1、1,第十九章 直流穩(wěn)壓電源,直流電源原理方框圖,整流變壓器T：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。,整流電路：將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。,濾波電路：減小整流電壓的脈動(dòng)程度，以適合負(fù)載的需要。,穩(wěn)壓電路：使直流輸出電壓穩(wěn)定。,2,19.1整流電路,1.單相半波整流電路,整流變壓器副邊電壓,整流電壓平均值,整流電流平均值,3,注意：,單相半波整流電路中，二級(jí)管的選擇極為重要。二極管不導(dǎo)通時(shí)承受的最高反向電壓UDRM為變壓器副邊交流電壓u的最大值Um。,例題：如右圖所示，負(fù)載電阻RL750，變壓器副邊電壓U=20V，求UO、IO、UDRM。,4,2.單相全波整流電路,單相半波整流電路存在的缺

2、陷：電源利用率不高，整流電流脈動(dòng)大。,半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)輸出直流電的脈動(dòng)減少，提高了電源的利用率。,5,全波整流電路的輸出平均電壓為,流過(guò)負(fù)載的平均電流為,二極管所承受的最大反向電壓,全波整流電路的缺點(diǎn):(1)二極管承受的反向峰值電壓高。(2) 變壓器須具有中心抽頭，且每個(gè)線圈都只有半個(gè)周期通電流。脈動(dòng)直流電的直流分量也通過(guò)的次級(jí)，易使變壓器發(fā)生磁飽和現(xiàn)象降低變壓器效率。,6,3.單相橋式整流電路,7,整流變壓器副邊電壓,整流電壓平均值,整流電流平均值,每個(gè)二極管流過(guò)的平均電流,8,二極管承受的最高反向電壓,例題:已知負(fù)載電阻RL=80，負(fù)載電壓UO110V，采用單相橋式整流電路，交流電源電壓

3、為380V，（1）如何選擇二極管？（2）求整流變壓器的變壓比及容量。,9,4.三相橋式整流電路,電路特點(diǎn)：三相輸入，二極管分為兩組，其中D1、D3、D5的陰極聯(lián)在一起，D2、D4、D6的陽(yáng)極聯(lián)在一起，每一組中的二極管輪流導(dǎo)通。第一組中陽(yáng)極電位高者導(dǎo)通，第二組中陰極電位低者導(dǎo)通。同一時(shí)間有兩個(gè)二極管導(dǎo)通。,10,三相橋式整流電壓的波形,0t1期間，C相電位為正，B相電位為負(fù)，A相電位為正但小于C相電壓，因此此期間c點(diǎn)電位最高，b點(diǎn)電位最低，二極管D5、D4導(dǎo)通，加在負(fù)載上的電壓uo就是線電壓ucb。電流流向?yàn)椋?t1t2期間， A 相電位為正且最高，B相電位為負(fù)且最低，因此從圖中可以看出電流流向

4、為：,t2t3期間， A 相電位為正且最高，C相電位為負(fù)且最低，因此從圖中可以看出電流流向?yàn)椋?11,負(fù)載所得到的整流電壓uo的大小等于每個(gè)時(shí)刻最大線電壓的值，由于三相電相位差60。,U為變壓器副邊相電壓的有效值,負(fù)載電流的平均值io:,每個(gè)周期中，每個(gè)二極管只有三分之一的時(shí)間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為120 ），流過(guò)每個(gè)二極管的平均電流為：,每個(gè)二極管所承受的最高反向電壓為變壓器副邊線電壓的幅值：,12,13,問(wèn)題提出：無(wú)論哪一種整流電路，它們的輸出電壓都含有較大的脈動(dòng)成分，不是理想的直流電壓。要采取措施濾去整流輸出電壓中的汶波，使輸出的電壓接近理想的直流電壓。,分析：它們能夠儲(chǔ)存一定的能量；又由于能量

5、不能突變，因此能量將逐漸釋放，從而能得到比較平滑的波形輸出。,結(jié)論：電容器C和電感器L都是基本的濾波元件,19.2濾波器,濾波元件在電路中的接法?,14,1、電容濾波器（C濾波器）,工作原理：二極管D導(dǎo)通，一方面給負(fù)載供電，同時(shí)給電容C充電。充電電壓uc與上升的正弦電壓u一致，電源電壓在m點(diǎn)達(dá)到最大值，uc也達(dá)到最大值。而后u和uc都開(kāi)始下降，u按正弦規(guī)律下降，當(dāng)uuc時(shí)，二極管再行導(dǎo)通，電容充電，繼續(xù)上述過(guò)程。,15,從圖中可以看出，添加了電容后，輸出電壓變得平坦了，即脈動(dòng)減小了。,當(dāng)輸出端開(kāi)路時(shí)（RL），輸出電流IO0，輸出電壓UO0.45U，有電容濾波時(shí)輸出電壓UO1.4U ；當(dāng)負(fù)載電阻

