第9章直流穩(wěn)壓電路

1、第9章 直流穩(wěn)壓電路 電子設備一般都需要直流電源供電，獲得直電子設備一般都需要直流電源供電，獲得直流電源的方法很多，如干電池、蓄電池、直流電流電源的方法很多，如干電池、蓄電池、直流電機等，但比較經(jīng)濟實用的辦法是，把交流電源變機等，但比較經(jīng)濟實用的辦法是，把交流電源變換成直流電源。穩(wěn)壓電源由電源變壓器，整流電換成直流電源。穩(wěn)壓電源由電源變壓器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成路，濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成 。9.1.1 半波整流電路半波整流電路1.電路組成和工作原理電路組成和工作原理 9.1 整流電路20uu 0VDuLVDRuii20正半周時：正半周時：， 00u2uuVD00VD

2、ii負半周時：負半周時：，2.電路波形電路波形 9.1 整流電路9.1.1 半波整流電路半波整流電路3. 輸出平均電壓和平均電流輸出平均電壓和平均電流 4. 二極管參數(shù)二極管參數(shù) 9.1 整流電路9.1.1 半波整流電路半波整流電路20 2 0 2O45. 0)(d)sin(221)(d21UttUtuUL2O45. 0RUI2RM2UUL2OVD45. 0RUII5. 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù) 9.1 整流電路9.1.1 半波整流電路半波整流電路tttUuo4cos1522cos32sin21122%157/22/222UUS1.電路組成和工作原理電路組成和工作原理 9.1.2 單相

3、全波整流電路單相全波整流電路 9.1 整流電路2u為正半周時，為正半周時，2u為負半周時，為負半周時，LR導通，導通，2VD1VD截止，截止，2VD到到0點；點；電流經(jīng)電流經(jīng)b點點導通，導通，截止，截止，1VDLR到到0點；點；電流經(jīng)電流經(jīng)a點點1VD2VD2. 電路波形電路波形 9.1 整流電路9.1.2 單相全波整流電路單相全波整流電路 9.1 整流電路9.1.2 單相全波整流電路單相全波整流電路 3. 輸出平均電壓和平均電流輸出平均電壓和平均電流 4. 二極管參數(shù)二極管參數(shù) 20 2 0 2O9 . 0)(d)sin(21)(d1UttUtuUL2O9 . 0RUI2RM22UUL2OV

4、D45. 021RUII9.1 整流電路9.1.2 單相全波整流電路單相全波整流電路 5. 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù) ttUuo4cos1542cos34222%067/22)3/(2422UUS9.1 整流電路9.1.3 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 1.電路組成和工作原理電路組成和工作原理 為正半周時，2u點點電流經(jīng)bVDa3L1VDR止，、通，、4231VDVDVDVD為負半周時，2u點點電流經(jīng)aVDb4L2VDR通，、止，、4231VDVDVDVD2. 電路波形電路波形 9.1.3 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 9.1 整流電路9.1.3 單相橋式整流電路單相橋式整流電

5、路 3. 輸出平均電壓和平均電流輸出平均電壓和平均電流 4. 二極管參數(shù)二極管參數(shù) 20 2 0 2O9 . 0)(d)sin(21)(d1UttUtuUL2O9 . 0RUI2RM2UUL2OVD45. 021RUII9.1 整流電路9.1.3 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 5. 輸出電壓脈動系數(shù)輸出電壓脈動系數(shù) %67/22)3/(2422UUS9.1 整流電路例例9-1 有一電壓為有一電壓為110V，電阻為，電阻為55的直流負載，采的直流負載，采用單相橋式整流電路供電，試求變壓器副繞組電壓和電流用單相橋式整流電路供電，試求變壓器副繞組電壓和電流的有效值，并選擇二極管。的有效值，并選擇

6、二極管。9.1 整流電路解：解： 確定二極管參數(shù)確定二極管參數(shù)ARUIL25511000AIIVD1210 確定變壓器參數(shù)確定變壓器參數(shù)VUU1229 . 01109 . 002AIRURUILL22. 29 . 029 . 09 . 00022整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為脈動的直流電，在電鍍整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為脈動的直流電，在電鍍和蓄電池充電中可直接使用脈動直流電源，但許多電子設和蓄電池充電中可直接使用脈動直流電源，但許多電子設備需要平穩(wěn)的直流電源，因此在整流電路后還需增加濾波備需要平穩(wěn)的直流電源，因此在整流電路后還需增加濾波電路，濾波電路由電抗元件組成。電路，濾波電路由電抗元件組成。

