直流稳压电源-PPT版

1目录电工电子技术电工基础教学部第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.3集成稳压器7.1整流滤波电路7.2稳压电路2目录电工电子技术电工基础教学部第13章直流稳压电源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和串联型稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。4.了解开关稳压电源的工作原理。本章要求：3目录电工电子技术电工基础教学部13.1整流滤波电路电源变压器:将交流电源电压u1变为所需要的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。滤波电路:将脉动直流电压uR转变为平滑的直流电压uF。稳压电路:当电网波动及负载变化时,维持输出Uo的稳定。直流稳压电源的组成和功能交流电源电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL4目录电工电子技术电工基础教学部13.1.1单相整流电路1.单相半波整流电路oωtuoouDωtu1TriDbaiouoDu2RLoωtiDio2πu2ωt3ππo22Uu20时，D导通uD=0。U20时，D截止iD=0。uo=0uo=u2⑵输出平均电压Uo2220o45.02sin221UUttdUU⑴分析设：tUusin2225目录电工电子技术电工基础教学部2o45.0UU输出平均电压LRUI2o45.0输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：oDII二极管上的最高反向电压：2DRM2UU例单相半波整流电路，已知：RL=750,U2=20V。求：Uo、Io、UDRM，并选出二极管。u1TriDbaiouoDu2RL解：Uo=0.45U2=9VmA127509LooRUIV2.2822DRMUU选用2AP4(16mA,50V)6目录电工电子技术电工基础教学部2.单相全波整流电路设：)sin(22tUubtUuasin22u1uaaTrbD1RLuoD2ubioto2πuaωt3ππo22Uuboωtuoua0ub＜0时，D1导通D2截止Ua＜0ub＞0时，D2导通D1截止uo=uauo=ub输出平均电压Uo=0.9U2二极管上的平均电流：oII21D二极管上承受的最高电压：2DRM22UU输出平均电流LRUIoo7目录电工电子技术电工基础教学部3.单相桥式整流电路u2正半周时电流通路⑴分析设：tUusin222+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1D2共阴极，对应uo的“+”极；D3D4共阳极，对应uo的“-”极。D1D3在u2的正半周导通；D2D4在u2的负半周导通。8目录电工电子技术电工基础教学部-+u2负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-io9目录电工电子技术电工基础教学部u2＞0时a+b-D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由a+经D1RLD3b-u2＜0时b(+)a(-)D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由b(+)经D2RLD4a(-)输出是脉动的直流电压！u2t桥式整流电路输出波形tuou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-)10目录电工电子技术电工基础教学部⑵输出平均电压Uo2220o9.022sin21UUttdUU输出平均电流LLRURUI2oo9.0⑶二极管的选择二极管上的平均电流：oD21II二极管上的最高反向电压：2DRM2UU11目录电工电子技术电工基础教学部u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io问题与讨论单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？⑴D2开路：相当于半波整流，Uo=0.45U2⑵D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组⑶D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组12目录电工电子技术电工基础教学部问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2电路如图所示。试标出输出电压uo1、uo2的极性，画出输出电压的波形。并求出Uo1、）（；tUutUusin2sin2222221Uo2的平均值。设：2πu12ωt3ππo22Uu22oωtuo1oωtuo2u10时u120D1导通，uo1=u12u22＜0D3导通，uo2=u22u1＜0时U22＞0D2导通，uo1=u22U12＜0D4导通，uo2=u12Uo1=0.9U2Uo2=-0.9U213目录电工电子技术电工基础教学部整流桥实物照片14目录电工电子技术电工基础教学部7.1.2滤波电路1.电容滤波电路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止D导通ωtbao22U⑴分析设：tUusin222并入电容C后，在u2uC时，D导通，C充电,充电很快，输出电压uo随u2上升。当uC=后，u2开始下降u2uC，D反偏截止，由C向RL放电，放电较慢，输出电压uo随uC按指数规律缓慢下降。当u2uC时C又被充电uo=u2又上升。直到u2uC，D又截止，C又放电，如此不断的充电、放电，使输出电压uo脉动程度大为减小。22U15目录电工电子技术电工基础教学部⑵输出平均电压UouoD截止D导通ωtbao22U当RL=∞，（即空载时）Uo==1.4U222U通常，输出平均电压可按下述工程估算取值：（全波）半波）2o2o2.1(UUUU⑶滤波电容C的确定u1Tr+uoDu2CRL一般要求fCRXRC21LL；取fCR21)15~10(L；则2)5~3(LTCR滤波电容一般为几十微法到几千微法的有极性电容器。