第九章 直流稳压电源 9.1 单相半波整流电路 9.2 单相桥式整流电路 9.3

第九章 直流稳压电源9.1 单相半波整流电路单相半波整流电路9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路9.3 滤波电路滤波电路9.4 稳压电路稳压电路电源变压器整流器滤波器稳压器u1u2U3U4UOu1tu2tU3tU4ttUO图9.1 直流稳压电源组成方框图1 电路组成及工作原理电路组成及工作原理 图3.2是单相半波整流电路，它由整流变压器T、整流二极管V及负载RL组成。单相半波整流电路及电压、电流的波形如图3.3所示,即)2(0)0(sin22tuttUuoo9.1 单相半波整流电路单相半波整流电路图9.2 单相半波整流电路ab+u2u1uViVuoRLTV图9.3单相半波整流电路电压与 电流的波形Otu2OtuoOtiVOtuVU22 2 整流电路的主要技术指标整流电路的主要技术指标 1.输出电压平均值输出电压平均值 在图7.5所示波形电路中，负载上得到的整流电压是单方向的，但其大小是变化的，是一个单向脉动的电压，由此可求出其平均电压值为222045.02)(sin221UUttdUUo 2.流过二极管的平均电流流过二极管的平均电流iv由于流过负载的电流就等于流过二极管的电流，所以LLooRURUIiv245.0 3.二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压URM 在二极管不导通期间，承受反压的最大值就是变压器次级电压u2的最大值，即 22UURM9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路图9.4 单相桥式整流电路组成b+u2uoRLTV1V2V3V4(a)ai1i2图9.4 单相桥式整流电路组成TRLV1V2V4V3(b)图9.4 单相桥式整流电路组成T(c)图9.4 单相桥式整流电路组成T(d)图9.5 单相桥式整流电路 电压与电流波形Otu2OtuoOtiVtuV(V1、V2)O229.045.02UUUo（2）直流电流Io。桥式整流电路通过负载电阻的直 流电流也增加一倍，即 LLooRURUI29.0（3）二极管的平均电流iV。因为每两个二极管串联轮换导通半个周期，因此，每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，即LooVRUIi45.021（4）二极管承受的最高反向电压URM。由图9.4（a）可以看出，当V1和V3导通时，如果忽略二极管正向压降，此时，V2和V4的阴极接近于a点，阳极接近于b点，二极管由于承受反压而截止，其最高反压为u2的峰值，即9.3 滤波电路图9.6 单相半波整流电容滤波电路Tu1u2i充CUCRLi放uoVio图9.7 电容滤波原理及输出波形u1u2RLuoLIo全波）半波）(2.1(22UUUUoo其中T为交流电源电压的周期。图9.8 带电感滤波器的桥式整流电路图u1u2RLuoLIo（2）输出电压平均值Uo。一般小于全波整流电路输出电压的平均值，如果忽略电感线圈的铜阻，则Uo0.9U2。虽然电感滤波电路对整流二极管没有电流冲击，但为了使L值大，多用铁芯电感，但体积大、笨重，且输出电压的平均值Uo较低。（3）复式滤波电路。为了进一步减小输出电压的脉动程度，可以用电容和铁芯电感组成各种形式的复式滤波电路。电感型LC滤波电路如图9.9所示。整流输出电压中的交流成分绝大部分降落在电感上，电容C又对交流接近于短路，故输出电压中交流成分很少，几乎是一个平滑图 9.9 桥式整流电感型LC滤波电路u1u2RLuoLC的直流电压。由于整流后先经电感L滤波，总特性与电感滤波电路相近，故称为电感型LC滤波电路，若将电容C平移到电感L之前，则为电容型LC滤波电路。（4）型滤波电路。图9.10所示为LC型滤波电路。整流输出电压先经电容C1，滤除了交流成分后，再经电感L上滤波电容C2上的交流成分极少，因此输出电路几乎是平直的直流电压。但由于铁芯电感体积大、笨重、成本高、使用不便。因此，在负载电流不太大而要求输出脉动很小的场合，可将铁芯电感换成电阻，即RC型滤波电路。电阻R对交流和直流成分均产生压降，故会使输出电压下降，但只要RL1/(C2)，电容C1滤波后的输出电压绝大多数降在电阻RL上。RL愈大，C2愈大，滤波效果愈好。图9.10 型滤波电路（a）LC型滤波电路;（b）RC型滤波电路 u1u2RLuoLC2(a)C1图9.10 型滤波电路（a）LC型滤波电路;（b）RC型滤波电路C1C2RLR(b)9.4 稳压电路图9.11 稳压管稳压的直流电源电路u1u2RLUoIRCUiVIZILUZRRRIIIZZoUUUiUIIUUUZLRRio反之亦然。（2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大时，IL减小，限流电阻R上压降UR将会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以导致Uo升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基本不变，导致压降UR基本不变，则Uo也就保持不变。ZoZUUURIIIRLLIUUUIIRRiZZLR)(反之亦然。在实际使用中,这两个过程是同时存在的，而两种调整也同样存在。