第9章直流穩(wěn)壓電路

1、第9章 直流穩(wěn)壓電路 電子設(shè)備一般都需要直流電源供電，獲得直電子設(shè)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(jī)等，但比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法是，把交流電源變機(jī)等，但比較經(jīng)濟(jì)實(shí)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(shí)：正半周時(shí)：， 00u2uuVD00VD

2、ii負(fù)半周時(shí)：負(fù)半周時(shí)：，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(dòng)系數(shù)輸出電壓脈動(dòng)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(shí)，為正半周時(shí)，2u為負(fù)半周時(shí)，為負(fù)半周時(shí)，LR導(dǎo)通，導(dǎo)通，2VD1VD截止，截止，2VD到到0點(diǎn)；點(diǎn)；電流經(jīng)電流經(jīng)b點(diǎn)點(diǎn)導(dǎo)通，導(dǎo)通，截止，截止，1VDLR到到0點(diǎn)；點(diǎn)；電流經(jīng)電流經(jīng)a點(diǎn)點(diǎn)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(dòng)系數(shù)輸出電壓脈動(dòng)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(shí)，2u點(diǎn)點(diǎn)電流經(jīng)bVDa3L1VDR止，、通，、4231VDVDVDVD為負(fù)半周時(shí)，2u點(diǎn)點(diǎn)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(dòng)系數(shù)輸出電壓脈動(dòng)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(fù)載，采的直流負(fù)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(dòng)的直流電，在電鍍整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)的直流電，在電鍍和蓄電池充電中可直接使用脈動(dòng)直流電源，但許多電子設(shè)和蓄電池充電中可直接使用脈動(dòng)直流電源，但許多電子設(shè)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(lái)看，由于電抗元件對(duì)交流信號(hào)和直流從阻抗的角度來(lái)看，由于電抗元件對(duì)交流信號(hào)和直流信號(hào)的阻抗不同，與負(fù)載并聯(lián)的電容對(duì)直流信號(hào)相當(dāng)于開(kāi)信號(hào)的阻抗不同，與負(fù)載并聯(lián)的電容對(duì)直流信號(hào)相當(dāng)于開(kāi)路，而對(duì)交流信號(hào)阻抗很小，所以脈動(dòng)直流電流中的絕大路，而對(duì)交流信號(hào)阻抗很小，所以脈動(dòng)直流電流中的絕大部分交流分量從電容器上經(jīng)過(guò)，而絕大部分直流分量從負(fù)部分交流分量從電容器上經(jīng)過(guò)，而絕大部分直流分量從負(fù)載上經(jīng)過(guò)，使負(fù)載兩端的電壓比較平滑；與負(fù)載串聯(lián)的電載上經(jīng)過(guò)，使負(fù)載兩端的電壓比較平滑；與負(fù)載串聯(lián)的電感，對(duì)直流信號(hào)阻抗小，而對(duì)交流信號(hào)阻抗大，所以脈動(dòng)感，對(duì)直流信號(hào)阻抗小，而對(duì)交流信號(hào)阻抗大

8、，所以脈動(dòng)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(fù)載電阻上，從而使負(fù)載兩端的電壓部分直流分量降落在負(fù)載電阻上，從而使負(fù)載兩端的電壓比較平滑比較平滑 。從能量角度來(lái)看，由于電抗元件有儲(chǔ)能從能量角度來(lái)看，由于電抗元件有儲(chǔ)能作用，與負(fù)載并聯(lián)的電容器，在電源供給的電作用，與負(fù)載并聯(lián)的電容器，在電源供給的電壓升高時(shí)，它就把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)電源電壓升高時(shí)，它就把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓較壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓較為平滑，即電容具有平波作用；與負(fù)載串聯(lián)的為平滑，即電容具有平波

9、作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，電感就把能電感，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，電感就把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)電流減少時(shí)，又把能量釋放量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而當(dāng)電流減少時(shí)，又把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流較為平滑，即電感具有平波出來(lái)，使負(fù)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(dǎo)通，導(dǎo)通，工作在正半周，工作在正半周，2uCuu 21VD3VD2u當(dāng)當(dāng)時(shí)，二極管時(shí)，二極管對(duì)負(fù)載供電，另一方面對(duì)負(fù)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(shí)對(duì)電容器充電，同時(shí)

10、對(duì)電容器充電，時(shí)，時(shí)，2uuC1VD3VD當(dāng)當(dāng)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(guò)負(fù)載電阻放電，截止，電容通過(guò)負(fù)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(shí)，二極管時(shí)，二極管到到D點(diǎn)后點(diǎn)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(dǎo)通，再次對(duì)電容充電，導(dǎo)通，再次對(duì)電容充電，、當(dāng)電容兩端電壓下降到當(dāng)電容兩端電壓下降到2. 電容濾波的特點(diǎn)電容濾波的特點(diǎn) 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(dòng)成分降低了，輸出加了電容濾波后，輸出電壓的脈動(dòng)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(shí)間常數(shù)越大，放電愈慢，放電時(shí)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(dòng)則輸出電壓愈高，脈動(dòng)流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大。流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大。 接入電容濾波后，整流二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短了，造成接入電容濾波后，整流二極管導(dǎo)通時(shí)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(chǎng)合。不大的場(chǎng)合。電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)較大，電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化

13、時(shí)波動(dòng)較大，說(shuō)明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)載較輕且變化說(shuō)明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)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(shè)備需要直流電壓某電子設(shè)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(guò)電感線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中要產(chǎn)由于通過(guò)電感線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變化，因而能起到平波作用。當(dāng)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變化，因而能起到平波作用。當(dāng)電流增加時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電流

15、的增加，同時(shí)將一部分電流增加時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電流的增加，同時(shí)將一部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；反之，當(dāng)電流減小時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；反之，當(dāng)電流減小時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電流減小，同時(shí)釋放一部分能量，所以電感濾波能有效減流減小，同時(shí)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(dòng)程度。小輸出電壓的脈動(dòng)程度。(3) 負(fù)載電壓負(fù)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(shí)，要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流變化，因而能起到平波作用。當(dāng)電流增加時(shí)，反電勢(shì)流變化，因而能起到平波作用。

16、當(dāng)電流增加時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電流的增加，同時(shí)將一部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；反之，會(huì)抑制電流的增加，同時(shí)將一部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)；反之，當(dāng)電流減小時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電流減小，同時(shí)釋放一部當(dāng)電流減小時(shí)，反電勢(shì)會(huì)抑制電流減小，同時(shí)釋放一部分能量。分能量。209 . 0 UU 2. 復(fù)合濾波電路復(fù)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(fù)載電流型濾波電路適用于負(fù)載電流較大，要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合。較大，要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)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(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓。特性來(lái)

17、進(jìn)行穩(wěn)壓。 使用時(shí)，穩(wěn)壓管工作在反向使用時(shí)，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(gè)變化而電壓基本保持不變的這個(gè)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(dòng)態(tài)電阻動(dòng)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(shí)的穩(wěn)壓過(guò)程電網(wǎng)電壓變化時(shí)的穩(wěn)壓過(guò)程 ORRZZOIUUIIUUU(2) 負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)壓過(guò)程負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)壓過(guò)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L(zhǎng)IVUZ5mAIZ5minmAIZ100maxIUV108mA300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