7、9.2 濾波電路 從阻抗的角度來看，由于電抗元件對交流信號和直流從阻抗的角度來看，由于電抗元件對交流信號和直流信號的阻抗不同，與負載并聯(lián)的電容對直流信號相當于開信號的阻抗不同，與負載并聯(lián)的電容對直流信號相當于開路，而對交流信號阻抗很小，所以脈動直流電流中的絕大路，而對交流信號阻抗很小，所以脈動直流電流中的絕大部分交流分量從電容器上經(jīng)過，而絕大部分直流分量從負部分交流分量從電容器上經(jīng)過，而絕大部分直流分量從負載上經(jīng)過，使負載兩端的電壓比較平滑；與負載串聯(lián)的電載上經(jīng)過，使負載兩端的電壓比較平滑；與負載串聯(lián)的電感，對直流信號阻抗小，而對交流信號阻抗大，所以脈動感，對直流信號阻抗小，而對交流信號阻抗大

8、，所以脈動直流電壓中的絕大部分交流分量降落在電感器上，而絕大直流電壓中的絕大部分交流分量降落在電感器上，而絕大部分直流分量降落在負載電阻上，從而使負載兩端的電壓部分直流分量降落在負載電阻上，從而使負載兩端的電壓比較平滑比較平滑 。從能量角度來看，由于電抗元件有儲能從能量角度來看，由于電抗元件有儲能作用，與負載并聯(lián)的電容器，在電源供給的電作用，與負載并聯(lián)的電容器，在電源供給的電壓升高時，它就把能量儲存起來，而當電源電壓升高時，它就把能量儲存起來，而當電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓較壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓較為平滑，即電容具有平波作用；與負載串聯(lián)的為平滑，即電容具有平波

9、作用；與負載串聯(lián)的電感，當電源供給的電流增加時，電感就把能電感，當電源供給的電流增加時，電感就把能量儲存起來，而當電流減少時，又把能量釋放量儲存起來，而當電流減少時，又把能量釋放出來，使負載電流較為平滑，即電感具有平波出來，使負載電流較為平滑，即電感具有平波作用。作用。 9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 1. 濾波原理濾波原理 9.2 濾波電路 導通，導通，工作在正半周，工作在正半周，2uCuu 21VD3VD2u當當時，二極管時，二極管對負載供電，另一方面對負載供電，另一方面電容兩端電壓沿電容兩端電壓沿AB段曲線上升。段曲線上升。且且、一方面一方面同時對電容器充電，同時

10、對電容器充電，時，時，2uuC1VD3VD當當電容兩端電壓沿電容兩端電壓沿BC曲線段下降。曲線段下降。、截止，電容通過負載電阻放電，截止，電容通過負載電阻放電，9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 1. 濾波原理濾波原理 時，二極管時，二極管到到D點后點后2uuC2VD4VD2VD4VD截止，電容沿截止，電容沿DE段曲線放電下降。段曲線放電下降。、電容兩端電壓沿電容兩端電壓沿CD曲線上升，曲線上升，導通，再次對電容充電，導通，再次對電容充電，、當電容兩端電壓下降到當電容兩端電壓下降到2. 電容濾波的特點電容濾波的特點 9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 加

11、了電容濾波后，輸出電壓的脈動成分降低了，輸出加了電容濾波后，輸出電壓的脈動成分降低了，輸出電壓的平均值提高了。電壓的平均值提高了。 放電時間常數(shù)越大，放電愈慢，放電時間常數(shù)越大，放電愈慢，成分也愈少。成分也愈少。則輸出電壓愈高，脈動則輸出電壓愈高，脈動流過二極管的瞬時電流很大。流過二極管的瞬時電流很大。 接入電容濾波后，整流二極管導通時間縮短了，造成接入電容濾波后，整流二極管導通時間縮短了，造成3. 電容濾波電路的輸出電壓電容濾波電路的輸出電壓 9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 20UU 半波整流電路輸出電壓半波整流電路輸出電壓 202 . 1 UU全波整流電路輸出電壓全

12、波整流電路輸出電壓4. 電容參數(shù)電容參數(shù) 9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 222UUCMTCRL)53(半波整流電路半波整流電路， 22UUCM2)53(TCRL，全波整流電路全波整流電路5. 變壓器參數(shù)變壓器參數(shù) 9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 02UU半波整流半波整流2 . 102UU 全波整流全波整流02)25 . 1 (II 6. 外特性外特性 9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 Uo 1.4Uo 0.9Uo 0 Io 不大的場合。不大的場合。電容濾波電路的輸出電壓在負載變化時波動較大，電容濾波電路的輸出電壓在負載變化

13、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說明它的帶負載能力較差，只適用于負載較輕且變化9.2 濾波電路 9.2.1 電容濾波電路電容濾波電路 VU300mAI4000例例9-2某電子設備需要直流電壓某電子設備需要直流電壓，的直流電源，若采用橋式整流電容濾波電路，試求電源的直流電源，若采用橋式整流電容濾波電路，試求電源變壓器副邊電壓，選擇整流二極管及濾波電容器。變壓器副邊電壓，選擇整流二極管及濾波電容器。 解：解： 變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓VUU252 . 102 選擇二極管參數(shù)選擇二極管參數(shù)mAIIVD200210VUUURM352 . 122029.2.1 電容濾波電路

