第4章直流電源

1、第 4 章直流電源第第 1 節(jié)節(jié) 整流電路整流電路第第 2 節(jié)節(jié) 濾波電路濾波電路第第 3 節(jié)節(jié) 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路第第 4 節(jié)節(jié)集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器第第 5 節(jié)節(jié) 穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓電源的Multisim仿真仿真內(nèi)內(nèi) 容容4.1 整流電路整流電路正向?qū)▔航禐榱阏驅(qū)▔航禐榱惴聪螂娏鳛榉聪螂娏鳛榱懔阏髟碚髟? :整流電路的分類整流電路的分類:單相單相三相三相橋式橋式倍壓整流倍壓整流二極管二極管可控硅可控硅半波半波全波全波本節(jié)主要介紹：二極管單相橋式整流電路本節(jié)主要介紹：二極管單相橋式整流電路將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏较蛎}動的直流電壓。將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏较蛎}動的直流電壓。 利用二極管的單向?qū)щ?/p>

2、性。利用二極管的單向?qū)щ娦?。整流電路的作用整流電路的作?u1u2u3u4 4. 穩(wěn)穩(wěn)壓壓 穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓 電網(wǎng)電壓波動，負載變化電網(wǎng)電壓波動，負載變化 1. 變壓變壓 提供合適的的交流電壓提供合適的的交流電壓 變壓器變壓器 2. 整流整流 交流交流單向脈動電壓單向脈動電壓 二極管二極管 3. 濾波濾波 單向脈動電壓單向脈動電壓平滑直流電壓平滑直流電壓 L、C去交流成分去交流成分直流電源的組成直流電源的組成Uo整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路RL一、單相半波整流電路一、單相半波整流電路

3、正半周正半周 u20時，時，負半周負半周 u20，VaVb, , D1、D3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2 、D4截止截止 。uD2uD4uouD t tRLu2iouo1234ab+ + u2t 2U22U22U2 u2 Va，D2 、D4導(dǎo)通導(dǎo)通， D1 、D3 截止截止 。uD1uD3工作波形工作波形二、單相橋式整流電路二、單相橋式整流電路2.橋式整流電路的基本技術(shù)指標橋式整流電路的基本技術(shù)指標( (主要參數(shù)主要參數(shù)) ) 輸出直流電壓輸出直流電壓Uo和直流電流和直流電流IoLLRURUI29 . 0oo 每個整流管平均整流電流每個整流管平均整流電流ID2Do1=0.452LUIIR 每個整流管最大

4、反向峰值電壓每個整流管最大反向峰值電壓 URMRM22UU)d( 1tuo20.9UoUuo 2 0 t（選用時：二極管額定電流（選用時：二極管額定電流 2ID)（選用時：（選用時：最大反向電壓最大反向電壓 2URM) d( Sin212ttU20.9UoUu2+u1+D4D2D1D3+RLuoiou2+u1+D4D2D1D3+RLuoio2RM2UU單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負載電阻，負載電阻 RL=50 ，負載電壓，負載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。二極管。2o100111

5、V0.90.9UU 每個整流管平均整流電流每個整流管平均整流電流IDA 122121oDII每只二極管承受的最高反向峰值電壓每只二極管承受的最高反向峰值電壓RM222 122172 VUU輸出直流電流輸出直流電流Loo1002 A50UIR 考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出一般應(yīng)高出 5%10%，即取，即取 U2 = 1.1 111 122 V變壓器副邊電壓有效值變壓器副邊電壓有效值220 1.8122K I2 = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 變壓器副邊電流有效值變壓器副邊電流有效值變壓器容量變

6、壓器容量變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓 U2 122 VA 1DIV 172RMU根據(jù)上述參數(shù)查手冊可知，根據(jù)上述參數(shù)查手冊可知， 可選用二極管可選用二極管 2CZ56F，其最，其最大整流電流為大整流電流為3A，反向工作峰值電壓為，反向工作峰值電壓為400V。S = U2I 2= 122 2.2 = 207. 8 V A由上面計算得由上面計算得:試分析圖示橋式整流電路中的二極管試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2 （或或D4） 斷開時負斷開時負載電壓載電壓 的波形。的波形。如果如果D2 （或或D4） 接反，后果如何？接反，后果如何？如果如果D2 （或或D4）因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？因擊穿