6、逐漸減小時(shí)，輸出電流IO增加，無(wú)電源濾波時(shí)，輸出電壓UO0.45U，有電容濾波時(shí)，輸出電壓無(wú)限接近0.45U（如上圖中的mn段所示）。說(shuō)明電容濾波電路外特性不好。,16,式中U為變壓器副邊電壓有效值。,采用電容濾波時(shí)，輸出電壓的脈動(dòng)程度與電容器的放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。 RLC大一些，放電時(shí)間長(zhǎng)，脈動(dòng)小，反之脈動(dòng)較大。為了得到比較平直的輸出電壓，一般要求:,整流二極管參數(shù)確定：,（1）最高反向電壓UDRM,（2）導(dǎo)通時(shí)所有二極管平均電流電流ID IO,濾波電容：數(shù)值般在幾十微法到幾千微法，耐壓應(yīng)大于輸出電壓的最大值。通常都采用極性電容器。,17,例題19.2.1 有一單相橋式電容濾波整流電路如

7、圖所示，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL200，要求直流輸出電壓UO30V，選擇整流二極管及濾波電容器。,解：（1）選擇整流二極管： 流過(guò)二極管的電流,選取UO1.2U，所以變壓器副邊電壓有效值：,二極管所承受的最高反向電壓：,查附表B選擇二極管2CP11，最大整流電流為100mA，反向工作峰值電壓為50V。,18,（2）選擇濾波器：,選用C250F，耐壓為50V的極性電容器。,2、電感電容濾波器（LC濾波器）,為了減小輸出電壓的脈動(dòng)程度，在濾波電容之前串聯(lián)一個(gè)鐵心電感線圈L，也就構(gòu)成了LC濾波器。 LC濾波器工作原理是利用流過(guò)電感電流發(fā)生變化時(shí)，所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變化，信號(hào)

8、頻率越高，感抗越大，多交流成分的削弱就越明顯，即濾波效果越好。爾后又經(jīng)過(guò)電容濾波，再次將交流成分過(guò)濾，可以得到更加平直的直流電壓輸出。,19,LC濾波器,LC濾波器波形圖,3、型濾波器,20,19.3直流穩(wěn)壓電源,輸入電壓的變化 負(fù)載電流的變化,1、引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因,即,穩(wěn)壓電源方框圖,21,2、硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理,硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路,它是利用二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。,1、允許反向電流在不超過(guò)最大允許的擊穿區(qū)工作。 2、只要反向電流控制在一定范圍內(nèi)，穩(wěn)壓管兩端電壓就基本穩(wěn)定。,特點(diǎn)：,22,(1)輸入電壓變化時(shí)穩(wěn)壓

9、過(guò)程,根據(jù)電路圖可知,輸入電壓VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：,這里VO減小應(yīng)理解為：由于輸入電壓VI的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒(méi)有那么大而已。VO還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。,VIVOVZIZIRVRVO,23,(2)當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓,負(fù)載電流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，從而使VZ=VO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：,可見(jiàn)，穩(wěn)壓管和限流電阻R相配合，無(wú)論是輸入電壓波動(dòng)還是在負(fù)

10、載改變都能維持輸出電壓穩(wěn)定。電阻R起限流和調(diào)壓雙重作用。,ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO,24,穩(wěn)壓電阻的計(jì)算方法：,當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)IZ不應(yīng)小于IZmin，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即,當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過(guò)IZmax，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即,25,3、恒壓源,恒壓源由穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器組成。,輸出電壓大小穩(wěn)定，且可調(diào)。,26,4、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源,穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大，效率低。,電路接法：由同相輸入恒壓源與大電流三極管T組成。,27,28,5、集成穩(wěn)壓電源,串聯(lián)穩(wěn)壓電路中使用了較多的外接元件，同時(shí)還需要注意共模電壓的允許值和輸入端的保護(hù)。將保護(hù)電路和串聯(lián)穩(wěn)壓電路集成在一起形成了集成穩(wěn)壓電源，通常輸入端、輸出端、公共端三個(gè)引腳，因此也叫三端穩(wěn)壓器。,Ci接在輸入端