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1、第第1818章章 直流稳压电源直流稳压电源18.2 18.2 滤波器滤波器18.3 18.3 直流稳压电源直流稳压电源18.1 18.1 整流电路整流电路本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1. 1. 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参数的计算参数的计算; ; ; ;2. 2. 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
2、电路的工作 原理原理原理原理; ; ; ;3.3.3.3.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。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。第第1818章章 直流稳压电源直流稳压电源第第1818章直流稳压电源章直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成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：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1交流电源交流电源交流电源交流电源负载负载负载负载变压变压变压变压整流整流整流整流滤波滤波滤波滤波稳压稳压稳压稳压18.118.1 整流
3、电路整流电路整流电路的作用整流电路的作用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。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：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。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：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，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。整流原理：整流原理：整流原理：整流原理： 利用二极管的单向导电性利
4、用二极管的单向导电性uDO18.1.1 单相半波整流电路2. 2. 2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理 u u 正半周，正半周，正半周，正半周，V Va aVVb b，二极管二极管二极管二极管D D D D导通；导通；导通；导通；3. 3. 3. 3. 工作波形工作波形工作波形工作波形 u 负半周，负半周，VaVVb b，二极二极二极二极管管管管 D D1 1、 D D3 3 导通，导通，导通，导通， D D2 2、 D D4 4 截止截止截止截止 。3.3.工作波形工作波形uD2uD41.1.电路结构电路结构 uD t tRLuiouo1234ab+ + u18.1.2 18.1.
5、2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路2. 2. 2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理3.3.3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41.1.1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构RLuiouo1234ab+ + u 正半周，正半周，VaVb，二极二极管管 1 1、3 3 导通，导通，2 2、4 4 截止截止 。 u u 负半周，负半周，负半周，负半周，V Va aVuC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的同时也给供电的同时也给电容充电，电容充电，uC 增加，增加，uo= uC 。u u u uC时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容
6、通过负载时，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，放电，放电，u uC C按指数按指数按指数按指数规律下降，规律下降，规律下降，规律下降，u uo o= u= uC 。+Cici +aDuoubRLio= uC 3.3.3.3.工作波形工作波形工作波形工作波形二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。u tO tO4.4.4.4.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点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电源电压的周期电源电压的周期) ) ) )(1)(1)输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动
7、程度与平均值Uo与放电时间常数与放电时间常数RLC有关。有关。 R RL LC C 越大越大越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢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输出电压的平均值输出电压的平均值U Uo o 越大，越大，越大，越大， 波形越平滑。波形越平滑。波形越平滑。波形越平滑。近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）（半波）当负载当负载当负载当负载R RL L 开路时，开路时，开路时，开路时，U UO O 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压18.2.1 18.2.1
8、电容滤波器电容滤波器18.2.1 18.2.1 电容滤波器电容滤波器 +aDuoubRLio+C+uo-(2)(2)(2)(2)外特性曲线外特性曲线外特性曲线外特性曲线有电容有电容滤波滤波1.41.4U U 无电容滤波无电容滤波0.45.45U U UooIO 结论结论采用电容滤波时，输出电压受负载变采用电容滤波时，输出电压受负载变采用电容滤波时，输出电压受负载变采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。化影响较大，即带负载能力较差。化影响较大，即带负载能力较差。化影响较大，即带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输出电压较因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且
9、负载变化较小的高、负载电流较小且负载变化较小的场合。场合。(3)(3)(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：选管时一般取：选管时一般取：I IOM OM =2=2I ID D RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。 tO tO18.2.1 18.2.1 电容滤波器电容滤波器流过二极管的电流流过二极管的电流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二极管承受的最高反向电压