7、或燒壞而短路，后果又如何？ u200: :D1、D3導(dǎo)通導(dǎo)通，RL中有電流中有電流 流過，負載電壓流過，負載電壓uo o= =u2；u20:0時時: :u20時時D4、D3導(dǎo)通，從而造成電源短路，導(dǎo)通，從而造成電源短路，變壓器及變壓器及D2、D3將被燒壞。將被燒壞。D3導(dǎo)通，從而造成電源短路，導(dǎo)通，從而造成電源短路，變壓器及變壓器及D3將被燒壞。將被燒壞。uo+_u2+_RLD4D2 D1D3uo+_u2+_RLD4D2 D1D3uo+_u2+_RLD4D2 D1D3uo+_u2+_RLuo+_u2+_RL單相橋式電路的單相橋式電路的另一種形式另一種形式單相橋式整流電路單相橋式整流電路的的電路

8、符號電路符號三、三相橋式整流電路三、三相橋式整流電路2.工作原理工作原理共陰極組中陽極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陰極組中陽極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。共陽極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。1.電路組成電路組成共陽極組共陽極組共陰共陰極組極組 D1RLuoD6 D3D5D4D2iocbau+ o在每一瞬間在每一瞬間三角形連接三角形連接星形連接星形連接 在一個周期中，每個二極管只在一個周期中，每個二極管只導(dǎo)通三分之一周期。導(dǎo)通三分之一周期。變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓 D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+ o負載電壓負載電壓2 u0tuaubucuo0tt

9、1t2t3t4t5t6t7t8t9在在 0 t1 期間：期間： c點電位最高，點電位最高， b點電位最低，點電位最低， D5、 D4導(dǎo)通導(dǎo)通, , uo=ucb 負載電壓負載電壓變壓器副邊電壓波形變壓器副邊電壓波形2 u0tuaubucuo0tt1t2t3t4t5t6t7t8t9 D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+ 0在在 t2 t6 期間：期間：用同樣方法分析用同樣方法分析在在 t1 t2 期間：期間： a點電位最高，點電位最高， b點電位最低，點電位最低， D1 、 D4導(dǎo)通導(dǎo)通 uo=uab3.參數(shù)計算參數(shù)計算整流電壓平均值整流電壓平均值 Uo負載電流平均值負載電流平均值

10、 IoL2L34. 2oRURUI流過每管電流平均值流過每管電流平均值 IDLRUII2D78. 031o每管承受的最高反向電壓每管承受的最高反向電壓 UDMRM2232.45MUUU) )d(30 sin(23126ttUUVU22.34U4.2 濾波電路濾波電路濾波原理濾波原理:濾波電路利用儲能元件濾波電路利用儲能元件電容電容或或電感的特性電感的特性, 濾掉脈動電壓中的交流成份，保留其直流成份，濾掉脈動電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的。達到平滑輸出電壓波形的目的。電感元件的感抗：電感元件的感抗：XL= L電容元件的容抗：電容元件的容抗：XC=1/( C)兩者均與

11、頻率有關(guān)兩者均與頻率有關(guān)整流后的脈動電壓，既有直流成分又有交流成份。整流后的脈動電壓，既有直流成分又有交流成份。一、電容濾波一、電容濾波uot u2t 充電充電a-D1-C-D3-b充電充電b-D2-C-D4-aCu1u2TD4D2D1D3RLuoab輸出電壓輸出電壓U0的大小、濾波效果和時間常數(shù)的大小、濾波效果和時間常數(shù)RLC有關(guān)，有關(guān)，RLC愈大愈大U0(平均值平均值)愈大，濾波效果愈好。愈大，濾波效果愈好。(2) 流過二極管瞬時沖擊電流很大流過二極管瞬時沖擊電流很大RLC 越大越大U0越高越高,負載電流的平均值越大負載電流的平均值越大整流管導(dǎo)電時整流管導(dǎo)電時間越短間越短iD的峰值電流越大

