《直流稳压电源》课件.ppt
第五章直流稳压电源,在生产、生活和科学实验中，主要采用交流电，但在某些场合，例如电解、电镀、蓄电池的充电、直流电动机等，都需要直流电源供电。此外，在电子线路和自动控制装置中还需要用非常稳定的直流电源电压。为了得到直流电，除了用直流发电机外，目前广泛采用各种半导体直流电源。,半导体直流电源由整流变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等环节组成。,整流变压器Tr：将交流电源电压u1变换为符合整流要求的交流电压u2。,滤波电路：将单向脉动直流电压u3变换为脉动较小的直流电压u4。,整流电路：将交流电压u2变换为单向脉动的直流电压u3。,稳压电路：在交流电源电压波动及负载变化时，使直流输出电压uo稳定。,1 整流电路,整流电路的作用是将交流电压变换为单向脉动的直流电压。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，这些整流电路主要应用在电子仪器中。在要求整流功率较大的场合，采用单相整流电路，会造成三相电网负载的不平衡，影响供电质量，这时应采用三相桥式整流电路。,在整流电路中，整流元件为二极管，为分析问题简单起见，可把二极管当作理想元件来处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,1 单相半波整流电路,忽略二极管正向压降，则 uo=u,所以 uo=0,u0时：二极管正向导通，io0,u0时：二极管反向截止，io=0,uo、io的波形与平均值,二极管的平均电流,二极管的最高反向电压,2 单相桥式整流电路,u0时：D1、D3正向导通，D2、D4反向截止，io0，uo=u0,u0，uo=-u0,uo、io的波形与平均值,二极管的平均电流,二极管的最高反向电压,例,已知负载电阻RL=80，负载电压Uo=110V，采用桥式整流电路，交流电源电压为380V，如何选择整流二极管？,解,可选用2CZ11C型二极管，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。,考虑到变压器副绕组及管子上的压降，变压器的副边电压大约要比计算值高出10%，所以,2 滤波电路,交流电压经整流后输出的是单向脉动的直流电压，其中既含有直流成分又含有交流成份。滤波电路的作用是利用电容元件两端电压不能跃变或电感元件中电流不能跃变的特性,将电容元件与负载并联或将电感元件与负载串联，滤掉整流输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到输出电压平滑的目的。,1 单相半波带电容滤波的整流电路,Oa段：D导通，电源对C充电，uo=uC=u；ab段：从a点开始，u和uC都开始下降，u按正弦规律下降，uC按指数规律下降，开始uC下降速度大于u，所以D导通，uo=uC=u；bc段：从b点开始，u下降速度大于uC，所以D截止，uo=uC，按指数规律变化，变化快慢决定于=RLC；cd段：uuC，D又导通，uo=uC=u，重复上一周期。,无电容滤波,带电容滤波,带电容滤波时，uo的脉动大为减小，其平均值Uo增大。,无电容滤波,带电容滤波,在空载时：,随着负载的增大（RL），放电时间常数=RLC，放电加快，所以Uo。,通常规定：单相半波带电容滤波的整流电路单相全波带电容滤波的整流电路,单相半波带电容滤波整流电路的特点,一般取,(T：电源电压的周期),(2)流过二极管的瞬时电流很大,=RLC愈大Uo愈大负载电流的平均值愈大整流管导通角愈小iD的峰值也就愈大。,(1)输出电压Uo与时间常数=RLC有关,=RLC愈大电容C放电愈慢Uo(uo的平均值)愈大。,(3)二极管承受的最高反向电压,(4)、输出外特性Uo与Io的关系曲线,带电容滤波的整流电路，其外特性较差，或者说带负载能力较差。电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且变化也较小的场合。,2 电感滤波电路,电路结构：在整流电路与负载之间串联一个电感L就构成了电感滤波电路。,（1）滤波原理,对u的直流分量：f=0，XL=0，相当于短路，电压大部分降在RL上；对u的交流分量：f越高，XL越大，电压大部分降在XL上。因此，uo主要是u的直流成分，uo是比较平滑的直流电压。,Uo=0.9U,当忽略L的直流电阻时，uo的平均值约为：,（2）电感滤波的特点:,整流管导通角较大，峰值电流很小，输出外特性比较平坦，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。,3 复合滤波电路,单独使用电容或电感构成的滤波电路，滤波效果不够理想，为了满足较高的滤波要求常采用电容和电感组成的LC、CLC-型等复合滤波电路。,这两种滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。,在负载较轻时，常采用电阻代替笨重的电感，构成CRC-型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，所以只适用于负载电流较小的场合。,作业,3 稳压电路,经整流和滤波后的直流电压往往还会随交流电源电压的波动或负载的变化而变化。为了得到很稳定的直流电压，直流稳压电源还需在整流、滤波电路之后再加一级稳压电路。最简单的稳压电路是采用稳压管和限流电阻组成。,稳压电路,Ui是经整流和滤波后的电压,*当交流电源电压波动而使Ui变化时,Uo=Ui-UR,IZ,UR,UR,Uo=Ui-UR,若Ui,Uo=Ui-UR,IZ,UR,Uo=Ui-UR,若Ui,UR,UR,UR,Uo=Ui-UR,UR,Uo=Ui-UR,IZ,UR,Uo=Ui-UR,Uo=Ui-UR,IZ,*当交流电源电压不变而负载变化时,若Io,若Io,一个完整的半导体直流稳压电源,4 串联型稳压电路,由一个稳压管和一个电阻组成的稳压电路，结构简单，但受稳压管最大稳定电流的限制，负载电流不能太大。另外，输出电压不可调且稳定性也不理想。串联型稳压器克服了上述缺点，目前应用较为广泛。,自动调整过程,由于是串联电压负反馈，所以称为串联型稳压电路。,Ui有内阻,目前所使用的稳压器已集成化，但以串联型稳压电路为其基础。最具代表性的集成稳压器有W78系列和W79系列。,1.输入端2.输出端（正电压）3.公共端,1.公共端2.输出端（负电压）3.输入端,W78系列输出正电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多种，若要获得负电压，选用W79系列即可。比如W7805输出+5V电压，比如W7905输出-5V电压。,基本电路,C1用来抵消输入端引线过长引起的电感效应，防止产生自激振荡；C2用来改善稳压器在负载电流瞬时变动时，输出电压引起的波动。,几种应用电路：,提高输出电压的电路,扩大输出电流的电路,Io比I2扩大了,输出正负电压的电路,输出电压可调的电路,The End,
