第4章直流穩(wěn)壓電源

本章主要內(nèi)容：整流濾波電路穩(wěn)壓電路

單相可控整流電路

第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路一、直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載改變時(shí)，能將輸出電壓維持基本穩(wěn)定的電源。其組成參見P83頁-圖4-1。一般由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓等幾部分組成。電源變壓器用來將電網(wǎng)電壓變換到設(shè)備所需的電壓值；整流電路用來將交流電壓變換為單向脈動的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路的作用是輸入交流電源電壓波動、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦钥蓪?shí)現(xiàn)單相整流和三相整流。單相整流多用小容量（200W以下）整流裝置三相整流多用于大容量整流裝置。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路1、單相半波整流電路單相半波整流電路圖(a)所示，圖中Tr為電源變壓器，用來將市電220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低電壓，同時(shí)保證直流電源與市電電源有良好的隔離。設(shè)V為整流二極管，令它為理想二極管，RL為要求直流供電的負(fù)載等效電阻。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路1、單相半波整流電路半波整流電路的參數(shù)估算：

變壓器二次變壓：輸出電壓的平均值：流過二極管的平均電流：二極管承受的反向峰值電壓：第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路1、單相半波整流電路半波整流電路的特點(diǎn):負(fù)載上得到單方向的脈動電壓，由于電路只在u2的正半周有輸出，所以稱為半波整流電路。半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少，但整流效率低，輸出電壓脈動大，因此，它只使用于要求不高的場合。整流二極管的選擇：依據(jù)IF≥ID=IL，查閱有關(guān)半導(dǎo)體手冊≥第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路2、單相橋式整流電路工作原理和輸出波形:

第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路2、單相橋式整流電路橋式整流電路的特點(diǎn):同方向的電流流過負(fù)載電阻RL，故RL上得到單方向全波脈動的直流電壓?？梢?，橋式整流電路輸出電壓為半波整流電路輸出電壓的兩倍。橋式整流電路與半波整流電路相比較，其輸出電壓UO提高，脈動成分減小了。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路二、整流電路2、單相橋式整流電路參數(shù)估算:

整流輸出電壓平均值：二極管平均電流：二極管最大反向電壓：第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

整流電路輸出的是脈動直流電，含有很大的交流成份，不能直接用作電子設(shè)備的直流電源。為此需要將脈動電流中的交流成份濾除掉，這一過程稱為濾波。濾波電路常用電容器和電感器等元件組成。常用的有電容濾波器、電感濾波器和復(fù)式濾波器第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

1、電容濾波電容濾波電路:

+第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

1、電容濾波工作原理:

設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定t=0時(shí)接通電路，u2為正半周，當(dāng)u2由零上升時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，C被充電，同時(shí)電流經(jīng)D1、D3向負(fù)載電阻供電。忽略二極管正向壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充電時(shí)間常數(shù)近似為零，因此uo=uc≈u2，在u2達(dá)到最大值時(shí)，uc也達(dá)到最大值，然后u2下降，此時(shí)，uc>u2，D1、D3截止，電容C向負(fù)載電阻RL放電，由于放電時(shí)間常數(shù)τ=RLC一般較大，電容電壓uc按指數(shù)規(guī)律緩慢下降，當(dāng)下降到|u2|>uc時(shí)，D2、D4導(dǎo)通，電容C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電過程。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

波形及輸出電壓:當(dāng)RL=∞時(shí)，當(dāng)RL為有限值時(shí)：通常取UO=1.2U2RC越大UO越大為獲得良好濾波效果，一般?。篟LC≥(3-5)T/2T為輸入交流電壓的周期1、電容濾波第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

1、電容濾波選濾波電容T=1/f=1/50=0.02sRLC≥(3-5)T/2當(dāng)RL開路時(shí)Uo≈1.2U2第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