10、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：解：1.1.1.1.选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA URWM =50V 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻负载电阻RL=200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V, ,选择整流二极选择整流二极管及滤波电容器。管及滤波电容器。例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波
11、电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻负载电阻RL=200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V, ,选择整流二极管选择整流二极管及滤波电容器。及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 uRLuo+C解：解：2.2.选择滤波电容器选择滤波电容器可选用可选用C=250 F，耐压为耐压为50V50V的极性电容器。的极性电容器。18.2.2 18.2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器1. 1. 1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构L uRLuo+C2. 2. 2. 2. 滤波原理滤波原理滤波原理滤波原理对直流分量对直流分量对直流分量对直流分量: :
12、: : X XL L=0 =0 ，L L相当于短路相当于短路相当于短路相当于短路, , , ,电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在R RL L上。对上。对上。对上。对谐波分量谐波分量谐波分量谐波分量: : : : f f 越高越高越高越高, , , ,X XL L越大越大越大越大, , , ,电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在电压大部分降在L L上。上。上。上。因此因此因此因此, , , ,在负载在负载在负载在负载上得到比较平滑的直流电压。上得到比较平滑的直流电压。上得到比较平滑的直流电压。上得到比较平滑的直流电压。当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍
13、电当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化流的变化流的变化流的变化, , , ,使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。LCLC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。于高频时更为合适。于高频时更为合适。于高频时更为合适。18
14、.2.3 18.2.3 形形滤波器滤波器 形形形形 LC LC LC LC 滤波器滤波器滤波器滤波器滤波效果比滤波效果比LCLC滤波滤波器更好，但二极管器更好，但二极管的冲击电流较大。的冲击电流较大。比比 形形 LC LC 滤波器滤波器的体积小、成本低。的体积小、成本低。L uRLuo+C2+C1 形形形形 RC RC RC RC 滤波器滤波器滤波器滤波器R uRLuo o+C2+C1R R R R 愈大，愈大，愈大，愈大，C C C C2 2 2 2愈大，滤波效果愈好。但愈大，滤波效果愈好。但愈大，滤波效果愈好。但愈大，滤波效果愈好。但R R R R 大将使直流压降增加，大将使直流压降增加，
15、大将使直流压降增加，大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。交直流收扩两用机电源交直流收扩两用机电源N1N3C20.047 FD2D3D4D12CZ12A4N2FU23A2000 F/50V+C124VFU11A直流直流24V交流交流220V 如图电源输出电压为如图电源输出电压为24V, 24V, 电流为电流为1.8A1.8A。变压器副绕。变压器副绕组组N N3 3 的电压约为的电压约为20V, C2
16、0V, C2 2起起抑制高频干扰作用；抑制高频干扰作用； 副绕组副绕组N N2 2的电压为的电压为5.5V5.5V，供照明指示灯用。直流供照明指示灯用。直流 24V24V电池的极性可任意接入。电池的极性可任意接入。18.2.3 18.2.3 形形滤波器滤波器18.3 18.3 直流稳压电源直流稳压电源 稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电稳压电路（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。压的一种电子设备。压的一种电子设备。压的一种电子设备。 稳压电路的输出电压大小基本上与
17、电网电压、负载及环稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载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。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。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。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。其内阻越小，稳压性能越实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。好。好。好
18、。 稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一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。个独立的电子部件。个独立的电子部件。个独立的电子部件。18.3.1 18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路2.2.2.2.工作原理工作原理工作原理工作原理UO = UZ =Ui UR= Ui IRR ; IR = IO + IZUIUZ设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化1.1.1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路U
19、OIZIRURUOUOIZIRURUO18.3.1 18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路1.1.1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路原理原理: :IR=IZ+IOUO= UZ= Ui UR= Ui IRR电源电压电源电压UiUOIZIRURUO电源电压电源电压UiUOIZIRURUO18.3.1 18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路UIUZ1.1.1.1.电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz3.3.3.3.参数的选择参数的选择参数的选择参数的选择(1)UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) IO
