教學(xué)目標(biāo)與要求●

掌握二極管整流電路，濾波電路及穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的工作原理?！袷炀氄莆照麟娐?，濾波電路的主要參數(shù)計算?！窳私饧煞€(wěn)壓電源。第十二章直流穩(wěn)壓電源12.1直流穩(wěn)壓電源的組成及其作用12.1.1直流穩(wěn)壓電源的組成交流電源經(jīng)過變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)，輸出穩(wěn)定的電源供直流負載應(yīng)用。12.1.2直流穩(wěn)壓電源的作用整流電路將在兩個方向流動的交流電變換為只在一個方向流動的直流電。變壓器部分將電力網(wǎng)交流電壓變換為整流所需的交流電壓，同時達到隔離交流電路與直流電路的作用。去掉整流后的單向脈動直流電中的脈動成分，以便獲得比較平滑的直流電。濾波電路利用穩(wěn)壓管或采用一些負反饋方式，可以使其電路結(jié)構(gòu)自動調(diào)節(jié)不穩(wěn)定因素，從而得到穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓電路12.2整流電路常見的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。分析時可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦評DO12.1.1單相半波整流電路2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；3.工作波形

u負半周，Va<Vb，二極管D截止。1.電路結(jié)構(gòu)–++–aTrDuoubRLio動畫utOuoO4.參數(shù)計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I5.整流二極管的選擇平均電流ID與最高反向電壓UDRM是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時應(yīng)滿足：

IOM

ID，URWMUDRM

12.1.2單相橋式整流電路2.工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)－uouDttRLuiouo1234ab+–+–－動畫u

u負半周，Va<Vb，D2、D4

導(dǎo)通,二極管D1、D3

截止。－4.參數(shù)計算整流電壓平均值Uo整流電流平均值Io流過每管電流平均值ID每管承受的反向電壓最大值URm∫uodw

t2p0o2p1Uo==0.9U25.整流二極管的選擇二極管的平均電流ID與反向電壓最大值URm是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時應(yīng)滿足：

IF

ID，URURm

6.整流橋塊正確使用：輸入交流電壓輸出直流電壓解：【例12-1】在單相半波整流電路中，已知負載電阻,試求輸出電壓平均值UO，負載電流平均值IO，二極管中的平均電流IVD及二極管承受的最高反向電壓UDRM。單相半波整流，故則二極管中的平均電流二極管承受的最高反向電壓12.3濾波電路濾波電路的目的防止輸出端出現(xiàn)波動分量，它可以將從整流電路中得到的脈動直流電壓轉(zhuǎn)換成為合適的平滑直流電壓。12.3.1電容濾波電路單相半波整流電容（C型）濾波電路和單相橋式整流電容（C型）濾波電路1.電路的工作原理

u>uC時，二極管導(dǎo)通，電源在給負載RL供電的同時也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u<uC時，二極管截止，電容通過負載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+Cici–++–aDuoubRLio=uC

工作波形二極管承受的最高反向電壓動畫uoutOtO同理，單相橋式整流電容（C型）濾波電路的工作原理如下：123uoOωt電壓上升時電容充電，將電能儲存在電容器中。電壓下降時電容器放電，將儲存的電能送給負載。如圖所示，隨著時間常數(shù)τ的增加，輸出電壓越來越平滑，uo的平均值也增加了。有電容濾波的整流電路uou2D4D2D1D3RL+-+－Cuou2D4D2D1D3RL+-+－+二極管承受的最高反向電壓？思考2.電容濾波電路的輸出電壓和輸出電流的計算(T—電源電壓的周期)輸出電壓的脈動程度與平均值Uo與放電時間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo越大，波形越平滑。為了得到比較平直的輸出電壓電容的耐壓值，應(yīng)大于其實際電壓的最大值，一般取。近似估算?。篣o

=1.0U(半波）

Uo

=1.2U（橋式）近似估算?。篣o

=1.0U(半波）

Uo

=1.2U（橋式）單相半波整流、濾波電路的輸出電流平均值為單相橋式整流、濾波電路的輸出電流平均值為【例12-2】一單相橋式整流、電容濾波電路，已知電源頻率，負載電阻，負載直流電壓。試求：（1）整流二極管的平均電流及承受的最高反向電壓；（2）確定濾波電容器的電容值及耐壓值；（3）負載電阻斷路時的輸出電壓；（4）電容斷路時輸出電壓；解：（1）整流二極管的平均電流（2）濾波電容器的電容值整流二極管承受的最高反向電壓濾波電容器的耐壓值因此（3）負載電阻斷路時的輸出電壓（4）電容斷路時的輸出電壓相當(dāng)于單相橋式整流輸出電壓12.3.2電感濾波電路1.工作原理對直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,大部分整流電壓降在RL上。

對諧波分量:

f

越高,XL越大,電壓大部分降在XL上。u2D4D2D1D3RL+-+－uoL有電感濾波的整流電路1.電路結(jié)構(gòu)L

uRLuo++––~+C2.濾波原理對直流分量:XL=0，L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:f越高,XL越大,電壓大部分降在L上。因此,在負載上得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)流過電感的電流發(fā)生變化時，線圈中產(chǎn)生自感電勢阻礙電流的變化,使負載電流和電壓的脈動減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動較小的場合，用于高頻時更為合適。12.3.3復(fù)式濾波電路形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。LuRLuo++––~+C2+C1形RC濾波器RuRLuo++––~+C2+C1

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負載電流較小而又要求輸出電壓脈動很小的場合。12.4.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUO

