电子技术新课件 第4章 直流电源

第4章直流电源第4章直流电源第1节单相整流电路第2节三相整流电路第3节滤波电路第4节稳压电源第5节集成稳压器重点•串联型稳压电路的结构和稳压原理•集成稳压电路第1节单相整流电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo整流电路滤波电路稳压电路1.变压合适工作电压元件耐压,安全隔离2.整流交流→直流脉动电压3.滤波直流脉动电压→平滑直流电压去交流成分4.稳压稳定输出电压合适的直流电压,电网波动，负载变化抑制纹波进一步去交流成分半波、全波、桥式、倍压整流等小功率单相三相半波、全波、桥式等大功率三相供电平衡电路类型任务利用二极管的单向导电性，交流直流分析要点1.正弦电压正负半周二极管的通断分析,电流通过路经2.交流电压有效值U2与直流电压平均值Uo的定量关系3.二极管参数选择一、单相半波整流电路正半周u20时，二极管导通忽略二极管正向压降u0=u2波形相同。二极管导通/截止i0u1u2aTbDRLu0+--_+负半周u20时二极管截止：u0=01.工作原理2.输出电压定量计算直流平均值3.二极管参数计算二极管上的平均电流ID=I0=U0/RL二极管上承受的最高电压整流工作过程u1u2RLu2二、单相全波整流电路u0的平均值U0：U0=0.9U2二极管上承受的最高电压：2RMU22U=二极管上的平均电流：0DI21I=输出电压波形：三、单相桥式整流电路桥式整流电路+-u2正半周时电流通路D1-RL-D3u1u2TD4D2D1D3RLu0u2负半周时电流通路D2-RL-D4-+u2ttuD4,uD2uD3,uD1tuou0平均值U0U0=0.9U2二极管上承受的最高电压2RMU2U=二极管上的平均电流0DI21I=几种常见的硅整流桥+AC-~+~-~+-~平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。L2oD0.4521RUII==2RM2UU=例如，在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：整流电路中整流管的选择例：已知交流电压U1=220V，负载电阻RL=50，采用单相桥式整流电路供电，要求输出电压Uo=24V，试问：（1）如何选择二极管？（2）求整流变压器的变比及容量。解：mAVRUoIoILD240502242121====VVUVVUUDRMo4.413.2923.291.19.024%1109.02=====查手册：2CZ54C，IM=500mA，URM=100VVAAIUSAmAmAIIKo53.1553.03.2953.03.5339.04809.05.73.29220222=======第2节三相整流电路一、三相桥式整流电路二、工作原理三、参数计算U0=2.34U21、平均电压：2、平均电流：3、二极管的平均电流：4、二极管承受的最高反向电压：L2oD0.7831RUII==L2o2.34RUI=2RM6UU=表4.2-1几种常见的整流电路U2U2U2U2U2IoIoIoIoIoU2U2U2U2U2第3节滤波电路滤波原理:交流电经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。XL=L，XC=1/(C)L串联,C并联一、电容滤波电路u0tu2t一般取2T5)(3CRLd=τ(T:电源电压的周期)近似估算:U0=1.2U2(1)输出电压U0的大小、滤波效果和时间常数RLC有关，RLC愈大U0(平均值)愈大，滤波效果愈好。(2)流过二极管瞬时冲击电流很大RLC越大U0越高,负载电流的平均值越大整流管导电时间越短iD的峰值电流越大故一般选管时，取L00DFRU213)~(22I3)~(2I==u2tu0t整流电路的输出电流电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。结论二、电感滤波在桥式整流电路与负载间串入一电感L，就构成了电感滤波电路u2u1RLLu0（1）滤波原理:对直流分量(f=0):XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上。对谐波分量:f越高,XL越大,电压大部分降在电感L上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。U0=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：（2）电感滤波的特点:整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。三、RC-滤波在RC滤波电路或电感滤波后面再接一电容。从而构成RC-型或L-C型滤波电路，其性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。u0Ru2u1C1C2u0´RLLC-型滤波电路u0u2u1C1C2u0´RL一、串联稳压原理RT第4节串联型稳压电路T+_UI+_+_UO比较放大基准取样URFUO+_C2RL调整元件调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。基准电压可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。二、电路结构的一般形式由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。三、一种实际的串联式稳压电源2、稳压原理U0UB2UBE2=（UB2-UZ）UC2U0当UI增加或输出电流减小使U0升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB21、电路UCE23、输出电压的确定和调节范围BE2Z2WW21OminBE2Z2W21OmaxBE2Z2W2W21OUURRRRRUUURRRRUUURRRRRU===R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2四、影响稳压特性的主要因素1、比较放大部分的AV和电压反馈系数F愈大越好；2、基准电压愈稳定越好；3、放大部分的电源愈稳定越好；4、调整管rce愈大越好(rce小则UI引起的UO大)。正稳压W78XX负稳压W79XX固定式可调式三端集成稳压器型号后XX两位数字代表输出电压值W78系列(输出正电压)W79系列(输出负电压)}输出电压额定电压值有:5V、9V、12V、18V、24V等。第四节集成稳压电源一、概述1端:输入端2端:输出端3端:公共端W7800系列稳压器外形1231端:公共端2端:输出端3端:输入端W7900系列稳压器外形123安装散热片二、集成稳压器的主要性能参数1、电压调整率SU环境温度不变，负载不变，单位输出电压变化量与输入电压变化量的百分比。2、电流调整率SI环境温度不变，输入电压不变，负载电流从零到最大时输出电压相对变化量的百分比。%10000=iUUUUS%10000=UUIS3、纹波抵制比Sr输入纹波电压峰-峰值与输出纹波电压峰-峰值之比的分贝数。)(lgdBUUrSPPIPP020=4、输出阻抗Zo环境温度水变，输入电压不变，输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。)(=odIdUZo01、输出为固定电压的电路W7800系列稳压器基本接线图三、应用电路输出为固定正压时的接法如图所示。输入与输出端之间的电压不得低于3V！COW7800CIUI+_+_UO1230.1~1F1µF正负电压同时输出电路2、输出正负电压的电路W78XXCIUI+_UO123+_CIW79XX12COCO3UOCOW78XXCIUI+_+_UO123UXXUZRDZUXX:为W78XX固定输出电压UO=UXX+UZ3、提高输出电压的电路运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源就借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高,输出阻抗很低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。同时消除了(IO·R2)一项，稳压器输出用下式表示。4、输出电压可调式电路用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W7805组成的7－30V可调式稳压电源。W7805123R1CICOUIUOR2F0070.3333V10K0.1µ)RR(1UU12XXO=(UXX=5V)四、三端输出电压可调集成稳压器VRRUo)121(25.1=V1W317V2R1240C31F10FC2R2C10.1F1.25V++思考题1、直流稳压电源分哪几部分？各部分的作用是什么？2、比较单相全波整流电路与单相桥式整流电路的优缺点？3、简述串联型稳压电路的工作原理？4、W7812的稳定电压是多少伏？5、W7909的稳定电压是多少伏？习题：P2184.7.34.7.64.7.114.7.16