第10章 直流電源09

第10章直流電源10.3

濾波電路10.4

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.2

整流電路10.1

直流電源的組成及各部分的作用10.5

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路知識(shí)要點(diǎn)：掌握單相小功率直流穩(wěn)壓電源的一般構(gòu)成及其工作原理；掌握單相整流、濾波、穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及相關(guān)參量的計(jì)算，了解其工作原理。第10章直流電源10.1

直流電源的組成及各部分的作用一、直流電源的構(gòu)成框圖與各構(gòu)成電路對(duì)應(yīng)輸出波形圖二、各部分構(gòu)成電路作用1、電源變壓器：對(duì)220V的交流電壓進(jìn)行變壓處理，通常為降壓。2、整流電路：將變壓器副邊電壓由交流電壓轉(zhuǎn)換為單向脈動(dòng)直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動(dòng)電壓。3、濾波電路：減小整流輸出電壓的脈動(dòng)，使其趨于平滑。4、穩(wěn)壓電路：功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。10.2

整流電路整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閱我环较蛎}動(dòng)的直流電壓。

整流電路分類：

（1）半波、全波(橋式)和倍壓整流；（2）單相和三相整流。整流原理：

利用二極管等電子器件的單向?qū)щ娦?0.2.1單相半波整流電路2.工作原理

u2

正半周，VA>VB，二極管D導(dǎo)通；

u2

負(fù)半周，VA<VB，

二極管D截止。1.電路結(jié)構(gòu)

–++–ATrDuou2BRLiouoO

t3.工作波形u2O～220V/50HZ思考：在半波整流過(guò)程中，整流二極管所承受的最大反向電壓值為多少？4.主要性能參數(shù)：研究整流電路時(shí)，應(yīng)考慮:（1）整流電路輸出電壓平均值UO(AV)（2）輸出電流平均值IO(AV)（3）脈動(dòng)系數(shù)S（1）輸出電壓平均值UO(AV)：是負(fù)載電阻上電壓的平均值。（2）輸出電流平均值IO（AV）：流經(jīng)負(fù)載電阻電流的平均值。tO

2

3

uOtOIm

2

3

iD=iO（3）整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S：

定義：整流輸出電壓的基波峰值UO1M與輸出電壓平均值UO(AV)之比，即：S愈大，脈動(dòng)愈大。通過(guò)諧波分析，可得半波整流電路輸出電壓的基波峰值：所以半波整流電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S為：

5.整流二極管的選擇

整流二極管在整流電路所對(duì)應(yīng)的正向平均電流值

ID（AV）與最大反向電壓URmax是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足：

最大整流平均電流IF

ID（AV），

最高反向工作電壓UR

URmax在單相半波整流電路中，二極管實(shí)際流經(jīng)的正向平均電流等于負(fù)載電流平均值，即二極管實(shí)際所承受的最大反向電壓等于變壓器副邊峰值電壓，即：一般情況下，允許電網(wǎng)電壓有±10%的波動(dòng)，因此在選用二極管時(shí)，對(duì)于最大整流平均電流IF和最高反向工作電壓UR均應(yīng)至少留有10%的余地，以保證二極管安全工作，即選取：6.單相半波整流電路特點(diǎn)總結(jié)：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐泛?jiǎn)單易行，所用二極管數(shù)量少。但是由于它只利用了交流電壓的半個(gè)周期，所以輸出電壓低，交流分量大（即脈動(dòng)大），效率低。因此，這種電路僅適用于整流電流較小，對(duì)脈動(dòng)要求不高的場(chǎng)合。

10.2.2單相橋式整流電路2.工作原理

u2

正半周，VA>VB，二極管

D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。1.電路結(jié)構(gòu)

