第9章 直流稳压电路

第9章直流稳压电路电子设备一般都需要直流电源供电，获得直流电源的方法很多，如干电池、蓄电池、直流电机等，但比较经济实用的办法是，把交流电源变换成直流电源。稳压电源由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路等四部分组成。9.1.1半波整流电路1.电路组成和工作原理9.1整流电路20uu0VDuLVDRuii20正半周时：，，00u2uuVD00VDii负半周时：，，2.电路波形9.1整流电路9.1.1半波整流电路3.输出平均电压和平均电流4.二极管参数9.1整流电路9.1.1半波整流电路20202O45.0)(d)sin(221)(d21UttUtuUL2O45.0RUI2RM2UUL2OVD45.0RUII5.输出电压脉动系数9.1整流电路9.1.1半波整流电路tttUuo4cos1522cos32sin21122%157/22/222UUS1.电路组成和工作原理9.1.2单相全波整流电路9.1整流电路2u为正半周时，2u为负半周时，LR导通，2VD1VD截止，2VD→到0点；→电流经b点→导通，截止，1VDLR→到0点；→电流经a点→1VD2VD2.电路波形9.1整流电路9.1.2单相全波整流电路9.1整流电路9.1.2单相全波整流电路3.输出平均电压和平均电流4.二极管参数20202O9.0)(d)sin(21)(d1UttUtuUL2O9.0RUI2RM22UUL2OVD45.021RUII9.1整流电路9.1.2单相全波整流电路5.输出电压脉动系数ttUuo4cos1542cos34222%067/22)3/(2422UUS9.1整流电路9.1.3单相桥式整流电路1.电路组成和工作原理为正半周时，2u点　点电流经bVDa3L1VDR止，、通，、4231VDVDVDVD为负半周时，2u点　点电流经aVDb4L2VDR通，、止，、4231VDVDVDVD2.电路波形9.1.3单相桥式整流电路9.1整流电路9.1.3单相桥式整流电路3.输出平均电压和平均电流4.二极管参数20202O9.0)(d)sin(21)(d1UttUtuUL2O9.0RUI2RM2UUL2OVD45.021RUII9.1整流电路9.1.3单相桥式整流电路5.输出电压脉动系数%67/22)3/(2422UUS9.1整流电路〖例9-1〗有一电压为110V，电阻为55Ω的直流负载，采用单相桥式整流电路供电，试求变压器副绕组电压和电流的有效值，并选择二极管。9.1整流电路解：⑴确定二极管参数ARUIL25511000AIIVD1210⑵确定变压器参数VUU1229.01109.002AIRURUILL22.29.029.09.00022整流电路可以将交流电转换为脉动的直流电，在电镀和蓄电池充电中可直接使用脉动直流电源，但许多电子设备需要平稳的直流电源，因此在整流电路后还需增加滤波电路，滤波电路由电抗元件组成。9.2滤波电路从阻抗的角度来看，由于电抗元件对交流信号和直流信号的阻抗不同，与负载并联的电容对直流信号相当于开路，而对交流信号阻抗很小，所以脉动直流电流中的绝大部分交流分量从电容器上经过，而绝大部分直流分量从负载上经过，使负载两端的电压比较平滑；与负载串联的电感，对直流信号阻抗小，而对交流信号阻抗大，所以脉动直流电压中的绝大部分交流分量降落在电感器上，而绝大部分直流分量降落在负载电阻上，从而使负载两端的电压比较平滑。从能量角度来看，由于电抗元件有储能作用，与负载并联的电容器，在电源供给的电压升高时，它就把能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压较为平滑，即电容具有平波作用；与负载串联的电感，当电源供给的电流增加时，电感就把能量储存起来，而当电流减少时，又把能量释放出来，使负载电流较为平滑，即电感具有平波作用。9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路1.滤波原理9.2滤波电路导通，工作在正半周，2uCuu21VD3VD2u当时，二极管对负载供电，另一方面电容两端电压沿AB段曲线上升。且、一方面同时对电容器充电，时，2uuC1VD3VD当电容两端电压沿BC曲线段下降。、截止，电容通过负载电阻放电，9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路1.滤波原理时，二极管到D点后2uuC2VD4VD2VD4VD截止，电容沿DE段曲线放电下降。、电容两端电压沿CD曲线上升，导通，再次对电容充电，、当电容两端电压下降到2.电容滤波的特点9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路⑴加了电容滤波后，输出电压的脉动成分降低了，输出电压的平均值提高了。⑵放电时间常数越大，放电愈慢，成分也愈少。则输出电压愈高，脉动流过二极管的瞬时电流很大。⑶接入电容滤波后，整流二极管导通时间缩短了，造成3.