第9章直流稳压电源

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第,9,章直流稳压电源,学习要点,直流稳压电源的组成,单相滤波整流电路的工作原理,稳压管稳压电路组成及稳压原理,串联型稳压电路组成及稳压原理,第,9,章直流稳压电源,整流变压器：将正弦交流电源电压变换为符合整流需要的电压。,整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件（晶体二极管、晶闸管），将交流电压变换为单向脉动电压。,滤波电路：减小整流电压的脉动程度，使输出电压成为比较平滑的直流电压,。,稳压电路：在交流电源电压波动或负载变化时，使直流输出电压稳定。,9.1,单相整流滤波电路,9.1.1,单相半波整流电路,一种最简单的整流电路，由变压器、二极管,D,和负载电阻,R,L,组成。,设整流变压器的副边的电压,当,u,2,在正半周时，电流从,A,点流出，经二极管,D,和负载电阻,R,L,流入,B,点，输出电压,当,u,2,在负半周时，,二极管,D,因承受反向电压，而处于截止状态,输出电压,变压器的副边电压,u,2,、输出电压,u,O,和二极管端电压,u,D,的波形。,整流输出电压,u,O,是一个单向脉动直流电压，其大小用一个周期内的平均值表示，或者称为半波的直流分量。,流过负载电阻,R,L,的负载电流（整流电流）的平均值,I,O,为,二极管,D,正向电流的平均值,I,D,，即一个周期内通过二极管,D,的平均电流,单相半波整流电路中二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器副边交流电压的幅值,U,2max,考虑到电网电压的波动（允许波动幅度,10,），在实际选择时，至少要留有,10,的余地，以保证二极管安全工作，所以应遵循如下原则：,（,1,）所要选的二极管的参数最大整流电流,I,F,应大于实际流过二极管的平均电流,I,D,（,2,）所要选的二极管的参数最高反向工作电压,U,R,应大于其实际承受的最高反向电压,U,Rmax,【,例,9-1,】,在所示的电路中，已知变压器的副边电压有效值,V,，负载电阻,。试求：（,1,）整流电压平均值和整流电流平均值；（,2,）二极管所,承受的最大反向电压和流过的电流平均值，并选择所用二极管的型号。,解：（,1,）整流电压平均值,V,整流电流平均值,mA,（,2,）流过二极管的电流的平均值,mA,二极管所承受的最高反向电压,V,所选的二极管的参数应满足,mA,V,查手册可知，应选用型号为,2CZ82C,的硅整流二极管。,单相桥式整流电路由四个二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压,u,2,的整个周期内，负载上都有电压和电流输出，且其方向应始终保持不变。,9.1.2,单相桥式整流电路,设变压器副边电压,当,u,2,在正半周时，,A,点电位高，,B,点电位低，二极管,D,1,、,D,3,因承受正向电压，而处于导通状态,二极管,D,2,、,D,4,因承受反向电压，而处于截止状态。,当,u,2,在负半周时，,B,点电位高，,A,点电位低，二极管,D,1,、,D,3,因承受反向电压，而处于截止状态,二极管,D,2,、,D,4,因承受正向电压，而处于导通状态。,D,1,、,D,3,和,D,2,、,D,4,两对管子在,u,2,的整个周期内交替导通，使得负载电阻,R,L,上在,u,2,的整个周期内都有电流流过，而且方向不变。,当变压器副边电压,u,2,变化一个周期时，在负载电阻,R,L,上的电压,u,O,和电流,i,O,是单向全波脉动电压和电流，单相桥式整流电路的整流输出电压的平均值,U,O,比半波时增加了一倍。