《電工與電子學(xué)》課件：第十八章直流穩(wěn)壓電源

1、回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出18.2 18.2 濾波器濾波器18.3 18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源18.1 18.1 整流電路整流電路回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 了解單相整流電路和濾波電路的工作原理及參了解單相整流電路和濾波電路的工作原理及參數(shù)的計(jì)算；了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路數(shù)的計(jì)算；了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理；了解集成穩(wěn)壓電源的應(yīng)用。的工作原理；了解集成穩(wěn)壓電源的應(yīng)用。 單相整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的單相整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理，串

2、聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的基本組成和工作工作原理，串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的基本組成和工作原理，集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用。原理，集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用。回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的基本組成和工作原理。串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的基本組成和工作原理。講課講課3 3學(xué)時(shí)，習(xí)題學(xué)時(shí)，習(xí)題1 1學(xué)時(shí)。學(xué)時(shí)。 回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖u1u2u3負(fù)負(fù)載載uO整流整流變壓變壓濾波濾波穩(wěn)壓穩(wěn)壓交流交流電源電源uIuItOu1tOu2tOu3tOuOtO整流變壓器：整流變壓器

3、：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓；將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓；整流電路：整流電路：將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓；將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓；濾波器：濾波器：減小整流電壓的脈動(dòng)程度，以適合負(fù)載的需要；減小整流電壓的脈動(dòng)程度，以適合負(fù)載的需要；穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定。壓穩(wěn)定?；刂黜?yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)18.1.1 單相半波整流電路單相半波整流電路+- - -+-RLDTruO-uabiO 工作原理工作原理 在在u的的正

4、半周，正半周，VaVb ，tUu sin2設(shè)變壓器二次側(cè)電壓為設(shè)變壓器二次側(cè)電壓為二極管二極管D導(dǎo)通導(dǎo)通，uo o= u ； 在在u的的負(fù)半周，負(fù)半周，VaVb ，uU2Ot uOU2Ot iOOt 工作波形工作波形回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出18.1 18.1 整流電路整流電路 工作原理工作原理 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)二極管二極管D2、D4導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1、D3截止，截止，uo= -u 。LR1D2D4D3DOu+-uTrOiab+-+- - 在在u的的負(fù)半周，負(fù)半周，VauC時(shí)，二極管導(dǎo)通，時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源一方面供電給負(fù)載，同電源一方面供電給負(fù)

5、載，同時(shí)對(duì)電容器充電，時(shí)對(duì)電容器充電，uO= uC 。 uuC時(shí)，二極管截止，時(shí)，二極管截止，電容器對(duì)負(fù)載電容器對(duì)負(fù)載RL放電，放電，uC按按指數(shù)規(guī)律下降，指數(shù)規(guī)律下降， uO= uC 。 工作波形工作波形18.2 18.2 濾波器濾波器uO=uCU2Ot uOU2Ot 未接電容器未接電容器D導(dǎo)通導(dǎo)通D導(dǎo)通導(dǎo)通D截止截止D截止截止+-RLDTruO-uabC+D截止截止D導(dǎo)通導(dǎo)通D導(dǎo)通導(dǎo)通D截止截止t = 0時(shí)接入電容器時(shí)接入電容器回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 電容濾波電路的特點(diǎn)電容濾波電路的特點(diǎn)25)(3LTCR( (T是是電源交流電壓的周期電

6、源交流電壓的周期) )輸出電壓的脈動(dòng)程度與輸出電壓的平均值輸出電壓的脈動(dòng)程度與輸出電壓的平均值UO及電及電容器的放電時(shí)間常數(shù)容器的放電時(shí)間常數(shù)( (= =RLC ) )有關(guān)。有關(guān)。RLC越大越大為了得到比較平直的輸出電壓，一般要求為了得到比較平直的輸出電壓，一般要求脈動(dòng)就小脈動(dòng)就小電容器放電越緩慢電容器放電越緩慢18.2 18.2 濾波器濾波器輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值UO越大越大回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出18.2 18.2 濾波器濾波器電流沖擊電流沖擊uO=uCU2Ot D截止截止D導(dǎo)通導(dǎo)通D導(dǎo)通導(dǎo)通D截止截止t = 0時(shí)接入電容器時(shí)接

7、入電容器iDOt D導(dǎo)通導(dǎo)通外特性曲線外特性曲線 UOOIO電容電容濾波濾波1.4U0.45U無(wú)電容濾波無(wú)電容濾波 有電容濾波的外特性較差，有電容濾波的外特性較差，即帶負(fù)載能力差。即帶負(fù)載能力差。通常?。和ǔＨ。篣o =U（半波）半波） Uo=1.2U（全波）全波） 由于在二極管導(dǎo)通期間由于在二極管導(dǎo)通期間iD 的的平均值近似等于負(fù)載電流的平均平均值近似等于負(fù)載電流的平均值，而二極管的導(dǎo)通角小于值，而二極管的導(dǎo)通角小于 ，因此因此iD的峰值必然較大，產(chǎn)生電的峰值必然較大，產(chǎn)生電流沖擊，容易使管子損壞。流沖擊，容易使管子損壞。180回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下

8、一頁(yè)退出退出例：例：有一單相橋式電容濾波整流電路，已知交流電源有一單相橋式電容濾波整流電路，已知交流電源頻率頻率 f = 50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓UO = 30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。流過(guò)整流二極管的電流流過(guò)整流二極管的電流OD21II解：解：變壓器二次側(cè)電壓的有效值變壓器二次側(cè)電壓的有效值 2 . 1OUU LO21RU25V1.23018.2 18.2 濾波器濾波器選擇整流二極管選擇整流二極管A 075. 02003021LR1D2D4D3DOu+-uC+-回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章