20、M(3) UI = (2 3) UO适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。18.3.1 18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz18.3.2 18.3.2 恒压源恒压源由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。UORFR2R1+ RL+UZRDZ+UUORFR2R1+ +RLRDZ+UZ+U反相输入恒压源反相输入恒压源同相输入恒
21、压源同相输入恒压源改变改变 RF 即可调节恒压源的输出电压。即可调节恒压源的输出电压。UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R118.3.3 18.3.3 串联型稳压电路串联型稳压电路1. 1. 1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构调整调整元件元件比较比较放大放大基准基准电压电压取样取样电路电路当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO 升高时，有升高时，有如下稳压过程：如下稳压过程：2.2.2.2.稳压过程稳压过程稳压过程稳压过程由电路图可知由电路图可知UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳
22、压电路。由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R118.3.3 18.3.3 串联型稳压电路串联型稳压电路3.3.3.3.输出电压及调节范围输出电压及调节范围输出电压及调节范围输出电压及调节范围 输出电压输出电压输出电压输出电压UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R118.3.3 18.3.3 串联型稳压电路串联型稳压电路18.3.4 集成稳压电源1.1.分类分类XXXXXXXX两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出可调电压输出可调电压输出可调电压输出可调电压输出正电压输
23、出正电压78XX 78XX 输出负电压输出负电压79XX 79XX （1. 25 37 V 1. 25 37 V 连续可调）连续可调）2. 2. 2. 2. 外形及引脚功能外形及引脚功能外形及引脚功能外形及引脚功能W7800W7800系列稳压器外形系列稳压器外形11输入端输入端3 3 公共端公共端2 2 输出端输出端W7900W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 1 公共端公共端3 3输入端输入端2 2 输出端输出端塑料封装塑料封装塑料封装塑料封装18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源3.3.3.3.性能特点性能特点性能特点性能特点（78007800、79007900系列）系
24、列）系列）系列）输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器）不需要外接元件不需要外接元件内部有过热保护内部有过热保护内部有过流保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护输出电压容差为输出电压容差为4%输出电压额定值有输出电压额定值有输出电压额定值有输出电压额定值有: : : : 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源4. 4. 4. 4. 主要参数主要参数主要参数主要参数 ( (1) 1) 1) 1) 电压调整率电压调整率电压调整率电压调整率S S S SU U U U(
25、( ( (稳压系数稳压系数稳压系数稳压系数) ) ) ) 反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波 动对稳压电路的影响。动对稳压电路的影响。 ( (2) 2) 2) 2) 电流调整率电流调整率电流调整率电流调整率S S S SI I I I 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出 电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。0.0050.02% 0.11.0%18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源(3) (3) 输出电压输出电压 U
26、O (6) (6) 最大输入电压最大输入电压 UiM (7) (7) 最大功耗最大功耗 PM (4) (4) 最大输出电流最大输出电流 IOM (5) (5) 最小输入、输出电压差最小输入、输出电压差 (Ui -UO ) min 18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源输出为固定正电压的接法如图所示输出为固定正电压的接法如图所示 (1) (1) (1) (1)输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路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输入与输输入与输出之间的出之间的出之间的出之间的电压不得电压不得电压不得电压不得低于低于低于低于3V3V3V3V！5. 5. 5.
27、 5. 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+_+_UO123 0.11 F1 F为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流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。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线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
28、感效应，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。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。即用以改善波形。即用以改善波形。18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源(2)(2)(2)(2)同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源U UXXXX: : 为为W78XXW7
29、8XX固固定输出电压定输出电压U UO O= U= UXX XX + U+ UZ Z（3 3）提高输出电压的电路）提高输出电压的电路COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源IO= I2 + IC（4 4）提高输出电流的电路）提高输出电流的电路COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+ 18.3.4 18.3.4 集成稳压电源集成稳压电源IRIRI36.6.三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用18.3.4 集成稳压电源COW78XXCIUI+_+_UO123UXXR3R4+- +-R1R2U+=U-
