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10.1 10.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路第十章第十章 直流稳压电源直流稳压电源10.2 10.2 串联式稳压电路串联式稳压电路电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转转变为平滑的直流电压变为平滑的直流电压u4。稳稳压电路压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压保持输出电压uo的稳定。的稳定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo10.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路1.半波整流电路半波整流电路二极管导通，二极管导通，uL=u2二极管截止二极管截止,uL=0+io+u2 0 时时:u20时时:一一.单相整流电路单相整流电路u2uLuD t 2 3 4 0主要参数：主要参数：IL=UL/RL=0.45 u2/RL uL 2 0 t（2）输出电流平均值）输出电流平均值Io：IL（1）输出电压平均值）输出电压平均值UL：（3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流：uD 2 0 tURMID =ILURM=22u（4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压：IL 2.全波整流电路全波整流电路+原理：原理：+变压器副边中变压器副边中心抽头，感应心抽头，感应出两个相等的出两个相等的电压电压u2当当u2正半周时，正半周时，D1导通，导通，D2截止。截止。当当u2负半周时，负半周时，D2导通，导通，D1截止。截止。全波整流电压波形全波整流电压波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2uL 2 0 tIL=UL/RL=0.9 u2/RL 主要参数：主要参数：（2）输出电流平均值）输出电流平均值IL：（1）输出电压平均值）输出电压平均值UL：ILuD 2 0 t（3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流：ID =IL/2（4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压：3.桥式整流电路桥式整流电路（1）组成：由四个二极管组成桥路）组成：由四个二极管组成桥路u2正半周时正半周时:D1、D3导通导通，D2、D4截止截止+（2）工作原理：）工作原理：u2uL-+u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通，D1、D3截止截止u2uL输出电压平均值：输出电压平均值：UL=0.9u2输出电流平均值输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9 u2/RL 流过二极管的平均电流：流过二极管的平均电流：ID=IL/2u2uL（3）主要参数：）主要参数：二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大反向电压：URM=22u集成硅整流桥：集成硅整流桥：u2uL+-+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D D2 2 或或或或D D4 4 断断断断开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。开时负载电压的波形。如果如果如果如果D D2 2 或或或或D D4 4 接反，后果如何？接反，后果如何？接反，后果如何？接反，后果如何？如果如果如果如果D D2 2 或或或或D D4 4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？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+_RLD2D4 D1D3解：解：解：解：当当D2或或D4断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导导通，负载中有电流通，负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o=u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截止，负载中无电流通截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压，uo o=0=0。uo u 2 34twtw234oo 如果如果如果如果D D2 2或或或或D D4 4接反接反接反接反 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流导通，电流经经D1、D4或或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因而造成电源短路，电流很大，因此变压器及此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。如果如果如果如果D D2 2或或或或D D4 4因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D31.电容滤波电容滤波二、滤波电路二、滤波电路（1）空载（）空载（RL=）时：）时：u2tuLtuc=uLu2 uC时：时：二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时：二极管截止，二极管截止，C放电。放电。由于由于RL=，无放电回，无放电回路，所以路，所以uC保持。保持。（2）接入接入RL（且（且RLC较大）时较大）时u2tiDtu2 uC时：时：二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时：二极管截止，二极管截止，C放电。放电。