1、紀玉川 Tel:669393,第11章 直流穩(wěn)壓電源,本章主要內容,本章解決的問題：,交流電網(wǎng)電壓,直流穩(wěn)壓電源,教學內容：,交流電網(wǎng)電壓 （220V）,二次側輸出電壓 （電壓已降低）,整流電路,濾波電路,穩(wěn)壓電路,直流穩(wěn)壓電源,第1章 直流穩(wěn)壓電路,11.1 直流穩(wěn)壓電源的組成,11.2 整流電路,11.3 濾波電路,11.4 穩(wěn)壓電路,電源是生產(chǎn)和實驗中的重要能源，許多大功率場合下需要交流電，但電解、電鍍及直流電動機需要直流電。而在電子線路和自動控制裝置中還需要電壓非常穩(wěn)定的直流電。為了得到直流電，除直流發(fā)電機外，更廣泛采用的就是半導體直流電源。,交流電源,負載,變壓,整流,濾波,穩(wěn)壓,半

2、導體直流電源的原理方框圖,11.1 直流穩(wěn)壓電路的組成,電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。,整流電路: 將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。,濾波電路: 將脈動直流電壓u3轉變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。,穩(wěn)壓電路: 清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。,整 流 電 路,濾 波 電 路,穩(wěn) 壓 電 路,1、單相半波整流電路,i D,電路如圖：設變壓器副邊電壓為,整流電路: 將交流電壓變換為單向脈動電壓的電路。整流元件是具有單向導電能力的二極管或晶閘管。,根據(jù)二極管的單向導電性，在二極管加正向電壓時導通，負載兩端有輸出電壓；而在加反向電壓時二極管截止，負載得不

3、到輸出電壓。負載的電壓波形及電流波形見右下曲線圖。,11.2 整流電路,一、不控整流電路,二極管只在半個周期能夠導電，而負載上得到的電壓是單一方向，大小隨時間而變的(單向脈動電壓)。,對這種整流的輸出電壓，常用一個周期的平均值來表示它的大小。其平均值為,整流電壓的平均值,如果電路負載已知，則整流輸出電流的平均值為,二極管所承受的最大反向電壓：,有一單相整流電路,負載電阻為 750,變壓器副邊電壓為20V，,試求Uo，Io及UDRM,并選用二極管。,查二極管參數(shù)，選用2AP4(16mA,50V)。為了使用安全此項參數(shù)選擇應比計算值大一倍左右。,例:,解:,2、橋式整流電路,單相半波整流電路只利用

4、了電源的半個周期，并且整流電壓的脈動較大。為此常采用全波整流電路，最常見的就是單相橋式整流電路。,（三）整流橋塊,正確使用：,下一節(jié),上一頁,下一頁,返 回,上一節(jié),(集成硅整流橋)：,橋式整流電路的工作情況,在變壓器副邊電壓u為正半周時，二極管D1、D3導通，而二極管D2、D4截止；,當副邊電壓u為負半周時，二極管D2、D4導通，而二極管D1、D3截止。,單相橋式整流電路的輸出電壓：,負載電阻中通過的輸出電流：,每只二極管中通過的電流僅為輸出電流一半：,每只二極管承受的最高反向電壓：,常見的幾種整流電路,整流電壓平均值,電 路,整流電壓波形,二極管平均電流,二極管反向電壓,副邊電流有效值,1

5、1.3 濾波電路,整流電路僅將交流電轉換成單向脈動的直流電壓。這種電壓對許多電子設備遠達不到要求，往往再加接濾波器以改善電壓的脈動程度。,1、電容濾波電路,t,0,u,t,0,u,D截止,D導通,D導通,D截止,D導通,電容濾波器的作用,電容濾波器輸出電壓的脈動程度有所改善，但帶負載能力較差。,在負載不同的情況下，取用輸出電流Io愈大輸出平均電壓Uo愈小。其外特性曲線如右圖：,采用電容濾波時，輸出電壓 的脈動程度與電容器的放電時間常數(shù)RLC有關，其值愈大則脈動程度就愈小。一般認為,或,即可達到要求，此時輸出電壓Uo由下式估算：,(半波),(全波),電容濾波電路中元件的選擇：,由于二極管的導通時

6、間較短，因此通過二極管的的電流峰值較大，應避免電流沖擊損壞二極管；,由于濾波電容保持有電壓輸出，應注意二極管截止時所承受的最高反向電壓UDRM有所不同，帶電容濾波的半波整流電路,帶電容濾波的橋式整流電路UDRM不變；,常用電容器一般在101103微法，視負載電流大小而定。其耐壓值應大于輸出電壓的最大值，一般大容量電容具有極性。,2、電感電容濾波器(LC濾波器),要進一步減小輸出電壓的脈動程度，可在濾波電容之前串入鐵心電感線圈L即LC濾波器。,電感電容濾波電路,由于電感線圈對整流電流的交流分量具有阻抗，L比RL大得愈多則濾波效果就愈好。,一般需要線圈的電感量較大，但其直流電阻也較大，因而會造成輸

7、出電壓的下降。,LC濾波器適于電流較大、輸出電壓脈動很小的場合，更適合與高頻濾波。,3、形濾波器,形LC濾波電路,如果需要輸出電壓的脈動更小，可以再加一個濾波電容。 形LC濾波器的效果更好，但整流二極管的沖擊電流較大。,由于線圈體大且重，有些情況可用電阻代替電感線圈以構成 形RC濾波器。R愈大濾波效果愈好，但將使輸出電壓下降，所以適用于負載電流較小、電壓脈動很小的場合。,形RC濾波電路,11.4 穩(wěn)壓電路,經(jīng)整流和濾波后，雖脈動程度有了最大改善，但直流電壓幅度還會隨著電網(wǎng)的波動或負載的變化而變化。,最簡單的直流穩(wěn)壓電源是利用穩(wěn)壓管組成的。 如圖采用橋式整流和電容濾波，得到直流電壓Ui，再經(jīng)過限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ ，使負載得到一個比較穩(wěn)定的直流電壓。,穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,電壓的穩(wěn)定過程,選擇穩(wěn)壓管一般規(guī)律： UZ=Uo式 IZmax=(15)Iomax Ui=(23)Uo,u Ui Uo IZ UR 保持負載電壓Uo近似不變。,當電源電壓升高時,當負載電流增加時,Io UR Uo IZ UR 保持負載電壓Uo近似不變。,二、 集成穩(wěn)壓器,（一）三端固定式集成穩(wěn)壓器分類,CW7800系列：輸出正電壓 CW7900系列：輸出