维修电工-第2章(下)--直流稳压电源

维修电工电子教案谭显石联系电话：[phone]QQ:987356989L第2章（下）直流稳压电源第一节整流电路第二节滤波电路第三节分立元件稳压电路第四节集成稳压电路变压器整流电路滤波电路稳压电路交流电源负载整流--将交流电压变换为单向脉动的直流电滤波--将脉动电压中的交流分量滤除稳压—使传输的直流电压稳定、平滑电路组成：第一节整流电路•单相半波整流电路•单相桥式全波整流电路一、单相半波整流电路1.电路分析正半周(0～π)a(+)b(－)D导通Du2uo～u1RLabu2π2π3πuoπ2π3π负半周(π～２π)a(－)b(＋)D截止uo=0uo=u2单相半波整流电压平均值)t(tdsinU221U02022U45.0U2RU45.0RUIL2LOO2MDRMU2UU二极管最高反向电压IIOD二极管电流平均值2.参数计算3.元件选择RL中电流平均值二、单相桥式全波整流电路D1～u2uou1RLabD2D3D41.电路分析正半周(０～π)a(＋)b(－)电流方向bDRDa3L1负半周(π～２π)a(－)b(＋)电流方向u2π2π3πuoπ2π3πaDRDb4L22.参数计算桥式整流电路电压平均值220U9.0U45.02URU9.0RUIL2L00RL中电流平均值3.元件选择RU45.0I21IL20D二极管平均电流2MDRMU2UU二极管最高反向电压例：桥式整流电路如图,画出uo、io、uD波形。D1～u2uou1RLabD2D3D4··u2π2π3πuoπ2π3πioπ2π3πuDπ2π3πuD若D1的正负极反接，则———————————正半周电路截止，负半周电源短路。若D1开路，则———————————电路变为半波整流电路io例：桥式整流电路如图,若D3管烧断,输出电压波形为_________～u1D2u2uoRLD3D4D1u2uOA.uOC.uOD.uOB.C例：桥式整流电路的变压器副边电压为20V，每个整流二极管所承受的最大反向电压为____A.20VB.28.28VC.40VD.56.56VB例：测量桥式整流电路的输出电压为9V，此时发现有一只二极管已经断开，其变压器副边电压为____A.10VB.15VC.20VD.25VC第二节滤波电路电容滤波电路电感滤波电路其它滤波电路一、电容滤波电路1.滤波原理滤波电路是利用储能元件(与负载并联电容或与负载串联电感)滤掉整流所得的单向脉动电压的交流分量，保留直流分量，使输出电压脉动减小。2.电容滤波电容两端电压不能跃变，在整流电路中加入电容，由于电容不断的充放电，使输出电压的脉动减小。Du2uo～u1RLabC～u1u2uoRLCu2π2π3πu2π2π3πuoπ2π3πuoπ2π3π3.性能分析空载时，（RL=∞）UU202带电阻负载时，半波整流电容滤波电路UO≈U2桥式整流电容滤波电路UO≈1.2U2一般要求2T)5~3(CRL假设电路刚好在由负到零的时刻接通,则通过VD1和VD3向C充电。电容电压紧随输入电压按正弦规律上升至的最大值。2u2uCu2u2u①电容滤波电路(1)空载(RL=∞)时:设电容器两端初始电压为零。u2tuLt++++41232u2DCL31DD-220VD+14uuuc①电容滤波电路(1)空载(RL=∞)时:设电容器两端初始电压为零。u2tuLtuc=uL++++41232u2DCL31DD-220VD+14uuuc22UuuCL故然后继续按正弦规律下降,当时,二极管截止,C放电,由于无放电回路,所以保持。2u2uCuCu电容C放电的快慢取决于时间常数(τ=RLC）的大小，时间常数越大，电容C放电越慢，输出电压就越平坦，平均值也越高。ou①电容滤波电路(2)接入RL(且RLC较大)时:++++412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cucu2t二极管中的电流uc=uLiDt电容滤波电路的特点：RLC较大u2tiDtuc=uL(2)UL与RLC的关系：RLC愈大C放电愈慢UL(平均值)愈大一般取：(T:电源电压的周期)2)53(TCRL近似估算:UL=1.2U2(1)整流管导电时间越短的峰值电流越大Di电容滤波电路的特点：(3)图为输出直流电压UL随负载电流IL的变化关系曲线。OC型滤波纯电阻负载LILU22U29.0U负载直流电压随负载电流增加而减小。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不大的场合。C值一定,RL=∞即空载时,22UULOC=0,即无电容时,29.0UULO（1）滤波电容C一般选择体积小，容量大的电解电容器。（2）普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。要注意的几点：（3）加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流()，为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。LCii*使用条件：2)5~3(LdTCR名称UL(空载)UL(带载)二极管反向最大电压每管平均电流半波整流22U245.0U22UIL全波整流电容滤波22U1.2U2*222U0.5IL桥式整流电容滤波22U1.2U2*22U0.5IL桥式整流电感滤波22U0.9U222U0.5IL各种电路参数比较：②电感滤波电路电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感。++++4123LD+DLu4-R220V32DD1u21uL当负半周时，电感中的电流将经由D2、D4提供。当正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后。2U2UOu2u波形图中为交流电源整流后的波形。ou②电感滤波电路电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感。++++4123LD+DLu4-R220V32DD1u21uLOu2u因桥式电路的对称性，和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导通角都是180°。②电感滤波电路电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感。