《直流稳压》PPT课件.ppt

1,整流稳压电路,第七章,2,二、滤波器,一、整流电路,三、直流 稳压电源,3,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,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u0的稳定。,前言 直流稳压电源的组成和功能,4,整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。下面主要介绍前三种。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。,一、整流电路,5,1、单相半波整流电路的工作原理,u20时，二极管导通。,二极管导通,忽略二极管正向压降：u0=u2,6,单相半波整流电路的工作原理,u20时，二极管截止,输出电流为0。,二极管截止,u0=0,7,输出电压电流波形与大小,uo,输出电压平均值（U0）：,输出电压电流波形：,输出电流平均值（I0）：,io,io,uo,8,输出电压电流波形与大小,二极管上承受的最高电压：,二极管上的平均电流：,ID=I0,uo,输出电压电流波形：,io,io,uo,9,2、单相桥式整流电路,桥式整流电路,u2正半周时电流通路,10,单相桥式整流电路,桥式整流电路,u0,u2负半周时电流通路,11,u20 时,D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由+经D1RLD3-,u20 时,D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由-经D2RLD4+,输出是脉动的直流电压！,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,12,几种常见的硅整流桥,13,1、整流输出电压平均值（U0）,负载电压 U0的平均值为:,负载上的(平均)电流:,14,平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。,例如，在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，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。,二极管截止时两端承受的最大反向电压：,整流电路中整流管的选择,15,二、滤波器,滤波原理:,交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份。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,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，达到平滑输出电压波形的目的。,16,1、电容滤波器(C滤波器),桥式整流电容滤波电路,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,1、滤波原理,17,RL未接入时,充电结束,忽略整流电路内阻,没有电容时的输出波形,18,RL接入（且RLC较大）时,忽略整流电路内阻,电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，u0会逐渐下降。,19,忽略整流电路内阻,只有整流电路输出电压大于u0的时间区间，才有充电电流。因此整流电路的输出电流是脉冲波。,整流电路的输出电流,RL接入（且RLC较大）时,20,考虑整流电路内阻,电容充电时，电容电压滞后于u2。,RL接入（且RLC较大）时,RLC越小，输出电压越低,21,近似估算:U0=1.2U。,(2)流过二极管瞬时电流很大,RLC越大U0越高,负载电流的平均值越大整流管导电时间越短iD的峰值电流越大,一般选管时，取,2、电容滤波电路的特点,(1)输出电压U0与时间常数RLC有关,RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大，,22,输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0随之改变。,如:RL愈小(I0越大),U0下降多,电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。,(3)、输出特性(外特性):,结论,23,（1）滤波原理:,对直流分量(f=0):XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。对交流分量: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。,而后又经过电容滤波器滤波,在一次滤掉交流分量,可以得到甚为平直的直流输出电压。,2、电感电容滤波器(LC滤波器),24,（2）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。,25,3、形滤波器,为了改善滤波特性，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RC-型或L-C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。,u0,R,u2,u1,C1,C2,u0,RL,26,三、直流 稳压电源,在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。其中稳压管稳压电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。开关型稳压电源效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。以下主要讨论稳压管稳压电路和线性稳压电路。,27,1、稳压管稳压电路,引起电压不稳定的原因:,交流电源电压的波动,负载电流的变化,UIUO(UO=UDZ)IZ,抵偿UI的增加UR,UO保持近似不变,28,选择稳压管,UZ=UO,IZM=(1.53)IOM,UI=(23)UO,29,2、恒压源,反相输入,同相输入,30,3、串联型稳压电路,一、电路结构的一般形式,串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,31,T,+_,UI,+_,+_,UO,比较放大,基 准,取 样,UR,FUO,+_,C2,RL,调整元件,调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。基准电压可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。,32,串联反馈式稳压电路,UO,UOUf UB IC UCE,UO,33,4、集成稳压电源,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W7800系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。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。,34,1端:输入端2端:输出端3端:公共端,W7800系列稳压器外形,1端:公共端2端:输入端3端:输出端,W7900系列稳压器外形,35,分类:,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。,36,一、输出为固定电压的电路,W7800系列稳压器 基本接线图,输出为固定正压时的接法如图所示。,输入与输出端之间的电压不得低于3V！,37,正负电压同时输出电路,二、输出正负电压的电路,38,UXX:为W78XX固定输出电压UO=UXX+UZ,三、提高输出电压的电路,39,运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源就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。,四、输出电压可调式电路,用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W7805组成的730V可调式稳压电源。,W7805,40,(UXX=5V),同时消除了(IOR2)一项，稳压器输出用下式表示。,41,结 束,第七章,