. 了解集成稳压器典型应用电路中元器件的主要作用。 3. 能安装和调试由集成稳压器构成的直流稳压电路。,学习目标,集成稳压器有多种类型，按稳压原理不同，可分为串联调整式、并联调整式和开关调整式；按输出电压是否可调，可分为固定式和可调式；按封装形式不同，可分为金属封装和塑料封装。按引出端数目不同，可分为三端集成稳压器和多端集成稳压器。,集成稳压器外形 a)金属封装 b)塑料封装,一、三端固定式集成稳压器,1. 型号和引脚排列 CW78系列是正电压输出，CW79系列是负电压输出。型号意义如下:,三端固定式集成稳压器有输入端 (IN) 、输出端 (OUT) 和公共端 (GND) 三个引出端，
14、引脚排列规则如图所示。,三端集成稳压器引脚排列示例 a)TO-220塑料封装集成稳压器 b)TO-3金属封装集成稳压器,2. 典型应用电路 3. 集成稳压器的功能扩展 () 扩大输入电压,三端固定式集成稳压器典型应用电路 a)正电压输出 b)负电压输出,() 提高输出电压,提高输出电压的电路,扩大输入电压的电路,() 扩大负载电流 () 输出正、负电压的电路,扩大输出电流的电路 a)外接大功率三极管 b)集成稳压器并联,输出正、负电压的电路,二、三端可调式集成稳压器,1. 型号和引脚排列 三端可调式集成稳压器不仅输出电压可调，且稳压性能优于固定式。型号含义如下:,三端可调式集成稳压器有三个引出
15、端，分别为输入端、输出端和调整端。,CW317和CW337引脚排列,2. 典型应用电路,三端可调式集成稳压器的典型应用电路,调整RP的电阻值，输出电压可在1.25 37V范围内连续可调。最大输出电流IL为1.5A。,输出电压为,3. 正、负电压输出的三端可调式集成稳压器 调节电位器RP1和RP2，可使输出电压在(1.220)V之间可调，正、负电源也可单独使用。,正、负电压输出的三端可调式集成稳压器,75 开关型直流,稳压电源,1. 了解开关型直流稳压电源的特点。 2. 了解开关型集成稳压器的功能。 3. 能用开关型集成稳压器构成开关型直流稳压电源。,学习目标,在开关型直流稳压电源中，调整管工作
16、于开关状态，所以称为开关调整管。,一、串联开关型稳压电路,1. 串联开关控制平均输出电压 调整管VT与负载RL串联，加到调整管基极的矩形脉冲用来控制调整管的导通或截止。调整管饱和时，相当于开关接通，调整管截止时，相当于开关断开。,开关调整管的作用 a)开关调整管与负载串联 b)开关控制输出电压原理,调整管的导通时间ton与开关周期T之比称为脉冲电压的占空比(ton/T)，平均输出电压与脉冲电压的占空比成正比。,2. 加接滤波器使输出电压平滑,串联开关型稳压电路示意图 a)简化原理电路 b)调整管饱和导通时的等效电路 c)调整管截止时的等效电路,当加到调整管VT基极的脉冲为高电平时，VT饱和导通，电容C充电，二极管VD截止，等效电路如图b所示。 当加到调整管VT基极的脉冲为低电平时，VT截止，电感L产生自感电动势，二极管VD导通 (电容C同时放电)，负载RL中继续保持原方向电流，所以二极管VD通常称为续流二极管。等效电路如图c所
