第18章 直流稳压电源器

1第18章直流稳压电源18.118.1整流电路整流电路18.218.2滤波电路18.3直流稳压电源2•电源变压器：将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo•整流电路：将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。•滤波电路：将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。•稳压电路：清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压uo的稳定。概述下图是半导体直流电源的原理方框图，它表示把交流电变换为直流电的过程。3以下主要介绍小功率电源中常用的前两种电路。整流电路的任务：利用半导体单向导电元件把交流电压转变为脉动的直流电压。整流电路的种类：整流电路有单相半波、单相桥式全波和倍压整流；三相半波、三相桥式全波整流等多种电路。为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大，死区电压和导通压降为0。18.1整流电路4一、单相半波整流电路tωuDO3、工作波形2、工作原理u正半周，VaVb，二极管D导通；1、电路结构–++–u负半周，VaVb，二极管D截止。aTrDuoubRLiouωtOuoOtωU2U2U2−5①输出电压平均值（Uo）：()∫π=π=ωπ=20oo45.0221UUtduU③二极管上承受的最高电压：UU2DRM=②二极管上的平均电流：ID=IO4、参数计算5、整流二极管的选择平均电流ID与最高反向电压UDRM是选择整流二极管的主要依据。选管时应满足：IOMID，URWMUDRMIOM：最大整流电流，URWM：反向工作峰值电压62u1uouoiDiLR电路组成当u20时，二极管D1、D3导通。二、单相桥式全波整流电路2u1uouoiDiLR当u20时，二极管D2、D4导通。7u20时D1，D3导通D2，D4截止电流通路:由+经D1→RL→D3→-u20时D2，D4导通D1，D3截止电流通路:由-经D2→RL→D4→+输出是脉动的直流电压！u2tωtω桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1tωuou2D4D2D1D3RLuo+-8负载电压Uo的平均值:()∫===πU.πUωtduπU022oo90221负载上的(平均)电流:L2o0.9RUI=L2oD45021RU.II==2RMD2UU=二极管截止时两端承受的最大反向电压：每个二极管只有半周导通。流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半。9单相桥式整流电路中的整流电桥可由四个整流二极管组成，也可直接用集成的整流桥块代替。整流桥块二极管桥选择整流元件的主要指标：IOM：最大整流电流，URWM：反向工作峰值电压选管时应满足：IOMID，URWMUDRM10整流桥实物照片整流桥实物照片1118.2滤波电路交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压原理：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，将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份。12桥式整流电容滤波电路u1u2u1abD4D2D1D3RLuoSC以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。13u1u2u1abD4D2D1D3RLuoSCRL未接入时u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束忽略整流电路内阻没有电容时的输出波形14RL接入（且RLC较大）时u2tuot忽略整流电路内阻当C充电到最高点时，D1、D3将截止，C通过RL放电，uo会逐渐下降，当|u2|uC时，D2、D4导通，C又开始充电，直到最大值。近似估算:Uo=1.2U2u1u2u1abD4D2D1D3RLuoSCC放电C充电1518.3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（电阻）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。16电路组成：UoRu2u1C1C2uiRLIoIZIR稳压原理：(1)当RL不变时，Uou~UzIRIZuiURUo(2)当u~不变时，IoURIRUZIZIRURUo稳定一、稳压二极管稳压电路17如何选用稳压管：一般取：（1）UZ=UO（2）Izmax=(1.5~3)Iomax（3）Ui=(2~3)UO综上分析可知，稳压管稳压的关键是其对电流的调节作用。利用稳压管两端电压的微小变化，引起电流较大变化，通过限流电阻的电压自动调节作用，保持输出电压的稳定。由于起控制作用的稳压管DZ在电路中与负载RL并联，因而这种电路也称并联型稳压电路。18二、恒压源由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。UORFR2R1+–++∞–ΔRL+–UZRDZ+UUORFR2R1++∞–Δ+–RLRDZ+–UZ+U同相输入恒压源反相输入恒压源ZFO1URRU−=ZFO)(11URRU+=改变RF即可调节恒压源的输出电压。19随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，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。本节主要介绍常用的W78××系列三端集成稳压器。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。三、集成稳压电路201端:输入端2端:公共端3端:输出端W78××系列稳压器外形1231端:公共端2端:输入端3端:输出端W79××系列稳压器外形12321分类:正稳压W78XX负稳压W79XX固定式可调式三端集成稳压器型号后XX两位数字代表输出电压值W78系列(输出正电压)W79系列(输出负电压)}输出电压额定电压值有:5V、9V、12V、18V、24V等。221、输出为固定电压的电路应用电路输出为固定正电压时的接法如图所示。+_W78XX系列稳压器基本接线图CoW78XXCIUI+_Uo1320.1~1μF1µF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。232、输出正负电压的电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+_UO132+_CIW79XX13COCO2UO24COW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX:为W78XX固定输出电压UO=UXX+UZ3、提高输出电压的电路25用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用7805组成的18~30V可调式稳压电源。7805iUiCoC1232RoU0.33μF1μF33V1R10K4、输出电压可调的电路262OXX1(1)RUUR•=+(式中，UXX=5V)稳压电路输出Uo可用下式表示:通过调节电位器滑动端可以得到不同的输出电压。运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高，输出阻抗很低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。27第18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、掌握稳压电路工作原理。本章要求：