二极管中二极管中的电流的电流uc=uL近似估算近似估算:UL=1.2U2(b)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大电容滤波电路的特点：电容滤波电路的特点：(a)UL与与RLC的的 关系：关系：RLC 愈大愈大 C放电愈慢放电愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 较大较大一般取：一般取：(T:电源电压的周期电源电压的周期)u2tiDtuc=uL单相半波整流单相半波整流:UL=U22.电感滤波电路电感滤波电路电路结构电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L。输出电压平均值输出电压平均值:UL=0.9U2对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电感上。电压大部分降在电感上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上3.其它滤波电路其它滤波电路 为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。起来使用。LC滤波电路滤波电路RC型滤波电路型滤波电路例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=200，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，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变压器副边电压的有效值变压器副边电压的有效值 uRLuo+C解：解：1.1.选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管选择整流二极管可选用二极管可选用二极管2CP11IOM=100mA UDRM=50V 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=200，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC=5 T/2已知已知RL=50 uRLuo+C解：解：2.选择滤波电容器选择滤波电容器可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器10.2 串联式稳压电路串联式稳压电路稳压电路的作用稳压电路的作用:交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压一一.稳压电路的主要性能指标稳压电路的主要性能指标常用以下参数来说明稳压电源的质量：常用以下参数来说明稳压电源的质量：1、稳压系数、稳压系数2、输出电阻、输出电阻3、温度系数、温度系数输出电压：输出电压：二二.稳压管稳压电路稳压管稳压电路1.1.稳压原理稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。利用稳压管的反向击穿特性。由由于于反反向向特特性性陡陡直直，较较大大的的电电流流变变化化，只只会会引引起起较较小小的电压变化。的电压变化。稳压原理：稳压原理：(1)(1)当输入电压变化时当输入电压变化时UiUZUoUoURIIZ由图知：由图知：(2)(2)当负载电流变化时当负载电流变化时稳压过程：稳压过程：ILUoURUoIZIR2、限流电阻的计算、限流电阻的计算（1 1）当当输输入入电电压压最最小小，负负载载电电流流最最大大时时，流流过过稳稳压压二二极极管管的的电电流流最最小小。此此时时I IZ Z不不应应小小于于I IZminZmin，由由此此可可计计算算出出稳压电阻的最大值稳压电阻的最大值。即。即关键点：IZmin （2 2）当当输输入入电电压压最最大大，负负载载电电流流最最小小时时，流流过过稳稳压压二二极极管管的的电电流流最最大大。此此时时I IZ Z不不应应超超过过I IZmaxZmax，由由此此可可计计算算出出稳稳压压电电阻的最小值阻的最小值。即。即 所以：所以：关键点：IZmax例：例：硅稳压管稳压电路如图所示。已知硅稳压管硅稳压管稳压电路如图所示。已知硅稳压管Dz的稳定的稳定电压电压Vz10V、动态电阻和反向饱和电流均可以忽略，限、动态电阻和反向饱和电流均可以忽略，限流电阻流电阻R1K，未经稳压的直流输入电压，未经稳压的直流输入电压Vi24V。（1）试求）试求Vo、Io、I及及Iz；（2）若负载电阻）若负载电阻RL的阻值减小为的阻值减小为0.5K，再求，再求Vo、Io、I及及Iz。解：（1）故稳压管在电路中工作于反向击穿状态，电路能够稳定输出电压，则（1）Vz10V、R1K，Vi24V。试求试求Vo、Io、I及及Iz；（2）故稳压管在电路中未被反向击穿，相当于开路，相应可求故稳压管在电路中未被反向击穿，相当于开路，相应可求得得I=Io=16mA，Iz=0，Vo=8V。（2）Vz10V、R0.5K，Vi24V。试求试求Vo、Io、I及及Iz；分析分析：计算硅稳压管稳压电路时，必须先判断硅稳压管的工作状：计算硅稳压管稳压电路时，必须先判断硅稳压管的工作状态，是正向偏置、反向击穿还是反向未被击穿。态，是正向偏置、反向击穿还是反向未被击穿。例：电路如图所示，已知稳压管的稳定电压为6V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW；输入电压为1824V，R1360。试问：（1）为保证空载时稳压管能够安全工作，R2应选多大？（2）当R2按上面原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？1）为保证空载时稳压管能够安全工作，R2应选多大？（2）当R2按上面原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？1.1.构成构成由四部分组成：由四部分组成：基准电压、调整管、取样电路、放大比较环节。基准电压、调整管、取样电路、放大比较环节。三三.串联式稳压电源串联式稳压电源2.2.工作原理工作原理（1 1）输入电压变化时）输入电压变化时实质：实质：电压负反馈电压负反馈UiUfUoUoUo1UCE（2 2）负载电流变化时）负载电流变化时ILUo1UoUCEUoUf3.3.输出电压的计算输出电压的计算可见，调节可见，调节R1或或R2可以改变输出电压。可以改变输出电压。用负反馈的理论计算：用负反馈的理论计算：二种基准源设置电路比较UITR2UZRLUO+R3+UB+DZ+Uf+R1输出电压稳定，但电输出电压稳定，但电源接通瞬间有不稳定源接通瞬间有不稳定状态状态输出电压有可能因输出电压有可能因输入电压波动而产输入电压波动而产生波动生波动10.2.3 集成串联式稳压电路集成串联式稳压电路一一.