2、電感濾波和LC-型濾波第4章直流穩(wěn)壓電源

4.1整流濾波電路三、濾波電路

2、電感濾波和LC-型濾波電感濾波電路特點(diǎn):電感L起著阻止負(fù)載電流變化使之趨于平直的作用。直流分量被電感L短路，交流分量主要降在L上，電感越大，濾波效果越好。一般電感濾波電路只使用于低電壓、大電流的場合。為了進(jìn)一步減小負(fù)載電壓中的紋波可采用型LC濾波電路。由于C1、C2對交流容抗小，而電感對交流阻抗很大，因此，負(fù)載RL上的紋波電壓很小。LC-型濾波的特點(diǎn):第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路一、穩(wěn)壓二極管及其穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓管的特性：當(dāng)工作在反向擊穿時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，其兩端電壓基本不變。利用該特性實(shí)現(xiàn)電源的穩(wěn)壓功能。穩(wěn)壓電路的功能：當(dāng)電網(wǎng)電壓變化或負(fù)載變化時(shí)通過電路保證輸出電壓基本不變。硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路及穩(wěn)壓原理：參見P90頁第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管在工作時(shí)應(yīng)反接，并串入一只電阻。

電阻起限流作用，保護(hù)穩(wěn)壓管；其次是當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，通過該電阻上電壓降的變化，取出誤差信號以調(diào)節(jié)穩(wěn)壓管的工作電流，從而起到穩(wěn)壓作用。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管2、主要參數(shù)(1)穩(wěn)定電壓VZ在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對應(yīng)的反向工作電壓。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管(2)動態(tài)電阻rZ

rZ=VZ/IZ，

rZ愈小，反映穩(wěn)壓管的擊穿特性愈陡。

(3)最大耗散功率

PZM

最大功率損耗取決于PN結(jié)的面積和散熱等條件。反向工作時(shí)PN結(jié)的功率損耗為

PZ=VZIZ，由

PZM和VZ可以決定IZmax。

(4)最大穩(wěn)定工作電流IZmax和最小穩(wěn)定工作電流IZmin

最大穩(wěn)定工作電流取決于最大耗散功率，即PZmax=VZIZmax。而Izmin對應(yīng)VZmin。若IZ＜IZmin則不能穩(wěn)壓。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管

IR

IZ

Io穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓過程。RLIoIRVoIZIRVo第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路

二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路用來在交流電源電壓波動或負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定直流輸出電壓。采用三極管作為調(diào)整管并與負(fù)載串聯(lián)的穩(wěn)壓電路，稱為串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路；當(dāng)調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)則稱為線性穩(wěn)壓器。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路

二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理當(dāng)輸入電壓UI增大（或負(fù)載電流IO減?。┮疠敵鲭妷篣O增加時(shí)，取樣電壓UF隨之增大，UZ與UF的差值減小，經(jīng)A放大后使調(diào)整管的基極電壓UBI減小，集電極IC1減小，管壓降UCE增大，輸出電壓UO減小，從而使穩(wěn)壓電路的輸出電壓上升趨勢受到抑制，穩(wěn)定了輸出電壓。同例，當(dāng)輸入電壓UI減?。ɑ蜇?fù)載電流IO增大）引起輸出電壓UO減小時(shí)，電路將產(chǎn)生與上述相反的穩(wěn)壓過程，維持電壓基本不變?？梢姺€(wěn)壓的實(shí)質(zhì)是UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。主要應(yīng)用于小功率的穩(wěn)壓電源中。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路

二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

2、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*1、三端固定輸出集成穩(wěn)壓器

1）CW7800系列(正電源)，CW7900系列(負(fù)電源)輸出電壓：5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V如CW7805輸出5V，最大電流1.5A；CW78M05輸出5V，最大電流0.5A；CW78L05輸出5V，最大電流0.1A。輸出電流：78L××/79L××—輸出電流100mA；78M××/9M××—輸出電流500mA；78××/79××—輸出電流1.5A。輸入端、輸出端、公共端三個(gè)端子，輸出電壓固定第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*2）封裝和符號第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*3）應(yīng)用電路第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*

2、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器是在三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，集成片的輸入電流幾乎全部流到輸出端，流到公共端的電流非常小，因此可以用少量的外部元件方便地組成精密可調(diào)的穩(wěn)壓電路，應(yīng)用更為靈活。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*

