第18章直流稳压电源.

第18章：直流稳压电源18.1整流电路18.2滤波器18.3直流稳压电源直流电源直流电源：直流发电机、电池、半导体直流电源；半导体直流电源组成：变压器、整流电路、滤波器、稳压电路。u1u2u3u4uo电源负载18.1整流电路单相半波整流电路单相桥式整流电路单相全波整流电路三相桥式整流电路18.1.1单相半波整流电路单相半波整流电路如图：周期多少？～uiuoRLuitu0ti0单相半波整流电路分析单相半波整流电路输入电压ui、有效值U，输出电压uo、平均值Uo，电流平均值Io，最高反向电压UDRM，则有：LLooRURUI45.0tUuisin2UttdUdtuUoo45.0)(sin22121020...2,1,0,1,2...)1(2)12(,0)12(2,sin2nntnntntUuoUUUmDRM2例题（一）单相半波整流电路，RL=750，输入电压U=20V，求Uo、Io、UDRM，并选用二极管。Uo=0.45U=9VIo=Uo/RL=12mAUDRM=1.414U=28.28V二极管选用原则：选1.5~2倍的平均电流、2~3倍的最高电压18.1.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路如图：～uoRLu单相桥式整流分为两组轮流导通单相桥式整流电路输出单相桥式整流电路输出电压波形如图：周期多少？uitu0ti0单相桥式整流电路分析单相桥式整流电路输入电压ui、有效值U，输出电压uo、平均值Uo，电流平均值Io，最高反向电压UDRM，则有：LLooRURUI9.0tUuisin2UtdtUdtuUoo9.0)(sin221212020tUuosin2UUUmDRM2平均值与有效值关系例题（二）单相桥式整流电路，RL=80，负载电压Uo=110V，电源电压（变压器输入）为380V，（1）如何选用二极管，（2）变压器的变比与容量。(1)Io=Uo/RL=1.4A，ID=Io/2=0.7AU=Uo/0.9=122V，U`=(1+10%)U=134VUDRM=1.414U`=189V二极管选用：1A、300V(2)K=380/134=2.8I=Io/0.9=1.55A（源自平均值与有效值关系）S=UI=208VA变压器选用：380V/134V、300VA单相全波整流电路单相全波整流电路如图：周期多少？～uoRLu0ti018.1.3三相桥式整流电路（选）三相桥式整流电路如图：uoRLuOabcD1D2D3D4D5D6ABC三相桥式整流电路输出三相桥式整流电路输入相电压与输出电压波形如图：u0tuitabcab三相桥式整流电路二极管导通情况三相桥式整流电路二极管轮流导通如表：123456高电压相caabbc导通管子D5D1D1D3D3D5导通管子D4D4D6D6D2D2低电压相bbccaa三相桥式整流电路分析三相桥式整流电路输入相电压有效值U，输出电压平均值Uo，电流平均值Io，最高反向电压UDRM，则有：LLooRURUI34.2UtdtUUo34.2)(sin233/16765UUUUmDRM45.2233LoDRUII78.031三相半波整流电路三相半波整流电路如图：uoRLABCu0t常见整流电路物理量关系类型单相半波单相全波单相桥式三相半波三相桥式整流电压平均值Uo0.45U0.9U0.9U1.17U2.34U整流管电流平均值IDIoIo/2Io/2Io/3Io/3整流管最高反向电压UDRM1.41U2.83U1.41U2.45U2.45U输入电流有效值I1.57Io0.79Io1.11Io0.59Io0.82Io例题（三）试证：单相桥式整流电路输入电流有效值I=1.11Io。mmoItdtII2sin10ooIII11.122mmItdtII21sin10218.2滤波器经过整流后，电路输出一个脉动的直流电压；单相整流电路输出的直流电压波动很大；经过滤波器滤波，电压的波动将得以改善；电源所用滤波器为无源滤波器。18.2.1电容（C）滤波器半波整流电容滤波器电路如图：～uoRLCDu0tD导通D导通D截止D截止u0,IDtD导通D导通D截止D截止uDt有电容滤波时整流管的导通时间将缩短，电流波动增大。电容滤波整流分析（半波整流）半波整流电路的平均输出电压Uo与平均输出电流Io的关系曲线，即外特性曲线如图：U0I01.4U0.45U0电容滤波无电容滤波通常取：Uo=URLC=(3~5)T≈4T；UDRM=2.828U。电容滤波桥式整流电路分析电容滤波桥式整流电路电压输出波形如图：～uoRLuCuituu,ituDt电容滤波整流分析（全波整流）全波或桥式整流电路的平均输出电压Uo与平均输出电流Io的关系曲线，即外特性曲线如图：U0I01.4U0.9U0电容滤波无电容滤波通常取：Uo=1.2URLC=(3~5)T/2≈2T；UDRM=1.414U（桥式），UDRM=2.828U（全波）。例题（四）单相桥式整流电路输入电源f=50HZ，RL=200，输出电压Uo=30V，选择二极管与滤波电容。