第11章直流稳压电源.

11.3滤波器11.4稳压电源11.2整流电路11.1直流稳压电源的组成本章要求：1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2.了解稳压管稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。第11章直流稳压电源重点：单相桥式整流电路、电容滤波电路。难点：三端稳压器的应用。第11章直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成功能：交流电→直流电u4uou3u2u1交流电源负载变压整流滤波稳压①变压：220V高压→合适低压②整流：交流电→脉动的直流电③滤波：减小脉动程度④稳压：保持uo稳定11.2整流电路整流电路的作用:将交流电压转变为脉动的直流电压。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。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。整流原理：利用二极管的单向导电性tuDO2.工作原理u正半周，VaVb，二极管D导通，3.工作波形u负半周，VaVb，二极管D截止，1.电路结构–++–aTrDuoubRLioutOuoOtU2U2U2u0=u；u0=0。4.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值IoLLRURUI45.0oo(3)流过每管电流平均值IDoDII(4)每管承受的最高反向电压URMUU2RM)d(sin2π21ποttUU0.45oU5.整流二极管的选择平均电流ID与最高反向电压URM是选择整流二极管的主要依据。选管时应满足：IOMID，URWMURM7.常见故障分析6.特点及应用电路简单，但变压器利用率低，UO小，且脉动大。用于小电流、脉动要求不严格的电路。（1）D短路：无整流，uD=0，uO=u（2）D虚焊：无输出，uD=u，uO=02.工作原理u正半周，VaVb，二极管D1、D3导通，D2、D4截止,3.工作波形uD2uD41.电路结构－uouDttRLuiouo1234ab+–+–－utU2U2U2u0=u；2.工作原理u负半周，Va﹤Vb，二极管D2、D4导通，D1、D3截止，3.工作波形uD2uD41.电路结构uouDttRLuiouo1234ab+–+–utU2U2U211.2.2单相桥式整流电路－－uD1uD3u0=-u。4.参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值IoLLRURUI9.0oo(3)流过每管电流平均值IDo21DII(4)每管承受的最高反向电压UDRMUU2DRM)d(sin2π22ποttUU0.9oU5.整流二极管的选择同半波整流一样，选管时应满足：IOMID，URWMUDRM7.常见故障分析6.特点及应用变压器利用率高，输出脉动小，但元件多，二极管的管压降大。用于中、小功率的整流电路。RLu1234ab+–×RLu1234ab+–aRLu1234b+–（1）一只D短路：半周短路，烧坏二极管、变压器（2）一只D虚焊：半波整流（3）一只D接反：半周短路，半周无输出，烧坏二极管、变压器例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。8.1122220K变比I=1.11Io=21.11=2.2A变压器二次电流有效值变压器容量S=UI=1222.2=207.8VA变压器二次电压U122VA121ODIIV1722DRMUU可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。解：2A50100LOORUI122V1.19.01001.19.0OUU交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。方法：将电容与负载RL并联或将电感与负载RL串联。2.工作原理uuC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC增加，uo=uC。uuC时，二极管截止，电容通过负载RL放电，uC按指数规律下降，uo=uC。+Cici–++–aDuoubRLio=uC3.工作波形（半波、全波）UU22DRMuoU2U2utOtO（桥式）UU2DRM4.电容滤波电路的特点25)(3LTCRτ一般取(T—电源电压的周期)(1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。RLC越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo越大，波形越平滑。近似估算取：Uo=1.2U(桥式、全波）Uo=1.0U（半波）当负载RL开路时，UOU2为了得到比较平直的输出电压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RL=200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压V352522UUDRM变压器二次电压的有效值A075020030212121LOOD.RUIIuRLuo++––~+C解：1.选择整流二极管25V1.23021O.UU可选用二极管2CZ55BIOM=1000mAURWM=50V例：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RL=200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。取RLC=5T/2已知RL=200S05.025015LCRuRLuo++––~+C解：2.选择滤波电容器F250F102502000.050506LR.C可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器11.3.2电感电容滤波器1.电路结构LuRLuo++––~+C2.滤波原理对直流分量:XL=0，L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L上。因此,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，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。LC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。11.3.3形滤波器形LC滤波器滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。比形LC滤波器的体积小、成本低。LuRLuo++––~+C2+C1形RC滤波器RuRLuo++––~+C2+C1R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R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。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。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。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。2.工作原理UO=UZIR=IO+IZRL(IO)IR设UI一定，负载RL变化UO基本不变IR(IRR)基本不变UO(UZ)=（UI–UR）IZ1.电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流调压稳压电路2.工作原理UO=UZIR=IO+IZUIUo设负载RL一定，UI变化UO基本不变IRRUZIR1.电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIzIZ3.参数的选择(1)UZ=UO(2)IZM=(1.5~3)IOM(3)UI=(2~3)UO应用：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。1.分类单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。XX两位数字为输出电压值三端稳压器输出固定电压输出可调电压输出正电压78XX输出负电压79XX（1.25~37V连续可调）2.外形及引脚功能W7800系列稳压器外形1—输入端3—公共端2—输出端W7900系列稳压器外形1—公共端3—输入端2—输出端塑料封装3.性能特点（7800、7900系列）输出电流超过1.5A（加散热器）不需要外接元件内部有过热保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护输出电压容差为4%输出电压额定值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)输出为固定电压的电路输入与输出之间的电压不得小于2V，一般5V左右4.三端固定输出集成稳压器的应用COW7805CiUi+_+_UO1230.1~1F1F为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。即用以改善波形。23220V12V+C12V+CW7805Ci+5V123CiW79051COCO–5V1F1F0.33F0.33F1000F1000F5.三端可调输出集成稳压器的应用)V1(25112ORR.U流过调整端电流100µA，在要求不高的场合它在R2上的压降可以忽略2、1两端电压为1.25V—基准电压COCW117CiUi+_+_UO321R1R22401µF0.1µF