因而无论电网电压波动或负载变化，都能起到稳压作用。2.稳压电路参数确定稳压电路参数确定 （1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两个极限情况考虑，则有 当Ui为最小值，Io达到最大值时，即 Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此时IZ值应大于IZmin，即IZ=(Uimin-UZ)/R-IomaxIZmin,则 当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax，Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin为最大值。为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R-IominIZmax，则maxminoZZiIIUURomixZZimanIIUUR所以限流电阻R的取值范围为omixZZimanoZZiIIUURIIUUmaxmin在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。（2）确立稳压管参数。一般取oioZoZUUIIUU)32()35.1(maxmaxR4V1V2R3UZV3UiR1RpR2R pRLUo(a)R p图9.12 串联型稳压电路（a）分立元件的串联型稳压电路;（b）运算放大器的串联型稳压电路图9.12 串联型稳压电路（a）分立元件的串联型稳压电路;（b）运算放大器的串联型稳压电路1 kUiUZ=5 VA10 kUo10 kRwV1(b)3.单片式三端集成稳压器单片式三端集成稳压器 单片式三端稳压器有输入端、输出端和公共端（接地）三个接线端子，所需外接元件少，使用方便，工作可靠，所以应用较多。按输出电压是否可调，三端集成稳压器可分为固定式和可调式两种。1.固定输出的三端稳压器固定输出的三端稳压器 1）正电压输出稳压器 常用的三端固定正电压稳压器有7800系列，型号中的00两位数表示输出电压的稳定值，分别为5、6、9、12、15、18、24 V。例如,7812的输出电压为 12 V，7805输出电压是5 V。按输出电流大小不同，又分为:CW7800系列，最大输出电流11.5 A；CW78M00系列，最大输出电流0.5 A;CW78L00系列，最大输出电流100 mA左右。7800系列三端稳压器的外部引脚如图9.13(a)所示，1脚为输入端，2脚为输出端，3脚为公共端 2）负电压输出稳压器 常用的三端固定负电压稳压器有7900系列，型号中的00两位数表示输出电压的稳定值，和7800系列相对应，分别为-5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 V。78XX13223INOUTGND312IN132 OUTGND79XXIN132 OUTGNDINOUTGND312GNDOUTINGNDOUT132IN1132图9.13 三端固定式集成稳压器外形及管脚排列按输出电流不同，和7800系列一样，也分为CW7900系列、CW79M00系列和CW79L00系列。管脚图如图9.13（b）所示，1脚为公共端，2脚为输出端，3脚为输入端。2.三端可调输出稳压器三端可调输出稳压器 前面介绍了78、79系列集成稳压电路，这些都是固定输出的稳压电源。这些在实用中不太方便。实际应用中还有可调的CW117、CW217、CW317、CW337和CW337L系列。图9.14(a)所示为正可调输出稳压器，图9.14(b)为负可调输出稳压器。三端可调集成稳压器的输出电压为1.25 V37V，输出电流可达1.5 A。1W31732调整输出输入1W33732调整输出输入 图9.14 CW317和CW337外形图使用这种稳压器非常方便，只要在输出端接两个电阻，就可得到所要求输出电压值，它的应用电路如图9.15所示，是可调输出稳压源标准电路。在图9.15 标准电路中，因CW117/217/317的基准电压为1.25 V，这个电压在输出端3和调整端1之间，输出电压只能从1.25 V上调。输出电压表达式为 UO=1.25(1+上式中的第二项，即5010-6表示从CW117/217/317调整端流出的经过电阻R2的电流为50A。它的变化很小，所以在R2阻值很小时，可忽略第二项，即为26121050)RRR(b)W33712C1UOC20.1 F1 FUIR1Rp3.5 k3120三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用 1）基本应用 图9.16是三端固定输出集成稳压器的基本应用电路。图中输入端电容Ci用以抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时也可不用。输出端CO用以改善负载的瞬态响应，减少高频噪声。2）正负电压同时输出的稳压电路 图9.16是正负同时输出的稳压电路。当需要正负两组电源输出时，可以采用7800系列正压单片稳压器和7900系列负压单片稳压器各一块，按图3.17接线，构成正负两组电源。C3CW7812321C1220 VTUO12 V18 VC2u2图9.16 某型号电视机电源电路图C2CW78XX321C1C220 VTC2C1CW79XX12 UO13 UO2图9.17 正负对称的稳压电路