14、電容濾波電路 9.2 濾波電路 FIUTRTRTRTCLLL5334 . 03002. 0222242)53(00VUVUCM352 . 12202 選擇電容器參數(shù)選擇電容器參數(shù)9.2.2 其它濾波電路其它濾波電路 1. 電感濾波電感濾波 (1) 電路組成電路組成 9.2 濾波電路 (2) 工作原理工作原理9.2 濾波電路 9.2.2 其它濾波電路其它濾波電路 1. 電感濾波電感濾波 由于通過電感線圈的電流發(fā)生變化時，線圈中要產(chǎn)由于通過電感線圈的電流發(fā)生變化時，線圈中要產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流變化，因而能起到平波作用。當生自感電動勢阻礙電流變化，因而能起到平波作用。當電流增加時，反電勢會抑制電流

15、的增加，同時將一部分電流增加時，反電勢會抑制電流的增加，同時將一部分能量儲存起來；反之，當電流減小時，反電勢會抑制電能量儲存起來；反之，當電流減小時，反電勢會抑制電流減小，同時釋放一部分能量，所以電感濾波能有效減流減小，同時釋放一部分能量，所以電感濾波能有效減小輸出電壓的脈動程度。小輸出電壓的脈動程度。(3) 負載電壓負載電壓 9.2 濾波電路 9.2.2 其它濾波電路其它濾波電路 1. 電感濾波電感濾波 (2) 工作原理工作原理 線圈的電流發(fā)生變化時，要產(chǎn)生自感電動勢阻礙電線圈的電流發(fā)生變化時，要產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流變化，因而能起到平波作用。當電流增加時，反電勢流變化，因而能起到平波作用。

16、當電流增加時，反電勢會抑制電流的增加，同時將一部分能量儲存起來；反之，會抑制電流的增加，同時將一部分能量儲存起來；反之，當電流減小時，反電勢會抑制電流減小，同時釋放一部當電流減小時，反電勢會抑制電流減小，同時釋放一部分能量。分能量。209 . 0 UU 2. 復合濾波電路復合濾波電路 9.2 濾波電路 9.2.2 其它濾波電路其它濾波電路 LC濾波電路和電感濾波電路和電感型濾波電路適用于負載電流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。較大，要求輸出電壓脈動較小的場合。9.3.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 1. 穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓作用穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓作用 9.3 穩(wěn)壓電路 特性來進行穩(wěn)壓。特性來

17、進行穩(wěn)壓。 使用時，穩(wěn)壓管工作在反向使用時，穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，利用電流在很大范圍內(nèi)擊穿區(qū)，利用電流在很大范圍內(nèi)變化而電壓基本保持不變的這個變化而電壓基本保持不變的這個2. 穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管的主要參數(shù) 9.3 穩(wěn)壓電路 9.3.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 ZrZZZIUr：在穩(wěn)壓范圍內(nèi)：在穩(wěn)壓范圍內(nèi)(4) 動態(tài)電阻動態(tài)電阻MZI：穩(wěn)壓管的最大工作電流。：穩(wěn)壓管的最大工作電流。(3) 最大穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流ZI：維持穩(wěn)定電壓的工作電流。：維持穩(wěn)定電壓的工作電流。(2) 穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流ZU：即穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。：即穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。(1) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓9.3.2 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)

18、型穩(wěn)壓電路 1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理 9.3 穩(wěn)壓電路 (1) 電網(wǎng)電壓變化時的穩(wěn)壓過程電網(wǎng)電壓變化時的穩(wěn)壓過程 ORRZZOIUUIIUUU(2) 負載變化時穩(wěn)壓過程負載變化時穩(wěn)壓過程 00UUIURRZL9.3.2 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路2. 元件參數(shù)的確定元件參數(shù)的確定 (1) 限流電阻參數(shù)的確定限流電阻參數(shù)的確定9.3 穩(wěn)壓電路 maxminZZZIIIminmaxmaxminLizLiIRUzUIIRUzUminmaxmaxminLziLziIIUzURIIUzU(2) 穩(wěn)壓管參數(shù)的確定穩(wěn)壓管參數(shù)的確定9.3.2 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路2. 元件參數(shù)的確定元件參數(shù)的確定 9.3 穩(wěn)壓電路 0)32(UUi0UUzmaxmax) 35 . 1 (LZII9.3 穩(wěn)壓電路 9.3.2 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路 的變化范圍為的變化范圍為LIVUZ5mAIZ5minmAIZ100maxIUV108mA300例例9-3已知已知，電壓電壓，輸入，輸入在在范圍變化，范圍變化，試確定限流電阻試確定限流電阻R的參數(shù)。的參數(shù)。9.3 穩(wěn)壓電路 9.3.2 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路解：解： maxzminLmaxZImin86