,流过负载电阻的电流（整流电流）的平均值,二极管正向电流的平均值,整流电路二极管在截止时承受的最高反向电压,单相桥式整流电路与半波整流电路相比，输出电压高，变压器的利用率高，而对二极管参数的要求一样,【,例,9-2】,在图示电路中，已知变压器的副边电压有效值,V,，负载电,，试求：（,1,）整流电压平均值和整流电流平均值；（,2,）二极管,所承受的最大反向电压和流过的电流平均值，并选择所用二极管的型号。,解：（,1,）整流电压平均值,V,整流电流平均值,mA,（,2,）流过二极管的电流的平均值,mA,二极管所承受的最高反向电压,V,所选的二极管的参数应满足,mA,V,查手册可知，应选用型号为,2CZ82C,硅整流二极管。,阻,9.1.3,滤波电路,1,电容滤波电路,电容滤波电路就是利用电容的充、放电作用，在输出端得到趋于平滑的电压。一般采用电解电容，在接线时一定要注意其正、负极。,加了电容滤波以后，输出电压的脉动程度降低了，输出电压趋于平滑；输出电压的平均值,U,O,提高了。,决定电容,C,的放电速度，放电速度的,放电过程愈慢，那么输出电压愈高，同时脉动程度愈低，滤波效果愈好。,快慢既决定输出电压的脉动程度的大小，又决定输出电压的大小。,愈大，,电容放电时间常数,电阻,R,L,变化，会影响输出电压的大小，即电阻,R,L,变小，输出电压,U,O,会降低，这说明电容滤波电路的外特性较软，只适合于负载电压较高、负载电流较小且负载变化不大的场合。,接入电容以后，二极管的导通时间缩短了，管子承受得冲击电流大，对管子的寿命不利，所以必须选择较大容量的整流二极管。,选择滤波电容的容量原则,此时,2,电感滤波电路,电感滤波主要适用于负载功率较大的情况。,电感滤波的优点是二极管的导通角较大，输出电流大时滤波效果好，电路具有较好的外特性，因此带负载能力强。其缺点是电感线圈体积大、笨重，易引起电磁干扰，因此，适用于低电压、大电流的场合。,9.2,稳压电路,9.2.1,稳压管稳压电路,稳压管稳压电路由稳压管,D,Z,和限流电阻,R,组成，稳压管在电路中应为反向联接，它与负载电阻,R,L,并联后，再与限流电阻串联，也称其为并联型稳压电路。,1,负载电阻,R,L,不变化，电源电压波动时的稳压情况,2,负载电阻,R,L,变化，电源电压不变化时的稳压情况,稳压管的稳定电压,U,Z,就是负载电压,U,O,。如果一只稳压管的稳定电压值不够，可用多只稳压管串联实现，即每只稳压管稳定电压,U,Z,相加等于负载电压,U,O,，在选择元件时，应首先知道负载所要求的电压,U,O,，,，负载电流,I,O,的最小值,I,Omin,和最大值,I,Omax,，整流滤波后的电压,U,I,的变化范围（电源电压波动范围）。,整流滤波后的电压,U,I,应该大于负载电压,U,O,。,限流电阻,R,的大小应该满足两个条件。,限流电阻,R,应为,限流电阻,R,的额定功率,P,稳压管稳压电路具有电路结构简单及所用元件少的优点。但是，由于它的输出电压不可调，而且，受自身参数的限制，输出电流又较小，所以使用场合受到了限制，一般只适用于负载电流较小，且负载电压不变的场合。,9.2.2,串联型稳压电路,在要求较高的情况下，一般采用串联型稳压电路。,串联型稳压电路由取样、基准、比较放大和调整四部分组成。,电阻,R,1,、,R,2,和,R,3,构成输出电压的取样电路，对输出电压,U,O,进行采样；电阻,R,与稳压管,D,Z,构成基准电压电路；集成运放作为比较放大电路；,T,为调整管。,电路输出电压的变化通过取样电压反映出来，并与基准电压进行比较，将比较结果放大后，送调整管去控制输出电压，使输出电压稳定。,9.2.3,三端集成稳压器,1,三端集成稳压器的分类,目前常见的三端集成稳压器按性能和用途可分为以下四类。,1,）三端固定输出正稳压器 所谓三端是指电压输入端、电压输出端和公共接地端。输出正是指输出正电压。国内外各生产厂家均将此系列稳压器命名为,W78XX,系列。如,W7805,、,W7812,等。