第8章 直流穩(wěn)壓電源 - 2021

電工電子技術(shù)及應(yīng)用第8章直流穩(wěn)壓電源目錄CONTENTS8.2整流電路8.4穩(wěn)壓電路8.3濾波電路8.1概述本章重點(diǎn)01整流電路工作原理02整流、濾波電路參數(shù)計(jì)算8.1概述8.1概述直流電源是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。改變電壓值通常為降壓交流變脈動(dòng)的直流減小脈動(dòng)1)負(fù)載變化輸出電壓基本不變；2)電網(wǎng)電壓變化輸出電壓基本不變。半波整流全波整流在分析電源電路時(shí)要特別考慮的兩個(gè)問題：允許電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10％，且負(fù)載有一定的變化范圍。8.2整流電路8.2整流電路常見的整流電路：半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。分析時(shí)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦?.2整流電路8.2.1半波整流電路二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降

uo=u2u1u2aTbDRLuo為分析簡單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管截止,uo=0+–io+–u2>0時(shí):u2<0時(shí):單相半波整流電壓波形u1u2aTbDRLuouDu2uouDt23408.2整流電路()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22U=p2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo20t輸出電壓平均值輸出電流平均值8.2整流電路u1u2aTbDRLuouDiouD20tUDRM二極管上的平均電流：承受的最高反向電壓:8.2整流電路考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：8.2整流電路8.2.2橋式整流電路u1u2TD3D2D1D4RLuo組成：由四個(gè)二極管組成橋路RLD1D3D2D4u2uou2uo+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周時(shí)電流通路D1

、D4導(dǎo)通，D2、D3截止8.2整流電路-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2負(fù)半周時(shí)電流通路D2、D3

導(dǎo)通，D1

、D4截止8.2整流電路u2>0時(shí)D1,D4導(dǎo)通D2,D3截止電流通路:a

D1RLD4bu2<0時(shí)D2,D3導(dǎo)通D1,D4截止電流通路:bD2RLD4au2D3D2D1D4RLuoab整流輸出電壓平均值：

Uo=0.9U2負(fù)載電流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

u2uD2,uD3uD1,uD4uo8.2整流電路u2>0時(shí)D1,D4導(dǎo)通D2,D3截止電流通路:a

D1RLD4bu2<0時(shí)D2,D3導(dǎo)通D1,D4截止電流通路:bD2RLD4au2D3D2D1D4RLuoab二極管平均電流：ID=Io/2二極管最大反向電壓u2uD2,uD3uD1,uD4uo8.2整流電路集成硅整流橋：u2uo+

–

~+~-

+–8.2整流電路8.2整流電路【例8-1】

已知電網(wǎng)電壓為220V，某電子設(shè)備要求30V的直流電壓，負(fù)載電阻為100Ω。若用單相橋式整流電路，試問：（1）整流變壓器副邊電壓有效值U2為多少？（2）整流二極管正向平均電流ID和最大反向電壓URM各為

多少？（3）若電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為10%，則最大整流平均電流IF

和最高反向工作電壓UR分別為多少？（4）若圖中D1因故開路，則輸出電壓平均值將變?yōu)槎嗌伲?.2整流電路解：（1）由式可得輸出平均電流為（2）二極管正向平均電流最大反向電壓（3）考慮電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為10%，最大整流平均電流最高反向工作電壓（4）若圖中D1因故開路，U2的正半周另外的三只二極管

均截止，即負(fù)載上僅得到半周電壓，電路成為半波

整流電路。因此，輸出電壓僅為正常時(shí)的一半，即8.3濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC8.3濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。(1)電容濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC8.3.1電容濾波電路8.3濾波電路RL未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束沒有電容時(shí)的輸出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc8.3濾波電路RL接入（且RLC較大）時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot無濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形8.3濾波電路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuotu2上升，u2大于電容上的電壓uc，u2對電容充電，uo=ucu2u2下降，u2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過RL放電，uc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)

=RL

C8.3濾波電路u2tuot只有整流電路輸出電壓大于uc時(shí)，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。二極管中的電流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCa8.3濾波電路u2tuot電容充電時(shí)，電容電壓滯后于u2。RLC越小，輸出電壓越低。RL接入（且RLC較大）時(shí)(考慮整流電路內(nèi)阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCa8.3濾波電路一般取)105(TCRτL-3=(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=1.2U2Io=Uo/RL(b)流過二極管瞬時(shí)電流很大RLC越大Uo越高負(fù)載電流的平均值越大;

整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD的峰值電流越大(2)電容濾波電路的特點(diǎn)(a)輸出電壓平均值Uo與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大電容器放電愈慢Uo(平均值)愈大(c)二極管承受的最高反向電壓8.3濾波電路改善濾波特性的方法：采取多級濾波uoRu2u1C1C2uo1′RLRC–

型濾波器將RC–

型濾波器中的電阻換為電感，變?yōu)長C–

型濾波器8.3.2其他濾波電路8.3濾波電路8.2整流電路【例8-2】

有一單相橋式整流、電容濾波電路如圖所示，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200Ω，要求直流輸出電壓UO=30V，試選擇整流二極管及濾波電容器。8.2整流電路解：（1）選擇整流二極管。流過二極管的電流為取UO=1.2U2，變壓器副邊電壓有效值為二極管承受的最高反向電壓因此可選用二極管2CP11，其最大整流電流為100mA，反向工作峰值電壓為50V。8.2整流電路（2）選擇濾波電容器。取即選用C=250μF，耐壓為50V的電解電容器。，所以8.4穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓8.4穩(wěn)壓電路輸出電壓變化量穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻溫度系數(shù)8.4穩(wěn)壓電路8.4.1穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)一.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負(fù)電壓79

）恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護(hù)過熱保護(hù)啟動(dòng)電路取樣電路8.4.2集成穩(wěn)壓電路

常用的集成三端穩(wěn)壓器的類型類型：W7800系列——穩(wěn)定正電壓

W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15V

W7900系列——穩(wěn)定負(fù)電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V8.4.2集成穩(wěn)壓電路8.4穩(wěn)壓電路1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形及典型接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1μF+10V+5V注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！8.4穩(wěn)壓電路抵銷長線電感效應(yīng)，消除自激振蕩消除高頻噪聲1端:公共端2端:輸入端3端:輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形及典型接線圖123–+W7905UI–+U