电容滤波电路的输出电压9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路20UU半波整流电路输出电压202.1UU全波整流电路输出电压4.电容参数9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路222UUCMTCRL)5~3(半波整流电路，22UUCM2)5~3(TCRL，全波整流电路5.变压器参数9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路02UU半波整流2.102UU全波整流02)2~5.1(II6.外特性9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路Uo1.4Uo0.9Uo0Io不大的场合。电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化9.2滤波电路9.2.1电容滤波电路VU300mAI4000〖例9-2〗某电子设备需要直流电压，的直流电源，若采用桥式整流电容滤波电路，试求电源变压器副边电压，选择整流二极管及滤波电容器。解：⑴变压器副边电压VUU252.102⑵选择二极管参数mAIIVD200210VUUURM352.122029.2.1电容滤波电路9.2滤波电路FIUTRTRTRTCLLL5334.03002.0222242)5~3(00VUVUCM352.12202⑶选择电容器参数9.2.2其它滤波电路1.电感滤波(1)电路组成9.2滤波电路(2)工作原理9.2滤波电路9.2.2其它滤波电路1.电感滤波由于通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势阻碍电流变化，因而能起到平波作用。当电流增加时，反电势会抑制电流的增加，同时将一部分能量储存起来；反之，当电流减小时，反电势会抑制电流减小，同时释放一部分能量，所以电感滤波能有效减小输出电压的脉动程度。(3)负载电压9.2滤波电路9.2.2其它滤波电路1.电感滤波(2)工作原理线圈的电流发生变化时，要产生自感电动势阻碍电流变化，因而能起到平波作用。当电流增加时，反电势会抑制电流的增加，同时将一部分能量储存起来；反之，当电流减小时，反电势会抑制电流减小，同时释放一部分能量。209.0UU2.复合滤波电路9.2滤波电路9.2.2其它滤波电路LC滤波电路和电感π型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。9.3.1稳压管1.稳压管及其稳压作用9.3稳压电路特性来进行稳压。使用时，稳压管工作在反向击穿区，利用电流在很大范围内变化而电压基本保持不变的这个2.稳压管的主要参数9.3稳压电路9.3.1稳压管ZrZZZIUr：在稳压范围内(4)动态电阻MZI：稳压管的最大工作电流。(3)最大稳定电流ZI：维持稳定电压的工作电流。(2)稳定电流ZU：即稳压管的反向击穿电压。(1)稳定电压9.3.2并联型稳压电路1.电路组成及工作原理9.3稳压电路(1)电网电压变化时的稳压过程ORRZZOIUUIIUUU(2)负载变化时稳压过程00UUIURRZL9.3.2并联型稳压电路2.元件参数的确定(1)限流电阻参数的确定9.3稳压电路maxminZZZIIIminmaxmaxminLizLiIRUzUIIRUzUminmaxmaxminLziLziIIUzURIIUzU(2)稳压管参数的确定9.3.2并联型稳压电路2.元件参数的确定9.3稳压电路0)3~2(UUi0UUzmaxmax)3~5.1(LZII9.3稳压电路9.3.2并联型稳压电路的变化范围为LIVUZ5mAIZ5minmAIZ100maxIUV10~8mA30~0〖例9-3〗已知，，电压，输入在范围变化，试确定限流电阻R的参数。9.3稳压电路9.3.2并联型稳压电路解：maxzminLmaxZImin8630558RIIUURminLminzmaxZImax500100510RIIUUR8650R9.3.3串联型稳压电路1.串联调节原理9.3稳压电路0.2K10mA2V'I'U'RCCECE3K13mA9VIURCCECE2.带放大环节的串联型稳压电路（1）电路组成及各部分的作用9.3稳压电路9.3.3串联型稳压电路取样环节基准电压比较放大环节调整环节（2）电路工作原理9.3稳压电路9.3.3串联型稳压电路Uo↑→UF↑→IB2↑→IC2↑→UC2↓→IB1↓→UCE1↑Uo↓9.3稳压电路（3）输出电压的调整范围9.3.3串联型稳压电路2.带放大环节的串联型稳压电路)U(URRRRRUZBEp23210min)U(URRRRUZBE23210max（1）电路组成9.3稳压电路9.3.3串联型稳压电路3.由运放组成的串联反馈稳压电路（3）稳压范围9.3稳压电路（2）稳压过程9.3.3串联型稳压电路3.由运放组成的串联反馈稳压电路OBPNOUUUUU)(不变0212URRRUUFZZURRU)1(210