16目录电工电子技术电工基础教学部③二极管导通角小，冲击电流大，容易使管子损坏⑷电容滤波电路的特点①输出电压Uo高②带负载能力差，只适用于小电流场合uoD截止D导通ωtbao22Uuo电容滤波1.4U20.45U2oIo无电容滤波无电容滤波有电容滤波电路半波桥式二极管上的最高反向电压22U22U22U222UDRMU17目录电工电子技术电工基础教学部问题与讨论S1S2~CRLu2Vo图示电路中，已知U2=20V，试求下列情况时，直流电压表的读数。①S1闭合、S2断开②S1断开、S2闭合③S1闭合、S2闭合④某二极管开路，重述上述情况解：①Uo=0.9U2=18V②Uo≈1.4U2≈28V③Uo=1.2U2=24V④Uo=0.45U2=9VUo≈1.4U2≈28VUo=U2=20V18目录电工电子技术电工基础教学部作业：7-77-819目录电工电子技术电工基础教学部2.电感滤波电路u2u1RLLu0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。（1）电感滤波电路结构20目录电工电子技术电工基础教学部（2）电感滤波原理对直流分量(f=0):XL=0,L相当于短路,电压大部分降在RL上。U0=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：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。（3）电感滤波的特点整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。21目录电工电子技术电工基础教学部3、复式滤波器2u1uTouLR+CL为了进一步改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一级RC滤波电路，或在电感滤波后面再接一电容。从而构成LC型或RC-、LC-型滤波电路，其性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。L-C型滤波电路结构22目录电工电子技术电工基础教学部LC-型滤波电路结构2u1uTouLR++1C2CLLC-型滤波电路特点滤波效果比LC滤波器更好，但整流二极管中的冲击电流较大。电感线圈体积大而笨重、成本高。23目录电工电子技术电工基础教学部RC-Π型滤波电路结构2u1uTouLR++R1C2CRC-Π型滤波电路特点R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，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。24目录电工电子技术电工基础教学部7.2稳压电路2u1uTLRZIRIRUOUoICRZDiUZU1、电路结构7.2.1并联型稳压电路25目录电工电子技术电工基础教学部2、工作原理（1）电网电压波动12oZRRouuUIIUU（2）负载波动LoRRoZRoRIIUUIUU通过调节R上的压降来达到稳定输出电压Uo的目的。2u1uTLRZIRIRUOUoICRZDiUZU在稳压管的稳压区，电流变化较大时，稳压管两端的电压变化较小。26目录电工电子技术电工基础教学部3、稳压管稳压电路特点优点：电路简单，元件少。缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。4、稳压管选择办法ZoUU5、限流电阻R的选择原则OmaxZmax3~5.1II）（Oi3~2UU）（（1）maxminOmaxZZiIIRUU（2）minmaxOminZZiIIRUU27目录电工电子技术电工基础教学部电压发生±20%波动，RL=2K，求R和Ui的正常值。解：由KVL得I1=24mA，I2=11mAUi=26V，R=800已知：UZ=12v，Izmax=18mA，IZmin=5mAZiURIU12.1ZiURIU28.0LZzRUIImax1LZzRUIImin2例UiRIZRLUZI128目录电工电子技术电工基础教学部7.2.2串联型稳压电源1.稳压电源的主要指标（1）电压调整率SU%100/SiooUUUU（2）电流调整率SI%100SooUUI（3）输出电压的温度系数ST%100/SooTUUT29目录电工电子技术电工基础教学部2.串联反馈型稳压电路1.电路一般结构串联式稳压电路由取样、基准电压、放大和调整四个环节组成。AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋取样环节：R1R2分压提取与输出Uo成正比的取样电压UFoo212UFURRRUuF30目录电工电子技术电工基础教学部基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF放大环节：放大UF与UREF的差值（UREF－UF）放大输出Uo的变化量。调整环节：由放大后的变化量调整晶体管的管压降UCE，从而达到稳定输出Uo的目的。CEioUUUAUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCE31目录电工电子技术电工基础教学部2.稳压原理稳压过程按电网波动和负载电阻改变两种情况分述如下：当电网波动Ui↑→Uo↑→UF↑→UBE↓→UCE↑→Uo↓；当负载电阻RL↓→Uo↓→UF↓→UBE↑→UCE↓→Uo↑。电路为电压串联负反馈。调整管T连接成射极跟随器。因而可得：ooBEBUUUUAUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCEUBE32目录电工电子技术电工基础教学部ooBEBUUUUooREFFREFB)()(UUFUAUUAUuuu或uuuFAAUU1REFO在深度负反馈条件下，|1+AuFu|1时，可得uFUUREFo当反馈越深时，调整作用越强，输出电压Uo也越稳定AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCEUBE33目录电工电子技术电工基础教学部7.1.4简单分立元件组成的稳压电路TrT12N2222AD21N4736R1680ΩC1100μFC2100μFRL5kΩD1~220VD2D3D4典型的串联稳压电源，其中变压器用于将220V市电降成需要的电压后，进行桥式整流和滤波，将交流电变成直流电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电路，输出端得到稳定的直流电压。34目录电工电子技术电工基础教学部1.稳压过程UoUFUCE2Uo当Ui增加或输出电流减小（RL增大）使Uo升高时IB2IC2UBE1UCE17.1.5实际的串联