1、第八章 整流與直流穩(wěn)壓電路,8.1 整流電路,8.2 濾波電路,8.3 直流穩(wěn)壓電源,整流電路的基本特點和分析 直流穩(wěn)壓電源的組成和特點,學習要點,8.1.1 單相半波整流電路 優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單。 缺點：輸出電壓脈動系數(shù)大 用途：可以用脈動電流的地方，如電鍍、蓄電池充電等。,8.1 整流電路,當u為正半周時，二極管VD承受正向電壓而導通，此時有電流流過負載，并且和二極管上的電流相等，即io= id。忽略二極管的電壓降，則負載兩端的輸出電壓等于變壓器副邊電壓，即uo=u ，輸出電壓uo的波形幅度與u相同。,當u為負半周時，二極管VD承受反向電壓而截止。此時負載上無電流流過，輸出電壓uo=0，變

2、壓器副邊電壓u全部加在二極管VD上，UVD=um。,UO = 0.45 U2 (8.1),(8.2),IF = IO (8.3),U DRM =,U 2 = 3.14 U O,(8.4),例8.1 單相半波整流電路如圖7.2所示。已知直流負載電阻為20，工作電壓40V,單相交流電源電壓220V,試選擇整流二極管，并計算變壓器的變比。 解：負載工作電流 通過二極管的正向電流為 IF = IO = 2 A 二極管承受的最大反向電壓 UDRM = 3.14 UO = 3.1440 = 126 V 查晶體管手冊或本書附錄可得，二極管2CZ56D的最大整流電流為3A，最高反向工作電壓為200V。所以選用

3、一只2CZ56D作為整流二極管并安裝相應的散熱片。,8.1.2 單相橋式全波整流電路,u為正半周時，a點電位高于b點電位，二極管D1、D3承受正向電壓而導通，D2、D4承受反向電壓而截止。此時電流的路徑為：aD1RLD3b。,u為負半周時，b點電位高于a點電位，二極管D2、D4承受正向電壓而導通，D1、D3承受反向電壓而截止。此時電流的路徑為：bD2RLD4a。,UO = 0.9 U2 (8.1),(8.2),IF = 1/2IO (8.3),U DRM =,U 2 = 1.57 U O,(8.4),例8.2 單相橋式整流電路中，已知直流負載電阻為20所需電壓為40V，單相交流電源電壓220V

4、。試選擇整流二極管，并計算變壓器的變比。 解： 負載工作電流 通過二極管的正向電流 1A 二極管承受的最大反向電壓 UDRM = 1.57 UO = 1.5740 = 63 V 查晶體管手冊和本書附錄可得，2CZ56C的最大整流電流為3A，最高反向工作電壓為100V，可滿足整流電路的要求。因此選用2CZ56C作為整流器件，,8.2 濾波電路,整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但脈動較大，在某些應用中如電鍍、蓄電池充電等可直接使用脈動直流電源。但許多電子設(shè)備需要平穩(wěn)的直流電源。這種電源中的整流電路后面還需加濾波電路將交流成分濾除，以得到比較平滑的輸出電壓。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲功能來

5、實現(xiàn)的。,一 電容濾波電路,單相橋式整流、電容濾波電路的輸出特性曲線如圖所示?？蛰d時（RL=，開路），UDO=1.4U。負載加重時（即RL減小，IDO增大，此時=RLC減?。?，放電速度加快，UDO下降。從圖中可見，電容濾波電路的輸出電壓在負載變化時波動較大，說明它的帶負載能力較差，只適用于負載較輕且變化不大的場合,二 電感濾波電路,電感濾波適用于負載電流較大的場合。它的缺點是制做復雜、體積大、笨重且存在電磁干擾。,三 復合濾波電路,LC、CLC型濾波電路適用于負載電流較大，要求輸出電壓脈動較小的場合。在負載較輕時，經(jīng)常采用電阻替代笨重的電感，構(gòu)成CRC型濾波電路，同樣可以獲得脈動很小的輸出電壓

6、。但電阻對交、直流均有壓降和功率損耗，故只適用于負載電流較小的場合。,21,一 、直流穩(wěn)壓電源的組成：,8.3 直流穩(wěn)壓電路,22,直流穩(wěn)壓電路,將不穩(wěn)定的直流電壓變換成穩(wěn)定且可調(diào)的直流電壓的電路稱為直流穩(wěn)壓電路。 直流穩(wěn)壓電路按調(diào)整器件的工作狀態(tài)可分為線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路兩大類。 穩(wěn)壓管電路使用起來簡單易行，但轉(zhuǎn)換效率低，體積大 ,輸出電壓不可調(diào)整； 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源輸出電壓可調(diào)，帶負載能力比較大，是常用的一種穩(wěn)壓電源。 開關(guān)穩(wěn)壓電路體積小，轉(zhuǎn)換效率高，但控制電路較復雜。隨著自關(guān)斷電子器件（自動轉(zhuǎn)換器件）和集成電路的迅速發(fā)展，開關(guān)電源已得到越來越廣泛的應用。,直流穩(wěn)壓電源,常用穩(wěn)壓電路

