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1、9.2 单项桥式整压电路,9. 3 滤波电路,第九章 直流稳压电路,9.1 直流稳压电路的组成,9. 4稳压电路,9.1直流稳压电路的组成,1.直流稳压电源的作用,将交流电网电压转换为直流电压。,2.组成,3.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载能力,9.2桥式整流电路,1、电路形式,1、电源变压器Tr的作用是将220V交流电u1变换成整流所需的较低的交流电u2。,二极管VD1VD4起整流作用，称为整流元件，它们组成桥式电路结构。,负载,2、变压器起到隔离市电电源的作用。,若变压器初级绕组的匝数为N1，次级绕组的匝
2、数为N2，则U1/U2=N1/N2=k（变压比）；,2、整流过程,（假设输入为正弦交流电）,当为u2正半周时，A点电位最高，B点的电位最低。,二极管VD1和VD2导通（相当于闭合的开关）；,二极管VD2和VD4截止（相当于断开的开关）。,在u2正半周作用下，电路中有电流流动，其通路为：,A,VD1,RL,VD3,B,负载电阻RL上电流的方向由上至下，产生上正下负的电压u0 。,当为u2负半周时，A端电位最低，B点的电位最高。,二极管VD2和VD4导通（相当于闭合的开关）；,二极管VD1和VD3截止（相当于断开的开关）。,在u2负半周作用下，电路中有电流流动，其通路为：,B,VD2,RL,VD4
3、,A,负载电阻RL上电流的方向由上至下，产生上正下负的电压u0 。,结论：无论输入电压是正半周还是负半周，负载RL的电流方向始终是从上向下，所以产生的电压降也是同一方向（电压都为上正下负）。,正弦交流电,脉动直流电,3、桥式整流电路中的物理量,（1）输出电压U0,U0=0.9U2,（2）输出电压I0,I0= U0/RL,= 0.9U2 / RL,（3）流过每个二极管的平均电流ID,ID=0.5I0,正半周VD1、VD3导通，有电流流过，VD2、VD4截止，无电流流过。,负半周VD2、VD4导通，有电流流过，VD1、VD3截止，无电流流过。,因此，整个周期内流过各二极管电流为流过负载电流的一半。
4、,（4）每个二极管承受的反向电压最大值URM,9.3.滤波电路,滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可实现滤波。,常用滤波电路,电容滤波,LC滤波,阻容型滤波,9.3.1电容滤波电路,电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。其结构为在整流电路的输出端并联一较大容量的电解电容，利用电容对电压的充放电作用使输出电压趋于平滑。该形式电路多用于小功率电源电路中。,1电容滤波原理,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,当RL未接入时(电容初始电压为0)：,充电结束,没有电容时的输出波形,a,uc,uo =uc= U2,
5、c=RintC,（Rint为充电回路等效电阻）,当RL接入时（假设RL是u2在从0上升时接入的）：,无滤波电容时的波形,加入滤波电容时的波形,u2上升, u2大于电容上的电压uc,u2对电容充电，uo= uc u2,u2下降， u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电， uc按指数规律下降，时间常数 = RL C,只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。,二极管中的电流,电容充电时，电容电压滞后于u2。,RLC越小，输出电压越低。,RL接入（且RLC较大）时,2电容滤波的主要参数,因为滤波的过程中含有正弦波、指数曲线及谐波成分，一般很
6、难用精确的数学表达式进行计算，所以一般使用中多采用近似估算来确定其参数。,输出电压可以近似看成锯齿波，如图所示。,设uc每次充电到峰值Uomax= U2后按RLC放电的初始斜率线性下降，经过=RLC放电结束交于横轴；,并令在 （T为正弦波周期）处为电容充放电转换时的电压值Uomin。,则：,由相似三角形关系可得：,则：,即：,Io(AV)= Uo(AV)/RL,脉动系数S：,采用近似波形计算。,以（UomaxUomin）为基波峰-峰值，则,实际uo的波动没有近似波形误差大，故实际S比计算值要小。,一般取,近似估算: Uo(AV)1.2U2,(b) 流过二极管瞬时电流很大,RLC 越大 Uo越高
7、负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关,RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大,(c) 二极管承受的最高反向电压：,(d) 滤波电容应选用耐压1.1 的电解电容。,由UO(AV)的表达式可看出，C越大， UO(AV)也越大，IO(AV)也会增大，而整流管的通电时间却越短，整流管的导通电流加大，如果C太大则初始充电时间要长，整流管中通过的冲击电流时间加长，长时间会影响整流管使用寿命。所以一般选择整流管时ID(AV)（23） IO(AV) 。,改变RLC会对UO(AV)和S有影响，将UO(AV)和IO(AV)