IZ1.電路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路12.4穩(wěn)壓電路UZIRUO由于某種原因使得輸出電壓降低時同理由于某種原因使得輸出電壓升高時，調(diào)節(jié)過程如下：---來自整流濾波電路的輸出。電阻和為取樣電路A為比較放大器+UREFVTAR3DZ+-R2R1RLUZUA+-UB--+UOUI串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路原理圖取樣電路比較放大器12.4.2串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路1.電路結(jié)構(gòu)整流濾波電路輸出各部分功能及作用UI來自整流濾波電路的輸出，圖中VT稱作調(diào)整管,其作用是通過電路自動調(diào)整VT集電極——發(fā)射極之間的電壓UCE，使輸出電壓UO穩(wěn)定。+UREFVTAR3DZ+-R2R1RLUZUA+-UB--+UOUI串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路原理圖R1和R2為取樣電路，其作用是把輸出電壓的變化量通過R1和R2分壓取出，然后送入比較放大器A的反向輸入端，R3和穩(wěn)壓管DZ構(gòu)成基準(zhǔn)電壓使放大器的同相端電位固定。2.穩(wěn)壓過程A為比較放大器，其作用是把取樣電路取出的信號進行放大，以控制調(diào)整管IB的變化，進而調(diào)整UCE的值。例如+UREFVTAR3DZ+-R2R1RLUZUA+-UB--+UOUI串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路原理圖穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程實質(zhì)就是負反饋的自動調(diào)節(jié)過程。穩(wěn)壓過程如下：如果外部因素(電網(wǎng)電壓波動；負載變化)使UO有減小的趨勢，則穩(wěn)壓電路內(nèi)部的調(diào)節(jié)過程就使UO有增加的趨勢。由于這兩種趨勢恰好相反，于是使UO基本維持不變。同理，若外部因素使UO有增加的趨勢，也會通過穩(wěn)壓電路內(nèi)部的自動調(diào)節(jié)，使UO基本保持不變。3.輸出電壓的大小及調(diào)節(jié)方法+UREFVTAR3DZ+-R2R1RLUZUA+-UB--+UOUI串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路原理圖在固定的情況下和的大小只要改變的值就可以改變?yōu)榱苏{(diào)節(jié)方便，在取樣電路中串聯(lián)一個電位計，如圖+UREFVTAR3DZ+-R2R1RLUZUA+-UB--+UOUI輸出電壓可調(diào)的串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路原理圖RW改變電位計滑動端的位置就可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。12.4.2串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路1.串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路的電路結(jié)構(gòu)2.工作原理經(jīng)過LC濾波電路提供給負載電流直流電壓若為高電平，調(diào)整管VT飽和導(dǎo)通---二極管承受反向電壓而截止（1）濾波過程向負載提供能量。即在飽和導(dǎo)通期間，電感L儲存能量，電容C充電，電壓若為低電平，調(diào)整管VT截止輸入電壓提供的能量被中斷在電感L兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，通過二極管對負載釋放能量，同時電容C通過負載放電，使負載獲得連續(xù)而穩(wěn)定的能量。因此，稱為串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路（2）穩(wěn)壓過程，則若為正。與三角波電壓,通過電壓比較器A2比較后，得到VT的基極電壓當(dāng)時，為高電平;為低電平。反之，占空比q在穩(wěn)態(tài)時一個周期內(nèi)電感電壓的積分應(yīng)為零，即在期間，調(diào)整管VT飽和導(dǎo)通，在期間調(diào)整管VT截止，。若忽略調(diào)整管VT的飽和壓降和二極管VD的正向壓降因此，積分得到輸出電壓與占空比有關(guān)可以通過改變占空比系數(shù)，去調(diào)整輸出電壓的大小當(dāng)由于輸入電壓或負載的變化引起輸出電壓發(fā)生波動時使基本保持不變，達到穩(wěn)壓的目的。反之亦然。例如：12.5集成穩(wěn)壓電源12.5.1三端集成穩(wěn)壓器1.三端集成穩(wěn)壓器的型號及主要參數(shù)其常用的型號為：固定輸出正電壓的集成穩(wěn)壓器：W78XX系列。固定輸出負電壓的集成穩(wěn)壓器：W79XX系列。電壓可調(diào)，輸出正電壓的集成穩(wěn)壓器：W317、W117。電壓可調(diào)，輸出負電壓的集成穩(wěn)壓器。W337、W137。其中W78XX和W79XX系列型號中的“XX”是代表輸出電壓值。每一種系列的穩(wěn)壓器輸出電流又有：100A（78LXX），0.5A(78MXX)及1.5A(78XX)。W78XX系列外形及電路符號分別如圖12.17所示。電路符號分別如圖12.17所示。集成穩(wěn)壓器主要參數(shù)有：⒈輸出電壓UO：表示集成穩(wěn)壓器可能輸出穩(wěn)定電壓的范圍。⒉最小電壓差(UI-UO)min：為維持穩(wěn)壓所需要的UI與UO之差的最小值。⒊容許輸入電壓的最大值UIM。⒋容許最大輸出電流值IOM。⒌容許最大功耗PCM。⒍電壓調(diào)整率SJ：⒎輸出電阻RO。表示輸入電壓變化1V時，UO的相對變化率。2．三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路1)固定輸出電壓的穩(wěn)壓電路減小輸入電壓的紋波，抵消由于輸入引線較長而帶來的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。減小由于負載電流突變而引起的抖動雜波。的作用的作用：輸出正電壓：W78XX，圖（a）輸出負電壓：W79XX，圖（b）2)具有正、負兩路輸出的穩(wěn)壓電路可同時選擇W78XX和W79XX兩個穩(wěn)壓器12.6集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用實例12.6.1三端集成穩(wěn)壓器的擴展用法是兩端的電壓，也是穩(wěn)壓器的標(biāo)稱電壓，是穩(wěn)壓