mARUIILooD752121VUUDRM352VUUo252.1TCRL2)50(2002VFfRCL18.2.2电感电容（LC）滤波器电感电容滤波器电路如图：～uoRLuCL电感电容（LC）滤波器特点电感：产生自感电动势阻碍电流的变化，具有稳定电流的作用；电感滤波：削弱电流的交流分量，使电流脉动大为减少，负载稳定时负载电压波动也大为减少；负载变动时需要并联滤波电容来稳定负载电压；电感越大、电容越大、频率越高，滤波效果越好；LC滤波器适用于电流较大场合，特别是高频电源的场合（如：高频开关电源电路）；在电流较大、对电压脉动要求不太高的场合可以将电容除去，即采用电感滤波形式。18.2.3∏型滤波器∏滤波器电路如图：～uoRLuC2LC1～uoRLuC2RC1∏型滤波器特点∏滤波器：输出电压脉动小，滤波效果好；但：整流管的电流冲击较LC滤波器大；用电阻代替电感的∏滤波器电阻越大滤波效果越好；用电阻代替电感的∏滤波器可降低成本，但效率会下降；用电阻代替电感的∏滤波器适用于小电流、小功率场合。常用滤波器特性对比类型CLLC∏输入阻抗低高高低输出阻抗低高低低特点稳定电压稳定电流稳定输入电流稳定输出电压稳定输出电压适用场合小功率稳压大电流稳流较大功率稳压较高性能稳压收扩两用机的交直流电源～220VC2C1FU1FU22200uF/50V3A1A0.047u-24V18.3直流稳压电源由于电源电压的波动与负载的变化，经过整流滤波后，直流输出电压会产生变动；电子电路的供电，特别应用日益广泛的集成电路的供电对电源电压的稳定性、精度与纹波有比较高的要求；直流稳压电源电路能给负载提供更为稳定的电源输出。两类：线性稳压电源（并联稳压电源、串联稳压电源）、开关稳压电源18.3.1稳压管稳压电路稳压管稳压电路如图：～uoRLuC2RC1DZIZIoI1u1稳压管稳压电路分析稳压管稳压电路核心是限流电阻R与稳压管DZ；滤波电容C1抑制由于输入电压引起的脉动；滤波电容C2抑制由于负载变动（特别高频脉动）导致的输出电压脉动；I1=(U1-UZ)/R，IO=UO/RL=UZ/RL；IZ=I1-IO，IZ0时，即当I1IO时稳压电路输出一个稳定的电压UZ给负载；当I1-IOIZM时，稳压电路即可稳定工作；适用于小电流稳压场合（电流波动小的场合）。稳压管、限流电阻及相关参数选取OZUUOMOMZMIII3)3~5.1(OOUUU3)3~2(1OMOOMZOMZIUIUUIUUR2)2~5.1(11OMZOMZRIUUIUUP)(3))(3~2(11例题（五）稳压管稳压电路，RL=∞→3K，U1=45V，UO=15V，选择稳压管DZ与限流电阻R。mAIIOMZM153VUUOZ15kIUUROMZ321mARUILZOM5/mWIUUPOMZR450)(31选稳压管：2CW20，13.5V~17V、15mA；选限流电阻：3k、0.5W。18.3.2恒压源恒压源电路如图：uZRDZAR2R1RFuoAR2R1RFuoRDZ恒压源电路分析恒压源电路输出电压调节方便；输出电压稳定，不受负载电流大小影响；限流电阻功耗小、效率高（相对稳压管电路）；输出电压如下：适用于稳压精度要求较高的场合。ZFURRU10ZFURRU10118.3.3串联型稳压电路简单的串联型稳压电路如图：UZRDZUiRLUOTBEZUUU0串联型稳压电路一般的串联型稳压电路如图：UZRDZAR1UiR2RLUOUfT串联型稳压电路分析串联型稳压电路电压调节：Uf↑→UB↓→UE(UO)↓→Uf↓；反馈类型：串联电压负反馈；输出电压推导：ZfUUUU212RRRUUOfZURRU210118.3.4集成稳压电源集成稳压电源又称稳压集成块；集成稳压电源分类：线性稳压集成块、开关稳压集成块，正电压集成块、负电压集成块，三端固定输出电压稳压集成块、三端可调输出电压稳压集成块；固定输出电压的三端稳压集成块简单易用，使用较为广泛，正电压常用7800系列，负电压常用7900系列。集成稳压电源电路集成稳压电源电路如图：W7800～uoRLuC2C1u11237800与7900系列：输出电压有5V、8V、12V、15V、24V等，输入最高电压35V，最小输入输出压差2~3V，最大输出电流2.2A，输出电阻0.03~0.15，电压变化率0.1%~0.2%。正、负电压同时输出的电路～W7815C13C12123W7915C23C22321+15V-15VC11C21双电源输出：±15V提高输出电压的电路W78xxC13C12123UoC11RDZUi电源输出：Uxx+UZ扩大输出电流的电路W78xxC3C2123UoC1TUiRIRI1IBICI2I3IEIR=-UBE/R，I2≈I1=IR+IB，IC=IBI2=-UBE/R+IC/，Io=I2+Ic输出电压可调的电路XXoURRRUU433XXoURRRRRRU433121C0W78xxC1UoC2R1AUiR2R3R4UUoURRRU212可调三端集成电源电路可调C0C1UoC2UiR1R21.27VVRRRUo27.1121课后练习18.1.5、18.1.6、18.1.818.2.518.3.4、18.3.6、18.3.7、18.3.8