7、(小功率設(shè)備),穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓電路,線性 穩(wěn)壓電路,開關(guān)型 穩(wěn)壓電路,并聯(lián)型,串聯(lián)型,24,8.3.1 穩(wěn)壓管（ 與負載并聯(lián)型）穩(wěn)壓電路,工作原理： 輸入電壓Ui波動時會引起輸出電壓Uo波動。如Ui升高將引起U0隨之升高，導致穩(wěn)壓管的電流IZ急劇增加，使得電阻R上的電流I和電壓UR迅速增大，,從而使Uo基本上 保持不變。反之，當Ui減小時，UR相應減小，仍可保持Uo基本不變。 當負載電流Io發(fā)生變化引起輸出電壓Uo發(fā)生變化時，同樣會引起IZ的相應變化，使得Uo保持基本穩(wěn)定。如當Io增大時，I和UR均會隨之增大使得Uo下降，這將導致IZ急劇減小，使I仍維持原有數(shù)值保持UR不變，使得Uo得到穩(wěn)定。,

8、25,8.3.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,1. 電路結(jié)構(gòu)的一般形式,因調(diào)整元件與負載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓 電路。,調(diào)整元件,串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路由基準電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整管四部分組成。,返回,（改變R可以影響U0）,26,串聯(lián)型穩(wěn)壓電源實際上利用射極跟隨器的輸出阻抗低，帶負載能力強的特點，如圖，把圖方向調(diào)整一下，就成通用的圖形（交流）。,27,T,+,UI,+ _,+ _,Uo,比較放大,基 準,取 樣,UR,FUo,+,C2,RL,調(diào)整元件,調(diào)整元件T與負載串聯(lián)，通過全部負載電流。比較放大器可以是單管放大電路，差動放大電路，集成運算放大器。調(diào)整元件可以是單個功率管，復合管或用幾個功率管并

9、聯(lián)?；鶞孰妷嚎捎煞€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取出輸出電壓Uo的一部分和基準電壓相比較。,28,串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,29,（1）取樣環(huán)節(jié)。由R3、RP、R4組成的分壓電路構(gòu)成，它將輸出電壓Uo分出一部分作為取樣電壓UF，送到比較放大環(huán)節(jié)。 （2）基準電壓。由穩(wěn)壓二極管VS和電阻R2構(gòu)成的穩(wěn)壓電路組成，它為電路提供一個穩(wěn)定的基準電壓Uvs，作為調(diào)整、比較的標準。 （3）比較放大環(huán)節(jié)。由V2和R1構(gòu)成的直流放大器組成，其作用是將取樣電壓UF與基準電壓Uvs之差放大后去控制調(diào)整管V1。 （4）調(diào)整環(huán)節(jié)。由工作在線性放大區(qū)的功率管VTl組成，VTl的基極電流IB1受比較放大電路輸出的控制，它的改變又可使集電

10、極電流IC1和集、射電壓UCEl改變，從而達到自動調(diào)整穩(wěn)定輸出電壓的目的。,1、電路的組成及各部分的作用,30,2、電路工作原理,當輸入電壓Ui或輸出電流Il變化引起輸出電壓Uo增加時，取樣電壓UF(UB2)相應增大，使VT2管的基極電流IB2和集電極電流IC2隨之增加，VT2管的集電極電位UC2(UB1)下降，因此VTl管的基極電流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo(UI-UCE1)下降，使Uo保持基本穩(wěn)定。,同理，當Ui或Io變化使Uo降低時，調(diào)整過程相反，UCE1將減小使Uo保持基本不變。 從上述調(diào)整過程可以看出，該電路是依靠電壓負反饋來穩(wěn)定輸出電壓的。,31,3、電路的輸出

11、電壓,電位器RP可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。忽略IB2，則 取樣分圧比 通常UvsUBE2， U0Uvs/ 當RP調(diào)到最下端： 當RP調(diào)到最上端： 一般U0Uvs。,32,4、采用集成運算放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,其電路組成部分、工作原理及輸出電壓的計算與前述電路完全相同，唯一不同之處是放大環(huán)節(jié)采用集成運算放大器而不是晶體管。,U01,33,集成運放在這里起比較放大作用，反饋信號UF由U01輸出，經(jīng)UBE1、R1、在R2及RP抽頭上產(chǎn)生一個電壓加到U-端；由VZ提供一個穩(wěn)定的輸入電壓UVS加到U+端，與反饋信號相比較，形成一個同相比例放大電路。,U0=U01-UBE，UBE比較小，可忽略，即U01穩(wěn)定，U0穩(wěn)定?；蛘哒f,知識拓展,1. 恒壓式鎳鎘電池充電器,1. 恒壓式鎳鎘電池充電器,開始充