带隙基准电压源带隙基准电压源电阻电阻R R2 2上的压降：上的压降：所以，输出的基准压：所以，输出的基准压：当当 时时温度系数为温度系数为0 0。特点：温度特性好。特点：温度特性好。二二.三端固定式集成稳压器三端固定式集成稳压器 调整管调整管过压保护过压保护过热过热保护保护启动电路启动电路取取样样电电路路基准电压源基准电压源过流保护过流保护放大比放大比较环节较环节电路组成及工作原理：电路组成及工作原理：1.启动电路启动电路 由由R 4、D Z1、T 12、T 13、R 5、R 6、R 7和和R 18组成。上电后，组成。上电后，R 4、D Z1先先导通，使得导通，使得T12和和T13导通，随后导通，随后T8和和T9也导通，整个电路进入正常工作状也导通，整个电路进入正常工作状态。这时态。这时R 1上压降增加，使上压降增加，使T13截止状态，切断了输入回路与基准源之间截止状态，切断了输入回路与基准源之间的联系。的联系。2.基准电压源基准电压源由由T1T7管和电阻管和电阻R1R3组成的带隙基准电压源。组成的带隙基准电压源。根据前面对带隙基准电压源的分析可知根据前面对带隙基准电压源的分析可知：T7管的集电极电位：管的集电极电位：因此当因此当UBE近似相等，有：近似相等，有：整理可得：整理可得：3.放大比较环节：放大比较环节：由由T3和和T4管组成的复合管构成，电流源管组成的复合管构成，电流源T9作它的有源负载。作它的有源负载。T3和和T4管管既是基准电压电路的一部分，又是比较放大器的放大管。取样电压既是基准电压电路的一部分，又是比较放大器的放大管。取样电压UF叠叠加在基准电压上。输出电压：加在基准电压上。输出电压：4.调整环节：调整环节：由由T16和和T17组成的复合管，是整个电路的调整管。其集电极接整流滤组成的复合管，是整个电路的调整管。其集电极接整流滤波电路的输出，其发射极通过波电路的输出，其发射极通过R 11接负载电阻接负载电阻R L，可以输出较大的电流。，可以输出较大的电流。5.保护电路：保护电路：过流保护电路由过流保护电路由R11和和T15组成。组成。调整管安全区保护电路由调整管安全区保护电路由R13，DZ2和和T15组成。组成。过热保护电路由过热保护电路由DZ1、R7和和T14组成。当芯片内部的温度超过允许的组成。当芯片内部的温度超过允许的最大值时，最大值时，R7的压降也增大，而的压降也增大，而U BE14却减小，使得却减小，使得T14管导通。其集电管导通。其集电极电流极电流IC14使得使得T16管的基极电流分流，从而限制了管的基极电流分流，从而限制了T16和和T17管的电流，管的电流，芯片功耗也会随之降低，起到过热保护的作用。芯片功耗也会随之降低，起到过热保护的作用。常用的集成三端稳压器的外形及类型常用的集成三端稳压器的外形及类型类型：类型：W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V1端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端1231.基本使用方法基本使用方法+20V+15V注意：注意：输入电压输入电压Ui一般应比输出电压端一般应比输出电压端Uo高高3V以上。以上。二二.三端固定式集成稳压器的使用三端固定式集成稳压器的使用 C1、C2的作用：的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。瞬态响应。2.输出正负电压输出正负电压3.输出电压可调输出电压可调由：由：可得：可得：4.4.扩大输出电流扩大输出电流 T 1是扩大输出电流的大功率是扩大输出电流的大功率BJT，T 2管是管是T1的保护管。的保护管。当输出电流较小，当输出电流较小，R 2上的压降也较小，上的压降也较小，T1、T2管都不导通。管都不导通。IO=I 当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使R 2上的压上的压降变大，降变大，T 1导通。导通。I O=I+IC1 当输出电流进一步增大时，当输出电流进一步增大时，T2开始导通，限制开始导通，限制Ic1增加，保护增加，保护T1管管1.三端可调式稳压器三端可调式稳压器W117的内部结构：的内部结构：三三.三端可调式集成稳压器三端可调式集成稳压器 电阻电阻R 1和和R 2为外接电阻，忽略基准源电流，则有：为外接电阻，忽略基准源电流，则有：2.2.2.2.三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用 流过调整端电流流过调整端电流 100 A，在要求不高的场合它，在要求不高的场合它在在R2上的压降可以忽略上的压降可以忽略2 2、1 1两端电压为两端电压为两端电压为两端电压为 1.25V 1.25V 基准电压基准电压基准电压基准电压COCW117CiUi+_+_UO321 AdjR1R2240 1F0.1FCW117为三端可三端可调正正输出集成出集成稳压器器输出出电压可可调范范围为1.237V，输出出电流可流可达达1.5A1脚脚为调整端，整端，2脚脚为输出端，出端，3脚脚为输入端入端电容电容C 1：防止自激。：防止自激。电容电容C 2：减小电阻：减小电阻R 2上的电压波动。上的电压波动。D1、D2：保护二极管。：保护二极管。W117的基本应用电路的基本应用电路 电路如题图所示，则输出电压电路如题图所示，则输出电压Uo 电路如题图所示，图中输入直流电压电路如题图所示，图中输入直流电压UI=24V，T1、T2的的UBE均等与均等与0.7V，稳压管的稳定电压稳压管的稳定电压UZ等于等于5.3V，负载电流，负载电流100mA。试问：。试问：（1）输出电压）输出电压UO的最大值和最小值各等于多少伏？的最大值和最小值各等于多少伏？（2）当）当C1的电容量足够大时，电压的电容量足够大时，电压U2等于多少伏？等于多少伏？（3）当电位器）当电位器RW的滑动端处于什么位置（上端或下端）时，调整管的滑动端处于什么位置（上端或下端）时，调整管T1的功耗最大？调整管的功耗最大？调整管T1的极限参数的极限参数PCM至少应选多大？至少应选多大？.指出图所示的桥式整流电容滤波电路的错误指出图所示的桥式整流电容滤波电路的错误。.例题：例题：1 1）指出电路的错误。）指出电路的错误。2 2）说出各器件的作用。）说出各器件的作用。p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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