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1、第第18章章 直流稳压电源直流稳压电源18.2 滤波器滤波器18.3 直流稳压电源直流稳压电源18.1 整流电路（单相）整流电路（单相）本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：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. 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电路的工作 原理原理原理原理; ;3. 3. 了解
2、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18章章 直流稳压电源直流稳压电源第第18章章直流稳压电源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的直流电压。把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压。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18.1 整流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: :
3、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；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。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用二极管的单向导电性uDO18.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路2. 2.
4、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导通；导通；导通；导通；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，二二二二极管极管极管极管 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. 工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构 uD t tRLuiouo1234ab+ + u18.1.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工
5、作原理3. 3. 工作波形工作波形工作波形工作波形uD2uD41. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构RLuiouo1234ab+ + u u 负半周，负半周，负半周，负半周，V Va a uC时时，二极管导通，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 u u u uC时时时时，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载，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按指数规律下降，按指数规律下降，按指数规律下降，按指数规律下降， u uo o=
6、 = u uC 。+Cici +aDuoubRLio= uC 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. 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及平均值输出电压的脉动程度及平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数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
7、压的平均值输出电压的平均值U Uo o 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。越大，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） 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(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，输出电采用电容滤波时，输出电采用电容滤波时，输出电采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即压受负载变化影响较大，即压受负载变化影响较大
8、，即压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。带负载能力较差。带负载能力较差。带负载能力较差。 因此电容滤波适合于要求因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。小且负载变化较小的场合。(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 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通时整流二极管导通时间越短间越短 iD 的峰值电流越大的峰值电流越大。例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻负载电
9、阻 RL = 200 ，要求直流输出电要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。选择整流二极管及滤波电容器。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. 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，已知交流电源频有一单相桥
10、式整流滤波电路，已知交流电源频率率 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，选择整流二极管及滤波电容器。选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 uRLuo+C解：解：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50V的极性电容器的极性电容器18.2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构L uRLuo+C2. 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: : : : X XL L=0 =0 =
11、0 =0 ，L L 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。对谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量上。对谐波分量: : : : 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, , , ,在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载上得到比较平滑的直流电压。在负载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，线圈中产生自感电当流过电感的电流发
12、生变化时，线圈中产生自感电当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感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势阻碍电流的变化势阻碍电流的变化势阻碍电流的变化, ,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滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小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。的场合，用于高频时更为合适。的场合，用于高频时更为合适。的场合，用于高频时更为合适。18.2.3 形形滤波
13、器滤波器 形形形形 LC LC 滤波器滤波器滤波器滤波器 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，但滤波器更好，但二极管的冲击电二极管的冲击电流较大。流较大。 比比 形形 LC 滤波滤波器的体积小、成器的体积小、成本低。本低。L uRLuo+C2+C1 形形形形 RC RC 滤波器滤波器滤波器滤波器R uRLuo o+C2+C1 R R 愈大，愈大，愈大，愈大，C C2 2愈大，愈大，愈大，愈大，滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但R R 大将使直大将使直大将使直大将使直流压降增加，流压降增加，流压降增加，流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输主要适用于负载电流较
14、小而又要求输主要适用于负载电流较小而又要求输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。出电压脉动很小的场合。出电压脉动很小的场合。出电压脉动很小的场合。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稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输稳压电路（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。出电压的一种电子设备。出电压的一种电子设备。出电压的一种电子设备。 稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载稳
15、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及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为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。实际上，它是内阻很小的电压源。其内零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。阻越小，稳压性能越好。阻越小，稳压性能越好。阻越小，稳压性能越好。 稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以稳压电路是整
16、个电子系统的一个组成部分，也可以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。是一个独立的电子部件。是一个独立的电子部件。是一个独立的电子部件。18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路2. 2. 工作原理工作原理工作原理工作原理UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ 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18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路2. 2.
17、工作原理工作原理工作原理工作原理UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ 设负载设负载设负载设负载R RL L一定，一定，一定，一定， U UI I 变化变化变化变化 UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR 1. 1. 电路电路电路电路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz3. 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 5) IOM(3) UI = (2 3) UO 适用于输出电压固定、输出电流不大、且适用于输出电压固定、输出电流不大、且适用于输出电压固定、输出电流不大、且适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动
18、不大的场合。负载变动不大的场合。负载变动不大的场合。负载变动不大的场合。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 串联型稳压电路串联型稳压电路1. 1. 电路结构电路结构电路结构电路结构 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型稳压电路由基准电压、
19、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。路和调整元件四部分组成。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当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压压UO 升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：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，故称串联型稳由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。压电路。UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R13. 3. 输出电压及调节范围输出电压及调节范围输出电
20、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+R118.3.4 集成稳压电源集成稳压电源1. 分类分类XXXX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出正电压W78XX 输出负电压输出负电压W79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）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W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳
21、压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端塑料封装塑料封装塑料封装塑料封装3. 3. 性能特点性能特点性能特点性能特点（78007800、79007900系列）系列）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、8V、 12V 、 15V、 18V、 24V等等 。输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定
22、正电压时的接法如图所示。 (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3V3V！4. 4. 三端集成稳压器的应用电路三端集成稳压器的应用电路三端集成稳压器的应用电路三端集成稳压器的应用电路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
23、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。(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+15V123CiW79151C
24、OCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 FU UXXXX: : : : 为为为为W78XXW78XX固定输出电压固定输出电压固定输出电压固定输出电压U UOO= 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提高输出电压的电路提高输出电压的电路COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_（4 4）提高输出电流的电路提高输出电流的电路提高输出电流的电路提高输出电流的电路 R 的阻值要使功率管只能在输出电流较大时才导通。的阻值要使功率管只能在输出电流较大时才导通。设设设设则则则则作业作业( (共共3 3道道):):P177 18.1.5P177 18.1.5P178 18.1.11P178 18.1.11P180 18.2.7 P180 18.2.7 第第18章章 直流稳压电直流稳压电源源谢谢谢谢！