9、目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出選擇濾波電容器選擇濾波電容器可選用可選用C = 250 F，耐壓為，耐壓為50V的極性電容器。的極性電容器。 可以選用二極管可以選用二極管2CZ52B，其最大整流電流為其最大整流電流為0.1A，反向工作峰值電壓為，反向工作峰值電壓為50V。整流二極管所承受的最高反向電壓整流二極管所承受的最高反向電壓UU 2RM取取25LTCRF250 2002501525LRTC則則V 3525218.2 18.2 濾波器濾波器回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 由于通過(guò)電感線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中要由于通過(guò)電感線圈的電流發(fā)

10、生變化時(shí)，線圈中要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，因而使負(fù)載電流和產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓的脈動(dòng)大為減小。頻率越高，電感越大，濾負(fù)載電壓的脈動(dòng)大為減小。頻率越高，電感越大，濾波效果越好。波效果越好。 18.2 18.2 濾波器濾波器LR1D2D4D3DOu+-uC+-L 適用于電適用于電流較大、要求流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合，很小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更用于高頻時(shí)更為合適。為合適?；刂黜?yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 形形 LC 濾波器濾波器 它的濾波效果比它的濾波效果比LC濾波器更好，輸出電壓的濾波器更好，輸

11、出電壓的脈動(dòng)更小，但整流二極管的沖擊電流較大。脈動(dòng)更小，但整流二極管的沖擊電流較大。18.2 18.2 濾波器濾波器LR1D2D4D3DOu+-u2C+-L1C+回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出18.2 18.2 濾波器濾波器 形形 RC 濾波器濾波器 主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。LR1D2D4D3DOu+-u2C+-R1C+回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出18.3.1 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路工作原理：工作原理：U

12、O = UZ IR = IO + IZ UO = UI URLR1D2D4D3DOU+-u+-RC+IU+-OIZIZDRIZU+-設(shè)負(fù)載設(shè)負(fù)載RL一定，一定，UI 變化變化UI UO IZ IR UO設(shè)設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化RL(IO)IR UO IZUO IR回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出由穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器組成的恒壓源。由穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器組成的恒壓源。ZFO1URRUZFO)(11URRU輸出電壓可調(diào)，并引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓更為穩(wěn)定。輸出電壓可調(diào)，并引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓更為穩(wěn)定。18.3 18

13、.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源-+-RR1DZR2RLUORF+-UZ+UI反相輸入恒壓源反相輸入恒壓源-+-RR1DZR2RLUORF+-UZ+UI同相輸入恒壓源同相輸入恒壓源回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)調(diào)整環(huán)節(jié)：調(diào)整環(huán)節(jié)：T組成，調(diào)整輸出電壓組成，調(diào)整輸出電壓UO的大小。的大小。比較放大電路：比較放大電路：A組成，組成，UF與與UZ比較后放大。比較后放大?；鶞?zhǔn)電壓環(huán)節(jié)：基準(zhǔn)電壓環(huán)節(jié)：R3、DZ組成，組成，UZ為基準(zhǔn)電壓。為基準(zhǔn)電壓。18.3.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路18.3 18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源取樣電路

14、：取樣電路：R1、R2組成，取樣電壓組成，取樣電壓為為O2112FURRRRU+-+UZR3RL1R1R+-R2UF+-UOUIIOR1DZ+-UB+-UCETA回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出O2112FURRRRUUZUU )(FZoBUUAUuUO串聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電壓負(fù)反饋Z211BO1URRRUU 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理18.3 18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源UF UBICUCEUO 輸出電壓及調(diào)壓范圍輸出電壓及調(diào)壓范圍+-+UZR3RL1R1R+-R2UF+-UOUIIOR1DZ+-UB+-UCETAZ21OZ1URRUUCEIOUUU回主

15、頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出 W7800系列及系列及W7900系列特點(diǎn)系列特點(diǎn)W7800系列（輸出正電壓）系列（輸出正電壓） 5V、8V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。W7900系列（輸出負(fù)電壓）系列（輸出負(fù)電壓） 參數(shù)與參數(shù)與W7800基本相同?；鞠嗤?。18.3.4 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源18.3 18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小、可靠性高、使用單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小、可靠性高、使用靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 三端集成穩(wěn)壓器：只有輸入端、輸出端和公共端三端集成穩(wěn)壓器：只有輸入端

16、、輸出端和公共端三個(gè)引出端。三個(gè)引出端?；刂黜?yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出18.3 18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源W7800系列穩(wěn)壓器系列穩(wěn)壓器接線圖接線圖W7800+-CiCoUI+-UO123塑料封裝塑料封裝1 2 3 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路U：為：為W78穩(wěn)壓穩(wěn)壓器的固定輸出電壓，為器的固定輸出電壓，為 UO= U + UZW78+-CiCoUI+-UO123+-U+UZ-DZR回主頁(yè)回主頁(yè) 總目錄總目錄 章目錄章目錄 上一頁(yè)上一頁(yè) 下一頁(yè)下一頁(yè)退出退出擴(kuò)大擴(kuò)大輸出電流的電路輸出電流的電路 電阻電阻 R的阻值要使功率管只能在輸出電流較大的阻值要使功率管只能在輸出電流較大時(shí)才導(dǎo)通。時(shí)才導(dǎo)通。18.3 18.3 直流穩(wěn)壓