第18章 直流稳压电源.ppt

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1、下一页总目录 章目录 返回 上一页第第 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 整流电路整流电路下一页总目录 章目录 返回 上一页本章要求：本章要求：1. 理解单相整流电路和滤波理解单相整流电路和滤波 电路电路 的工作原理及的工作原理及参数的计算参数的计算 ;2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理原理 ;3. 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下一页总目录 章目录 返回 上一页第 18章 直流稳压电源小功率直流稳压电源

2、的组成小功率直流稳压电源的组成功能： 把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压u4 uou3u2u1交流电源交流电源 负载负载变压变压 整流整流 滤波滤波 稳压稳压下一页总目录 章目录 返回 上一页18.1 整流电路整流电路的作用整流电路的作用 : 将交流电压转变为脉动的直流电压。 常见的整流电路：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：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：整流原理：利用二极管的单向导电性下一页总目录 章目录 返回 上一页uDO18.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电

3、路2. 工作原理工作原理u 正半周，正半周， VaVb，二极管二极管 D导通；导通；3. 工作波形工作波形u 负半周， VaVb， 二二极管极管 D1、 D3 导通，导通， D2、 D4 截止截止 。3. 工作波形工作波形uD2uD41. 电路结构电路结构 uouD ttRLuiouo1234ab+动画u下一页总目录 章目录 返回 上一页例 1： 单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V， 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。I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 变压器副边电流有效值变压器副边电流有效值变压器容

4、量变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A变压器副边电压 U 122 V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。下一页总目录 章目录 返回 上一页例例 2：试分析图示桥式整流电路中的二极管试分析图示桥式整流电路中的二极管 D2 或或 D4 断断开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。 如果如果 D2 或或 D4 接反，后果如何接反，后果如何？ 如果如果 D2 或或 D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？因击穿或烧坏而短路，后果又如何？ uo+_ u+_ RLD2D4D1D3解：解： 当 D2或 D4断开后电路为单相半波

5、整流电路。正半周时， D1和 D3导通，负载中有电流 过，负载电压 uo=u； 负半周时，D1和 D3截止，负载中无电流通 过，负载两端无电压， uo =0。uo u 2 3 4tt 2 3 4oo下一页总目录 章目录 返回 上一页如果如果 D2或或 D4接反接反则正半周时，二极管 D1、 D4或 D2、 D3导通，电流经 D1、 D4或 D2、 D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及 D1、 D4或 D2、 D3将被烧坏。如果如果 D2或或 D4因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与 D2或 D4接反类似，电源及 D1或 D3也将因电流过大而烧坏。uo+_ u+_ RLD2D

6、4D1D3下一页总目录 章目录 返回 上一页19.1.3 三相桥式整流电路三相桥式整流电路2. 工作原理工作原理在每一瞬间在每一瞬间共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。1. 电路电路 D1RL uoD6D3 D5D4D2ioCbau+o三相变压器原绕组接成三角形，副绕组接成星形共阳极组共阴极组下一页总目录 章目录 返回 上一页在 t1 t2 期间共阴极组中 a点电位最高， D1 导通； 共阳极组中 b点电位最低， D4 导通。负载两端的电压为线电压负载两端的电压为线电压 uab。D1RL uoD6D3 D5D4D2ioCb

7、au +o负载电压2. 工作原理工作原理变压器副边电压动画uoua ub uC2uoo t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9下一页总目录 章目录 返回 上一页在 t2 t3 期间共阴极组中 a点电位最高， D1 导通； 共阳极组中 c点电位最低， D6 导通。负载两端的电压为线电压负载两端的电压为线电压 uaC。D1RL uoD6D3 D5D4D2ioCbau +o负载电压2. 工作原理工作原理变压器副边电压uoua ub uC2t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9uoo下一页总目录 章目录 返回 上一页在 t3 t4 期间共阴极组中 b点电位最高， D3 导通

8、； 共阳极组中 c点电位最低， D6 导通。负载两端的电压为线电压负载两端的电压为线电压 ubC。D1RL uoD6D3 D5D4D2ioCbau +o负载电压2. 工作原理工作原理变压器副边电压uoua ub uC2t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9uoo下一页总目录 章目录 返回 上一页在 t4 t5 期间共阴极组中 b点电位最高， D3 导通； 共阳极组中 a点电位最低， D2 导通。负载两端的电压为线电压负载两端的电压为线电压 uba。D1RL uoD6D3 D5D4D2ioCbau +o负载电压2. 工作原理工作原理变压器副边电压uoua ub uC2t1 t2 t

