1、第五章直流穩(wěn)壓電源,在生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要采用交流電，但在某些場合，例如電解、電鍍、蓄電池的充電、直流電動機(jī)等，都需要直流電源供電。此外，在電子線路和自動控制裝置中還需要用非常穩(wěn)定的直流電源電壓。為了得到直流電，除了用直流發(fā)電機(jī)外，目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流電源。,半導(dǎo)體直流電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等環(huán)節(jié)組成。,整流變壓器Tr：將交流電源電壓u1變換為符合整流要求的交流電壓u2。,濾波電路：將單向脈動直流電壓u3變換為脈動較小的直流電壓u4。,整流電路：將交流電壓u2變換為單向脈動的直流電壓u3。,穩(wěn)壓電路：在交流電源電壓波動及負(fù)載變化時，使直流輸出電壓uo穩(wěn)定。

2、,1 整流電路,整流電路的作用是將交流電壓變換為單向脈動的直流電壓。常見的小功率整流電路有：單相半波、全波、橋式和倍壓整流等，這些整流電路主要應(yīng)用在電子儀器中。在要求整流功率較大的場合，采用單相整流電路，會造成三相電網(wǎng)負(fù)載的不平衡，影響供電質(zhì)量，這時應(yīng)采用三相橋式整流電路。,在整流電路中，整流元件為二極管，為分析問題簡單起見，可把二極管當(dāng)作理想元件來處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。,1 單相半波整流電路,忽略二極管正向壓降，則 uo=u,所以 uo=0,u0時： 二極管正向?qū)ǎ?io0,u0時： 二極管反向截止， io=0,uo、io的波形與平均值,二極管的平均電流,二極

3、管的最高反向電壓,2 單相橋式整流電路,u0時： D1、D3正向?qū)?，D2、D4反向截止， io0 ，uo=u0,u0 ，uo=-u0,uo、io的波形與平均值,二極管的平均電流,二極管的最高反向電壓,例,已知負(fù)載電阻RL=80，負(fù)載電壓Uo=110V，采用橋式整流電路，交流電源電壓為380V，如何選擇整流二極管？,解,可選用2CZ11C型二極管，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。,考慮到變壓器副繞組及管子上的壓降，變壓器的副邊電壓大約要比計(jì)算值高出10%，所以,2 濾波電路,交流電壓經(jīng)整流后輸出的是單向脈動的直流電壓，其中既含有直流成分又含有交流成份。濾波電路的作用是利用電容

4、元件兩端電壓不能躍變或電感元件中電流不能躍變的特性, 將電容元件與負(fù)載并聯(lián)或?qū)㈦姼性c負(fù)載串聯(lián)，濾掉整流輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到輸出電壓平滑的目的。,1 單相半波帶電容濾波的整流電路,Oa段：D導(dǎo)通，電源對C充電，uo=uC=u； ab段：從a點(diǎn)開始，u和uC都開始下降，u按正弦規(guī)律下降，uC按指數(shù)規(guī)律下降，開始uC下降速度大于u，所以D導(dǎo)通，uo=uC=u； bc段：從b點(diǎn)開始， u下降速度大于uC ，所以D截止， uo=uC，按指數(shù)規(guī)律變化，變化快慢決定于=RLC； cd段：uuC，D又導(dǎo)通，uo=uC=u，重復(fù)上一周期。,無電容濾波,帶電容濾波,帶電容濾波時， uo的

5、脈動大為減小，其平均值Uo增大。,無電容濾波,帶電容濾波,在空載時：,隨著負(fù)載的增大（ RL ），放電時間常數(shù)=RLC ，放電加快，所以Uo 。,通常規(guī)定： 單相半波帶電容濾波的整流電路 單相全波帶電容濾波的整流電路,單相半波帶電容濾波整流電路的特點(diǎn),一般取,(T：電源電壓的周期),(2) 流過二極管的瞬時電流很大, =RLC愈大Uo愈大負(fù)載電流的平均值愈大整流管導(dǎo)通角愈小iD的峰值也就愈大。,(1) 輸出電壓Uo與時間常數(shù) =RLC有關(guān), =RLC愈大電容C放電愈慢Uo(uo的平均值)愈大。,(3) 二極管承受的最高反向電壓,(4)、輸出外特性Uo與Io的關(guān)系曲線,帶電容濾波的整流電路，其外