,2,）三端固定输出负稳压器 此稳压器即,W79XX,系列。除输出电压为负电压，引脚排列不同外，其命名方法、外形等均与,W78XX,系列相同。,3,）三端可调输出正稳压器 此处的三端是指电压输入端、电压输出端和电压调整端。在电压调整端外接电位器后可对输出电压进行调节。,4,）三端可调输出负稳压器 该稳压器除输出为负电压外，其余和可调输出正稳压器相同。,2,三端电压固定式集成稳压器,常用的三端电压固定式集成稳压器，有输出为正电压的,W7800,系列和输出为负电压的,W7900,系列。每一系列三端稳压块的输出电压都有,5V,、,6V,、,9V,、,12V,、,15V,、,18V,和,24V,共七个档次。其型号的后两位数字表示其输出电压的稳压值。,外接电容,C,1,是用来抵消因输入端线路较长而产生的电感效应，防止电路自激振荡的。外接电容,C,2,是用来消除电路的高频噪声，改善负载的瞬间响应的。,3,三端电压可调式集成稳压器,三端电压可调式集成稳压器输出电压可调。有输出为正电压的,W117,、,W217,、,W317,系列的正电压稳压器；输出为负电压的,W137,、,W237,、,W337,系列的负电压稳压器。,设,W317,的输出端和调整端之间的电压是,U,X,，当忽略稳压器的静态电流,I,Q,，电位器,R,2,滑动端处于最下端时,电位器,R,2,滑动端处于最上端时,稳压电路输出电压的可调范围是,本章小结,1.,直流电源由变压器、整流、滤波和稳压四部分电路组成。变压器将交流电源电压转换为整流电路所需的交流电压，整流电路将交流电压转换为脉动直流电压，滤波电路将脉动直流电压变为趋于平滑的直流电压，稳压电路将滤波电路的输出电压转换为在电网电压波动或负载变化时，都基本保持不变的恒定直流电压。,2.,单相半波整流电路输出电压的平均值与变压器副边电压有效值之间的关系,U,O,=0.45,U,2,，二极管截止时承受的最高反向电压,U,Rmax,=,U,2,，通过二极管,负载电流,I,D,=,I,O,。,3.,单相桥式整流电路是典型的全波整流电路，输出电压的平均值与变压器副边电压有效值之间的关系,U,O,=0.9,U,2,，二极管截止时承受的最高反向电压,U,Rmax,=,通过二极管的电流等于负载电流的一半,I,D,=,I,O,/2,。,4.,滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路。,作用，在输出端得到趋于平滑的电压。在大电流负载的情况下，应采用电感滤波电路；为了得到更好的滤波效果，还应采用复式滤波电路。,电容滤波电路就是,的电流就等于,U,2,利用电容的充、放电,5.,稳压管稳压电路是一种最简单的直流稳压电源，也称其为并联型稳压电路。它是利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻,R,上的电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。限流电阻是不可缺少的元件。稳压管稳压电路的优点是电路结构简单、所用元件少。但是，它的输出电压不可调，输出电流又较小，一般只适用于负载电流较小，且负载电压不变的场合。,6.,串联型稳压电路是由取样、基准、比较放大和调整管四部分组成。电路输出电压的变化通过取样电压反映出来，并与基准电压进行比较，将比较结果放大后，送调整管去控制输出电压，使输出电压稳定。优点是输出电压可调，带负载能力很强。,7.,三端集成稳压器有正极性和负极性输出两种，有三端电压固定式集成稳压器和三端电压可调式集成稳压器两类。三端电压固定式集成稳压器有输出为正电压的,W7800,系列和输出为负电压的,W7900,系列；三端电压可调式集成稳压器有输出为正电压的,W117,、,W217,、,W317,系列和输出为负电压的,W137,、,W237,、,W337,系列稳压器两种。,