9、3 t4 t5 t6 t7 t8 t9uoo下一页总目录 章目录 返回 上一页t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9uoo2. 工作原理工作原理结论：结论： 在一个周期中，每个二极管只有三分之一的时间导通（导通角为 120）。D1RL uoD6D3 D5D4D2iocbau +o变压器副边电压负载电压负载两端的电压为线电压负载两端的电压为线电压 。uoua ub uC2下一页总目录 章目录 返回 上一页3. 参数计算参数计算(1) 整流电压平均值整流电压平均值 Uo(2) 整流电流平均值整流电流平均值 Io(3) 流过每管电流平均值流过每管电流平均值 ID(4) 每管承受的最高反

10、向电压每管承受的最高反向电压 UDRM下一页总目录 章目录 返回 上一页18.2 滤波器滤波器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 )。下一页总目录 章目录 返回 上一页18.2.1 电容滤波器电容滤波器1. 电路结构电路结构2. 工作原理工作原理u uC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

11、增加， uo= uC 。u uC时时 ，二极管截止，电容通过负载，二极管截止，电容通过负载 RL 放电，放电， uC按指数规律下降，按指数规律下降， uo= uC 。+C ici+ +a DuoubRLio= uC 3. 工作波形工作波形二极管承受的最高反向电压为 。动画uoutOtO下一页总目录 章目录 返回 上一页4. 电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(T 电源电压的周期电源电压的周期 )(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 越大越大 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 Uo 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。近似估算

12、 取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）Uo = 1. 0 U （ 半波）当负载当负载 RL 开路时，开路时， UO 为了得到比较平直的输出电压下一页总目录 章目录 返回 上一页(2) 外特性曲线外特性曲线有电容 滤波1.4U无电容滤波0.45UUoo IO结论 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输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。(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选管时一般取：选管时一般取：IOM =2 ID RLC 越大 O 越高， IO

13、 越大 整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大 。 iDtuotOO下一页总目录 章目录 返回 上一页例： 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。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变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值u RL uo+ + +C解： 1. 选择整流二极管选择整流二极管可选用二极管 2CP11IOM =100mA UDRM =50V 下一页总目录 章目录 返回 上一页例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源

14、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 = 50u RL uo+ + +C解： 2. 选择滤波电容器可选用 C=250F， 耐压为 50V的极性电容器下一页总目录 章目录 返回 上一页18.2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器1. 电路结构电路结构 Lu RL uo+ + +C2. 滤波原理滤波原理对直流分量对直流分量 : XL=0 ， L相当于短路相当于短路 ,电压大部分降电压大部分降在在 RL上。对谐波分量上。对谐波分量 : f 越高越高 ,XL越大越大 ,电压大部分降电压大部分

15、降在在 L上。上。 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。当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感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电势阻碍电流的变化 ,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。LC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。下一页总目录 章目录 返回 上一页18.2.3 形形 滤波器滤波器 形形 LC 滤波器滤波器滤波效果比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。Lu

16、RL uo+ + +C2+C1 形形 RC 滤波器滤波器Ru RL uo+ + +C2+C1R 愈大，愈大， C2愈大，愈大， 滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但 R 大将使直大将使直流压降增加，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。下一页总目录 章目录 返回 上一页N1 N3C2 0.047FD2 D3D4D12CZ12A4N2FU23A2000F/50V+C124VFU11A直流24V交流 220V交直流收扩两用机电源下一页总目录 章目录 返回 上一页18.3 直流稳压电源直流稳压电源 稳压电路（稳压器）是为

17、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。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，也可以是一个独立的电子部件。是一个独立的电子部件。下一页总目录 章目录 返回 上一页18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路2. 工作原理工作原理UO = UZ IR = IO + IZ UIUZRL(IO) IR 设 UI一定，负载 RL变化UO 基本不变 IR (IRR) 基本不变 UO (UZ ) IZ1. 电路电路+UI RL+CIOUO+uIR RDZIz限流调压稳压电路下一页总目录 章目录 返回 上一页18.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路2. 工作原理工作原理UO = UZ IR = IO + IZ UIUZUI UZ 设负载设负载 RL一定，一定， UI 变化变化UO 基本不变 IRR IZ IR 1. 电路电路+UI RL+CIOUO+uIR RDZIz