8、的关系曲线称为输出特性，将S和IO(AV)的关系曲线称为滤波特性，如果RLC越小，UO(AV)越低，则S越大，而加大C可使滤波效果和负载能力增强，但 C不能无限增大。,所以电容滤波形式电路一般适用于输出电流较小且负载变化不大的场合。,电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。,9.3.2电感滤波电路,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，在输出端得到比较平滑的直流电压。,Uo(AV)0.9U2,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压:,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,9.3.3复式滤波电路,改善滤波
9、特性的方法：采取多级滤波。如：,L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。,RC 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。,性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。,LC 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路。,RC 型滤波器,Uo,整流管冲击电流 大,适用场合 小电流负载,L-C 型滤波电路,Uo,整流管冲击电流： 小,适用场合： 大电流且变动大的负载,LC 型滤波电路,Uo,整流管冲击电流 大,适用场合 小电流负载,9.4稳压电路,整流滤波后得到的平滑直流电压会随着电网电压的波动和负载的变化而改变，这种电压不稳定会引起负载工作的不稳定，甚至不能正常工作。而精密的电
10、子测量仪器、自动控制、计算装置即晶炸管的触发电路都要要求有稳定的直流电源供电。为了得到稳定的直流输出电压，需要采取稳定的措施。,稳压电路的作用:,9.4.1硅稳压管稳压电路,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。,稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。,由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。,硅稳压管电路及工作原理,稳压原理：,(1) 当输入电压变化时,由图知：,电路参数计算,(1) 稳压管型号的确定,一般选用稳压管型号要看 UZ，IZM 和rZ 。一般选取,rZRo, Ro为
11、所要求的输出电阻,(2) 输入电压UI的确定,一般选取,1.稳压电源的质量指标2.稳压二极管组成的稳压电路,9.4.2串联反馈式稳压电路,稳压电源的质量指标,1.技术指标:(1). 特性指标:包括输入电压、输出电压、输入电流、输出电流及输出电压调节范围等(2). 质量指标:用来衡量输出电压的稳定程度 包括:稳压系数、输出电阻、温度系数及纹 波电压等.,稳压二极管组成的稳压电路,相关公式,当由于某种原因使输出电压,升高时，有图可知,固,随之减小，由于VT接成射极跟随器的形成，所以VT的发射极电位，也即输出电压,必然随之降低。具体稳压过程可表达如下,三端固定式集成稳压器的“三端”是指电压输入、电压
12、输出、公共接地三端，所谓“固定”是指该稳压器有固定的电压输出。典型的产品有CW78正电压输出系列与CW79 负电压输出系列，其型号意义如下：,三端固定式集成稳压器,1.三端固定式集成稳压器的型号意义,注：型号后XX两位数字代表输出电压值,输出额定电压值有如下系列:,5V、9V、12V 、18V、 24V等 。,三端集成稳压器,三端集成稳压器的外型,1端: 输入端2端: 公共端3端: 输出端,W7800系列稳压器外形,1端: 公共端2端: 输入端3端: 输出端,W7900系列稳压器外形,注：金属封装和塑料封装管脚定义不同，使用时一定要先查手册。,最大输出电流 IOM,2.主要参数,最小输入电压U
13、imin,最大输入电压Uimax,输出电压UO,集成稳压器进入正常稳压工作状态时的最小工作电压即为最小输入电压Uimin 。若低于此值，稳压器性能变差。,稳压器安全工作时允许外加的最大输入电压。若超过此值，稳压器有被击穿的危险。,稳压器的参数符合规定指标时的输出电压，对同一型号而言是一常数。,稳压器能保持输出电压不变的最大输出电流，一般也认为它是稳压器的安全电流。,A,B,C,D,相关公式,由图B：,由图C：,由图D：,单相半控桥式整流电路,u2的正半周VT1和VD2承受正向电压。这时如对晶闸管VT1引入触发信号，则VT1和VD2导通，电流通路为：aVT1RLVD2b这时VT2和VD1都因承受反向电压而截止。,可控整流电路,u2的负半周VT2和VD1承受正向电压。这时如对晶闸管VT2引入触发信号，则VT2和VD1导通，电流通路为：bVT2RLVD1a这时VT1和VD2截止。,输出电压的平均值：,输出电流的平均为：,晶闸管和二极管承受的最高正向和反向电压：,