2、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器1）CW117/217/317系列(正電源)；CW137/237/337系列(負(fù)電源)

工作溫度：CW117(137)—-55150C；CW217(237)—-25150C；CW317(337)—0125C?；鶞?zhǔn)電壓：1.25V輸出電流：L型—輸出電流100mA；M型—輸出電流500mA。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*2、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器2）CW117內(nèi)部結(jié)構(gòu)第4章直流穩(wěn)壓電源

4.2穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器*2、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器3）基本應(yīng)用電路UREF=1.25V，IREF≈50μA，使UREF很穩(wěn)定UO=UREF（R1+R2）+IREFR2≈1.25（1+R2/R1）第4章直流穩(wěn)壓電源

4.3單相可控整流電路

單向晶閘管在正向電壓作用下，通過改變控制極觸發(fā)時(shí)間，即可控制晶閘管導(dǎo)通時(shí)間。利用晶閘管該特性，可以實(shí)現(xiàn)將交流電變?yōu)榇笮】烧{(diào)的直流電。而這種電路就稱為可控整流電路。第4章直流穩(wěn)壓電源

4.3單相可控整流電路一、單相半波可控整流電路（阻性負(fù)載）1.電路結(jié)構(gòu)如P96-圖4-23示。由主電路和觸發(fā)電路組成2.工作原理控制角αЫ：晶閘管承受正向電壓而不導(dǎo)通的角度范圍導(dǎo)通角θ：晶閘管導(dǎo)通的范圍，=-α。導(dǎo)通角越大，負(fù)載上電壓平均值UL就越大。通過改變控制角α的大小，便可以調(diào)整輸出電壓UL，實(shí)現(xiàn)可控整流。波形圖參見P96-圖4.24第4章直流穩(wěn)壓電源

4.3單相可控整流電路一、單相半波可控整流電路（阻性負(fù)載）3.參數(shù)計(jì)算負(fù)載電壓：負(fù)載電流：晶閘管陽極電流：晶閘管承受的最大反向電壓：第4章直流穩(wěn)壓電源

4.3單相可控整流電路二、單相半控橋式整流電路整流主電路與普通二極管橋式整流電路相似，只是將其中的兩個(gè)二極管換成了晶閘管。電路與波形圖參見P98頁習(xí)題一、填空題1.直流穩(wěn)壓電源一般由

、

、

和

組成。2.將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程稱為

。3.將脈動直流中的交流成分濾出掉，這一過程稱為

。4.穩(wěn)壓電路使直流輸出電壓不受

或

的影響。5.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由

、

、

和

組成。電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流濾波交流電源波動負(fù)載大小變化調(diào)整管基準(zhǔn)電壓取樣電路比較放大電路二、選擇題1.設(shè)電源變壓器次級電壓的有效值是,則單相橋式整流電路中，A、1.2B、0.9C、0.45D、負(fù)載上的平均值是（）。2.設(shè)電源變壓器次級電壓的有效值是,則單相橋式整流電路中，電阻性負(fù)載，理想二極管承受的最大反向電壓是（）。A、小于B、等于C、大于3.單相橋式整流、濾波電路中，設(shè)電源變壓器次級電壓的有效值是則空載時(shí)電路輸出電壓是（），負(fù)載時(shí)電路的輸出電壓是（）。A、1.4B、1.2C、0.9D、0.4519.電容濾波常用于（）場合。A.平均電壓低，負(fù)載電流大B.平均電壓高，負(fù)載電流大C.平均電壓低，負(fù)載電流小D.平均電壓高負(fù)載電流小，負(fù)載變化小D.截止和飽和20.串聯(lián)（線性）穩(wěn)壓電壓的調(diào)整管工作在（）區(qū)。A.截止B.放大C.飽和21.單相可控整流電路，若輸入電壓為,晶閘管導(dǎo)通角度為30°，則阻性B、C、D、A、負(fù)載上的電壓平均值為（）。四、判斷題（對的打“√”；錯(cuò)的打“×”）1.可控整流電路輸出電壓的大小是可調(diào)的。（