－uotRLu2iouo1234AB+–+–

－3.工作波形u2

u2

負(fù)半周，VA＜VB，二極管

D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止。4.主要參數(shù)：totototo

2

3

2

3

Im

2

2

3

3

uOu2uDiD

=iO5.整流二極管的選擇在單相橋式整流電路中，因?yàn)槊恐欢O管只在變壓器副邊電壓的半個(gè)周期通過(guò)電流，所以每只二極管的平均電流只有負(fù)載電阻上電流平均值的一半，即：二極管承受的最大反向電壓：具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因此得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。主要缺點(diǎn)是所需二極管的數(shù)量多，由于實(shí)際上二極管的正向電阻不為零，必然使得整流電路內(nèi)阻較大，當(dāng)然損耗也就較大。6.單相橋式整流電路電路特性總結(jié)：7.簡(jiǎn)化畫法+uo

RLio~+u2

8.整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~全波整流電路橋式整流電路半波整流電路例1（）電路如圖所示,已知變壓器副邊電壓有效值U2=30V,負(fù)載電阻RL=100Ω,試問(wèn):(1)輸出電壓平均值與輸出電流平均值各為多少?(2)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10%,二極管的最大平均整流電流IF和最高反向工作電壓UR至少應(yīng)選取多少?(3)若整流橋中有一只二極管開路,重做(1),(2)。例（）電路如圖所示,已知變壓器副邊電壓有效值U2=30V,負(fù)載電阻RL=100Ω,試問(wèn):(1)輸出電壓平均值與輸出電流平均值各為多少?例電路如圖所示,已知變壓器副邊電壓有效值U2=30V,負(fù)載電阻RL=100Ω,試問(wèn):(2)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10%,二極管的最大平均整流電流IF和最高反向工作電壓UR至少應(yīng)選取多少?例電路如圖所示,已知變壓器副邊電壓有效值U2=30V,負(fù)載電阻RL=100Ω,試問(wèn):(3)若整流橋中有一只二極管開路,重做(1),(2)。若一只二極管開路，則成為半波整流電路。10.3濾波電路

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。1、濾波電路的概念：消除信號(hào)中交流成分的電路。2、濾波的目的（作用）：進(jìn)一步平滑輸出信號(hào)。3、濾波電路常用元件：電阻R、電容C、電感L。4、電路類型：電容濾波電路電感濾波電路一、概述二、電容濾波電路在u2正半周D導(dǎo)通，給電容C充電，uC=u21、電路組成2、工作原理

在u2正半周變小時(shí)，由于電容C放電較慢，使u2<

uC

，

D截止。2、工作原理D截止到u2下一周期中當(dāng)u2>

uC

時(shí)，

D導(dǎo)通，u2給電容C充電，uC=u2。2、工作原理D導(dǎo)通結(jié)論加濾波電容后輸出電壓平均值增大。2.加濾波電容后脈動(dòng)系數(shù)S減小。3.RL越大，放電越慢，則UO(AV)值更大。整流管導(dǎo)通時(shí)間短，沖擊電流大，對(duì)整流管要求較高。2、工作原理3、主要參數(shù)當(dāng)負(fù)載開路時(shí)當(dāng)RLC=(3~5)T/2時(shí):輸出電壓平均值脈動(dòng)系數(shù)在電容濾波電路中，只有當(dāng)電容充電時(shí)，二極管才導(dǎo)通，而且輸出電流平均值變大，導(dǎo)致二極管在短暫的時(shí)間內(nèi)將流過(guò)一個(gè)很大的沖擊電流。因此必須選用較大容量的整流二極管，通常應(yīng)選擇IF>(2~3)IO(AV)。>>>>適用于負(fù)載電流較小其變化也較小的場(chǎng)合<<<<4、整流二極管的選擇一、

半波整流電容濾波電路1.工作原理

u2

>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u2<uC時(shí)，二極管截止，電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+Cici

–++–ADuou2BRLio=

uC

2.工作波形uou2tOtO+uC

_

u2=uC時(shí)，

即u2升至峰值后開始下降的短時(shí)間內(nèi)，二極管導(dǎo)通，電源不再給電容充電，只給負(fù)載RL供電,電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。io

