青島科技大學(xué) 數(shù)電 陳爽版 第10章 直流電源

直流電源第十章10.6*開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源10.1直流電源的組成及各部分的作用10.2整流電路10.3濾波電路10.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路10.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

主要講述:直流電源的有關(guān)電路。重點(diǎn)掌握:整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路的工作原理和基本計(jì)算；正確理解:直流電源電路的組成和各部分的作用，了解集成穩(wěn)壓器的工作原理和使用方法。內(nèi)容簡(jiǎn)介10.1直流電源的組成及

各部分的作用濾波電路整流電路穩(wěn)壓電路變壓器交流~220V50Hz負(fù)載直流穩(wěn)壓電源的方框圖10.2整流電路10.2.1整流電路的分析方法及其基本參數(shù)一、工作原理圖10.2.1單相半波整流電路tO

2

3

u2tO

2

3

uOtO

2

3

uD二、主要參數(shù)負(fù)載電阻上電壓的平均值（整流輸出的直流電壓值）。圖10.2.3單相半波整流電路輸出電壓平均值2）負(fù)載電流的平均值：1）輸出電壓平均值UO(AV)：(10.2.1)(10.2.2)3）輸出電壓脈動(dòng)系數(shù)S式中：UO1M

整流輸出電壓的基波峰值∴半波整流電路的脈動(dòng)系數(shù)(10.2.3)(10.2.4)三、二極管的選擇根據(jù)上述數(shù)值，選擇參數(shù)相符的二極管，為安全起見(jiàn)最大整流平均電流：最高反向工作電壓：(10.2.5)(10.2.6)(10.2.7)(10.2.8)10.2.2單相橋式整流電路一、單相橋式整流電路的組成二極管的：陰極相連輸出正+陽(yáng)極相連輸出負(fù)-陰陽(yáng)相連接交流tO

2

3

uDuD2,uD4V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1u2u1輸入正半周二、

工作原理輸入負(fù)半周+uo

2

iD=iOtOIm

2

3

tO

2

3

u2iD1,iD3id1,iD3Ot

3

uOiD2,iD4+uo

簡(jiǎn)化畫(huà)法把四只二極管封裝在一起稱(chēng)為整流橋~1)

輸出電壓平均值2)輸出電流平均值totototo

2

3

2

3

Im

2

2

3

3

uOu2uDiD

=iO三、橋式整流的輸出參數(shù)(10.2.10)3)脈動(dòng)系數(shù)S根據(jù)諧波分析，橋式整流電路的基波UO1M的角頻率是u2的2倍，即100Hz，故脈動(dòng)系數(shù)：(10.2.11)四、二極管的選擇選用二極管的參數(shù)：2)

二極管最大反向壓1)

二極管平均電流(10.2.12)(10.2.13)(10.2.14)(10.2.15)最大整流電流：最高反向電壓：圖10.2.7利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源+-+-[例10.2.2]

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，U2=30V,負(fù)載電阻RL=100，試問(wèn)：輸出電壓和輸出電流的平均值為多少？

整流二極管的最大整流電流IF與最高反向工作電壓UR。[解]輸出電流平均值：2.二極管最大整流電流：1.輸出電壓平均值：二極管最高反壓：10.3濾波電路作用：整流電路的輸出電壓雖然是單一方向的，但是脈動(dòng)較大，含有較大的諧波成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子線路及設(shè)備的需要。

1)

采用無(wú)源電路；

2)理想情況下，在濾波后保留直流成分，而濾去所有交 流成分；

3)能夠輸出較大電流。將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。顯著特點(diǎn)：Cio

+

uo=uc

RLD1D4D3D2

+u2

10.3.1電容濾波電路一、濾波原理電解電容注意:電容正、負(fù)極OtuO

2

io

+

uo=uc

RLD1D4D3D2

+u

D導(dǎo)通時(shí)給C充電，D截止時(shí)C向RL

放電；濾波后

uo

的平均值提高。電容充電電容放電C利用電容的充、放電作用，使輸出電壓趨于平滑。圖10.3.1單相橋式整流電容濾波電路及穩(wěn)態(tài)時(shí)的波形分析ab段：電容充電bcd段：電容放電陰影部分：電源內(nèi)阻上的壓降abd考慮電源內(nèi)阻理想情況下二.輸出電壓平均值當(dāng)RL=

時(shí)：OtuO

2

當(dāng)RL

為有限值時(shí)：通常取RC越大UO

越大RL=

為獲得良好濾波效果，一般?。?T

為輸入交流電壓的周期)UO=1.2U2當(dāng)C很小時(shí):三、脈動(dòng)系數(shù)S(10.3.4)四、整流二極管的導(dǎo)通角在未加濾波電容之前，二極管的導(dǎo)通角θ=π。加濾波電容后，只有當(dāng)電容充電時(shí)，二極管才導(dǎo)通，每只二極管的導(dǎo)通角θ<π。而且，R、C的值愈大，濾波效果愈好，導(dǎo)通角θ將愈小。整流二極管在短暫的時(shí)間內(nèi)將流過(guò)一個(gè)很大的沖擊電流為電容充電。這對(duì)二極管的壽命很不利，通常應(yīng)選擇其最大整流平均電流IF大于負(fù)載電流的2～3倍。五、電容濾波電路的輸出特性和濾波特性輸出特性:

輸出電壓平均值UO(AV)

和輸出電流平 均值IO(AV)

的關(guān)系.濾波特性:

脈動(dòng)系數(shù)S和輸出電流平均值IO(AV)的 關(guān)系。1.4u20.9u2IO(AV)UO(AV)10.3.2倍壓整流電路倍壓整流電路：利用濾波電容的存儲(chǔ)作用，由多個(gè)電容和二極管可以獲得幾倍于變壓器副邊電壓的輸出電壓。圖10.3.6二倍壓整流電路圖10.3.7多倍壓整流電路10.3.3其它形式的濾波電路一、

電感濾波電路整流后的輸出電壓：直流分量被電感L

短路交流分量主要降在L上電感越大，濾波效果越好二、

復(fù)式濾波電路

型濾波LC濾波10.4穩(wěn)壓二極管及其穩(wěn)壓電路10.4.1

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的組成10.4.2穩(wěn)壓原理限流電阻IZIZMUOUiUz2cw544.7VUi=UR+UoIR=IDZ+IL=5~10mA=90mAIDZ=IR-IL10.4.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)1)穩(wěn)壓系數(shù)Sr：負(fù)載一定時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓相對(duì)變化量與其輸入電壓相對(duì)變化量之比，即Sr表明電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，其值愈小，電網(wǎng)電壓變化時(shí)輸出電壓的變化愈小。RL=常數(shù)Ui—整流濾波后、穩(wěn)壓之前的額定直流電壓。Uo—穩(wěn)壓器的額定輸出直流電壓?！鱑i—Ui的變化量?！鱑o—Ui的變化引起Uo的變化量。2）輸出電阻Ro：穩(wěn)壓電路輸入電壓一定時(shí)輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即RO表明負(fù)載電阻對(duì)穩(wěn)壓性能的影響。圖10.4.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的交流等效電路UI=常數(shù)UI=常數(shù)U2交流UiUo計(jì)算結(jié)果測(cè)試條件直流交流直流交流RoSr10VUo1Rl=240Ω10VUo2Rl=∞10VRl=240Ω6VRl=240Ω實(shí)驗(yàn)十表2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路參數(shù)測(cè)試紀(jì)錄表：RL=常數(shù)UI=常數(shù)10.5.1串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本原理返回10.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一、基本調(diào)整管電路調(diào)整管穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)：

UCE

的自動(dòng)調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。UOUi串聯(lián)電壓負(fù)反饋UOUiUo=Ui-UceILmax=(1+β)(IZM-IZ)線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路輸出電流的最大變化范圍：ILmax=IZM-IZ二、具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路返回1、電路的構(gòu)成UOUi調(diào)解輸出電壓Uo+UI

RLV1+UCE

UZUF

2.穩(wěn)壓原理

+UI

取樣電路調(diào)整管比較放大電路基準(zhǔn)電壓（10.5.3)（10.5.4)（10.5.5)3.輸出電壓的可調(diào)范圍圖10.5.4用復(fù)合管作調(diào)整管返回W7800

系列(正電源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V型號(hào)命名：輸出電流78L

××/79L××—100mA78M××/79M××—500mA78××/79××—1.5A輸出電壓10.5.3集成穩(wěn)壓電路一、W7800三端穩(wěn)壓器W7900系列(負(fù)電源)例如：W7812

輸出

12V，最大電流

1.5AW78M15

輸出

15V，最大電流

0.5AW78L05

輸出

5V，最大電流

0.1A返回圖10.5.13W7805電路中的穩(wěn)壓電路部分1、電路分析10.5.3集成穩(wěn)壓電路一、外形CW7805132UIUOGNDCW7905132UIUOGND符號(hào)W7800++213W790013_2_塑料封裝金屬封裝10.5.4三端穩(wěn)壓穩(wěn)壓器的應(yīng)用1.基本應(yīng)用電路Uo=12VW7812123Co++UiCiC30.33

F0.1

F100

FRL防止輸入端短路時(shí)C3反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲二、W7800應(yīng)用4.正、負(fù)輸出穩(wěn)壓電路~24V~24V~220VW7815W79151323211000

F220

F0.33F0.33F0.1F+15V

15V++++1000

F0.1F220

F三、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器一、典型產(chǎn)品型號(hào)命名CW117/217/317系列(正電源)CW137/237/337系列(負(fù)電源)輸出電流L型—輸出電流100mAM型—輸出電流500mA基準(zhǔn)電壓1.25V二、CW117基本應(yīng)用電路外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ返回