12、的峰值電流越大故一般選管時，取故一般選管時，取ooDFLI1 UI(23)(2 3)22 Ru2tu0t整流電路的整流電路的輸出電流輸出電流電容濾波電路適用電容濾波電路適用于輸出電壓較高于輸出電壓較高,負負載電流較小且負載載電流較小且負載變動不大的場合變動不大的場合。結(jié)論結(jié)論L(3 5)2TR C 放放放電時間常數(shù)放電時間常數(shù)工程計算工程計算221.2UUUU o oo o半波整流（單相）半波整流（單相）全波整流，橋式整流（單相）全波整流，橋式整流（單相）二、二、 電感濾波電感濾波濾波原理濾波原理:uoLu2ttuoLXL o20.9UU u1u2TD4D2D1D3RL三、三、型復(fù)合型復(fù)合濾波

13、濾波uoCLC-型復(fù)合型復(fù)合濾波濾波CRC-型復(fù)合型復(fù)合濾波濾波u2u1C1C2RLLuoRu2u1C1C2RL直流（穩(wěn)壓）電源類型直流（穩(wěn)壓）電源類型: :使用方便，工作使用方便，工作可靠和價格低?？煽亢蛢r格低。以下主要討論線以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。性穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路開關(guān)型開關(guān)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路( (小功率設(shè)備小功率設(shè)備) )線性線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路電路最簡單，但電路最簡單，但是帶負載能力差，是帶負載能力差，一般只提供基準一般只提供基準電壓，不作為電電壓，不作為電源使用。源使用。效率較高，目前效率較高，目前用的也比較多，用的也比較多，但電路復(fù)雜

14、。但電路復(fù)雜。不作簡單介紹。不作簡單介紹。Uo = UZ IR = Io + IZ設(shè)設(shè)Ui一定，負載一定，負載RL變化變化限流調(diào)壓限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路UiRL+CIoUou2IRRDZIzLoRZRoZo()U URIIUII UIUZIZIZmax調(diào)整調(diào)整環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)放大放大環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)基準基準電壓電壓采樣采樣環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)UiT1R2UZRLUoR3DZUfRPT2R4R1RP1RP2四個環(huán)節(jié)組成四個環(huán)節(jié)組成當(dāng)由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓當(dāng)由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓Uo 升升高時，有如下穩(wěn)壓過程：高時，有如下穩(wěn)壓過程：2P2B2o12PRRVURRR ZE2VU BE2B2E2

15、UVV UiT1R2UZRLUoR3DZUfRPT2R4R1RP1RP2B2BE2B2C2B1BE1B1Co1oC2CE1VUIIVUIUUIUV 12PominBE2Z2P()RRRUUURR 12PomaxBE2Z2()RRRUUURUiT1R2UZRLUoR3DZUfRPT2R4R1RP1RP22P2B2oBE2Z12PRRVUUURRR 12PoBE2Z2P2()RRRUUURR 集成穩(wěn)壓器具有體積小集成穩(wěn)壓器具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使用靈活使用靈活, ,價價格低廉等優(yōu)點。格低廉等優(yōu)點。三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器：輸入端，輸出端，公共端。：輸入端，輸出端，公共端。1.

16、分類分類兩位數(shù)字為輸出電壓值兩位數(shù)字為輸出電壓值三三端端穩(wěn)穩(wěn)壓壓器器輸出固定電壓輸出固定電壓輸出正電壓輸出正電壓78XX 輸出負電壓輸出負電壓79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)）W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1輸入端輸入端3 公共端公共端2 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1 公共端公共端3輸入端輸入端2 輸出端輸出端CoW7805CiUiUo123 0.33 F1 F15V23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F2oXX1(1)RUUR CoW78XXCiUiUo123UXXR1R2CoW78XXCiUiUo123