+

uo=uc

RLV1V4V3V2

+u

C二、全波整流電容濾波電路工作原理OtuO

2

RL=

三、

電容濾波電路的特點(diǎn)(T—電源電壓的周期)(1)輸出電壓的脈動(dòng)程度和平均值Uo(AV)的大小與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC

越大

電容器放電越慢

輸出電壓的平均值Uo

越大，波形越平滑。采用電容濾波時(shí)，輸出電壓受負(fù)載變化影響較大，即帶負(fù)載能力較差。因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場(chǎng)合。近似估算?。?/p>

Uo（AV）≈

1.2U2(全波）

Uo（AV）≈

1.0U2

（半波）當(dāng)負(fù)載RL開路時(shí)，UO

四、電感濾波電路RLL~+u2

五、復(fù)式濾波電路LC濾波電路LCπ型濾波電路RCπ型濾波電路10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子電路。

10.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管的伏安特性及主要參數(shù)IZ≤IDZ≤IZM穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流額定功耗動(dòng)態(tài)電阻rz=ΔUZ/ΔIZΔIZΔUZ穩(wěn)壓工作區(qū)：穩(wěn)壓條件：1、穩(wěn)壓管必須工作在反向擊穿狀態(tài)（穩(wěn)壓工作區(qū)）。2、穩(wěn)壓管必須和串連的限流電阻一起使用才能完成穩(wěn)壓。？一、電路組成

二、穩(wěn)壓原理

當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，穩(wěn)壓電路通過(guò)R上的電壓變化來(lái)抵消UI的變化，即ΔUR≈ΔUI，從而使UO基本不變。1、從電網(wǎng)電壓波動(dòng)的角度電網(wǎng)電壓↑→UI↑→UO(Uz)↑→IDz↑→IR↑→UR↑UO↓2、從負(fù)載變化的角度RL

↓

→UO(Uz)↓→IDz↓→IR↓二、穩(wěn)壓原理

→UR↓UO↑

當(dāng)負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓電路通過(guò)R上的電壓變化來(lái)補(bǔ)償U(kuò)O的變化，即ΔUR≈ΔUO，從而使UO基本不變。電網(wǎng)電壓↑→UI↑→UO(Uz)↑→IDz↑→IR↑→UR↑UO↓RL

↓

→UO(Uz)↓→IDz↓→IR↓UO↑結(jié)論：→UR↓

1、穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓二極管的電流調(diào)節(jié)作用，通過(guò)限流電阻R上的電壓和電流進(jìn)行補(bǔ)償。2、限流電阻R必不可少。10.4.1單相橋式整流濾波穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ1.電路構(gòu)成+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路存在主要問(wèn)題：？輸出電流較?。惠敵鲭妷翰豢烧{(diào)節(jié)。10.5串聯(lián)型（線性）穩(wěn)壓電路10.5.1基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路常見畫法串聯(lián)型（線性）穩(wěn)壓電路1.電路結(jié)構(gòu)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。10.5.2具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的方框圖10.5.3

集成穩(wěn)壓器最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓器只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1.

分類XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓78XX輸出負(fù)電壓79XX（1.25~37V連續(xù)可調(diào)）CW117、CW217、CW317CW137、

CW237、

、CW3375V/6V/9V/12V/15V/18V/24V輸出電流：78L

××/79L××—輸出電流100mA78M××/9M××—輸出電流500mA78××/79××—輸出電流1.5A輸出電壓：例如：CW7805

輸出

5V，最大電流

1.5ACW78M05

輸出

5V，最大電流

0.5ACW78L05

輸出

5V，最大電流

0.1ACW7805132UIUOGNDCW7905312UIUOGNDCW7800++213CW790031_2_塑料封裝金屬封裝2.

封裝與符號(hào)3、CW7800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路

（1）78系列基本應(yīng)用電路輸入與輸出之間的電壓差值為3～13V。0.1~1F為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)，