Ou2u输出电压平均值:UL=0.9U2电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。++++4123LD+DLu4-R220V32DD1u21uL例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压V，已知负载电阻Ω，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。解：流过整流二极管的平均电流：240A24.010048212121LooDRUIImA48oU100LR变压器副边电压有效值：402.1481.2o2UUV整流二极管承受的最高反向电压：4.564041.122RMUUV例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压V，已知负载电阻Ω，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。解：因此可选择2CZ11B作整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向工作电压为200V。48oU100LR取S则05.0202.0525LTCR500F1050010005.06LRCμF③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起来使用。倒L型滤波电路++++uo+-LCu-i+++++u++u-iC-oRC12型滤波电路和C型滤波电路多用于小功率电源中多用于较大功率电源中(而且当电流很大时仅用一电感器与负载相连)。πππ表1各种滤波器的比较类型电容滤波电感滤波RC-型LC-型LC-型UO1.2UO1.2UO1.2UO1.2UO0.9UO二极管冲击电流大小大大小带载能力差强差差强适用场合小电流大电流小电流小电流大/小电流其它特点电路简单电感笨重成本高脉动成分减小，但R上有直流压降脉动成分减小，但电感笨重成本高脉动成分减小，适应性较强，但有电感例1:桥式整流滤波电路测出RL两端电压为30V，求负载断路时的输出电压；电容断路时的输出电压。一只二极管断开时的输出电压。一只二极管和电容断开时的输出电压。负载断路时U2U20解：UO≈1.2U2＝30V加载时U2＝30／1.2电容断路无滤波UO＝0.9U2=25V=35.35V＝22.5V一只二极管断路半波整流滤波UO＝U2＝22.5V一只二极管、电容断路半波整流UO＝0.45U2＝11.25V例2：试设计一台输出电压为24V,输出电流为lA的直流电源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。解：（1）当采用半波整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：VUU3.5345.0240.45o2整流二极管承受的最高反向电压为：VUU2.753.5341.122RM流过整流二极管的平均电流为：AII1oD因此可选用2CZ12B整流二极管，其最大整流电流为3A，最高反向工作电压为200V。例2：试设计一台输出电压为24V,输出电流为lA的直流电源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。解：（2）当采用桥式整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：整流二极管承受的最高反向电压为：流过整流二极管的平均电流为：因此可选用四只2CZ11A整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向工作电压为100V。VUU7.269.0240.9o2VUU6.377.2641.122RMAII5.021oD第三节分立元件稳压电路•稳压管稳压电路•串联型晶体管稳压电路一、稳压管稳压电路～u1u2uoRLCUZIZRIOIR稳压管稳压是利用它的反向击穿特性，当电路电源电压或负载电流变化时，引起IZ变化，使R上的电压发生变化来维持输出电压不变。U2UOIZIRURUOIOUOIZIRURUOiuUZabc二、串联型晶体管稳压电路UI=U0+UCE1UBE1=UB1－UE1=UC2－U0采样基准调整比较放大U0→UB2→UC2→UBE1U0←UCE1CR1R2R3R4RPRLVZUZUIUBE1UCE2UBE2UOIOUCE1第四节集成稳压电路•W78××系列稳压器•W79××系列稳压器•LM317/337××系列稳压器以工作方式分：a.串联型稳压电路b.并联型稳压电路c.开关型稳压电路以输出电压分：a.固定稳压电路b.可调式稳压电路集成稳压电路集成稳压电路按电压变换过程线性开关式按输出电压可调性固定式可调式(1).分类：(2).固定式线性集成稳压器：7800系列与7900系列例：CW78L05厂标输出电压极性最大输出电流输出电压三端式固定输出集成稳压器CW7800系列(正电源)CW7900系列(负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V78、79系列的型号命名输出电流78L××/79L××—输出电流100mA78M××/9M××—输出电流500mA78××/79××—输出电流1.5A输出电压例如：CW7805输出5V，最大电流1.5ACW78M05输出5V，最大电流0.5ACW78L05输出5V，最大电流0.1A(3).CW7800内部电路结构框图启动电路基准电压保护电路比较放大电路調整管取样电路UIUO３1２5.集成稳压电路(4).三端固定式集成稳压器封装及管脚排列图5.集成稳压电路集成稳压电源的主要参数1.电压调整率SV表征负载不变，输出电压变化的稳压能力。0000%100IUUUSIV2.输出电阻R0表征输入电压不变，负载变化时的稳压能力。0000UIURI3.输出电压温度系数ST指负载、输入电压不变时，温度引起的输出变化。%10000TUUSTW78XX系列集成稳压电源W78××123输入端输出端公共端W78××系列输出固定的正电压有5V、8V、12V、15V、18V、24V，最高输入电压为35V，如W7815，在1、3脚输入35V，在2、3脚输出15V。基本应用电路