6、特性較差，或者說帶負(fù)載能力較差。電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且變化也較小的場合。,2 電感濾波電路,電路結(jié)構(gòu)： 在整流電路與負(fù)載之間串聯(lián)一個電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。,（1）濾波原理,對u的直流分量：f=0，XL=0 ，相當(dāng)于短路，電壓大部分降在RL上；對u的交流分量：f越高，XL越大，電壓大部分降在XL上。因此， uo主要是u的直流成分，uo是比較平滑的直流電壓。,Uo=0.9U,當(dāng)忽略L的直流電阻時，uo的平均值約為：,（2）電感濾波的特點(diǎn):,整流管導(dǎo)通角較大，峰值電流很小，輸出外特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干

7、擾。,3 復(fù)合濾波電路,單獨(dú)使用電容或電感構(gòu)成的濾波電路，濾波效果不夠理想，為了滿足較高的濾波要求常采用電容和電感組成的LC、CLC-型等復(fù)合濾波電路。,這兩種濾波電路適用于負(fù)載電流較大，要求輸出電壓脈動較小的場合。,在負(fù)載較輕時，常采用電阻代替笨重的電感，構(gòu)成CRC-型濾波電路，同樣可以獲得脈動很小的輸出電壓。但電阻對交、直流均有壓降和功率損耗，所以只適用于負(fù)載電流較小的場合。,作業(yè)18.2.2,3 穩(wěn)壓電路,經(jīng)整流和濾波后的直流電壓往往還會隨交流電源電壓的波動或負(fù)載的變化而變化。為了得到很穩(wěn)定的直流電壓，直流穩(wěn)壓電源還需在整流、濾波電路之后再加一級穩(wěn)壓電路。最簡單的穩(wěn)壓電路是采用穩(wěn)壓管和限

8、流電阻組成。,穩(wěn)壓電路,Ui是經(jīng)整流和濾波后的電壓,* 當(dāng)交流電源電壓波動而使Ui變化時,Uo= Ui -UR,IZ,UR,UR,Uo=Ui -UR,若Ui,Uo = Ui -UR,IZ,UR,Uo=Ui -UR,若Ui,UR,UR,UR,Uo=Ui -UR,UR,Uo=Ui -UR,IZ,UR,Uo=Ui -UR,Uo=Ui -UR,IZ,* 當(dāng)交流電源電壓不變而負(fù)載變化時,若Io,若Io,一個完整的半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源,4 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,由一個穩(wěn)壓管和一個電阻組成的穩(wěn)壓電路，結(jié)構(gòu)簡單，但受穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流的限制，負(fù)載電流不能太大。另外，輸出電壓不可調(diào)且穩(wěn)定性也不理想。 串聯(lián)型穩(wěn)壓器克服了上述缺點(diǎn)，目前應(yīng)用較為廣泛。,自動調(diào)整過程,由于是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，所以稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。,Ui有內(nèi)阻,目前所使用的穩(wěn)壓器已集成化，但以串聯(lián)型穩(wěn)壓電路為其基礎(chǔ)。最具代表性的集成穩(wěn)壓器有W78系列和W79系列。,1.輸入端 2.輸出端 （正電壓） 3.公共端,1.公共端 2.輸出端 （負(fù)電壓） 3.輸入端,W78系列輸出正電壓有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多種，若要獲得負(fù)電壓，選用W79系列即可。比如W7805輸出+5V電壓，比如W7905輸出-5V電壓