電工電子技術(shù)(電子技術(shù))-專題1-2

直流穩(wěn)壓電源第2講直流穩(wěn)壓電源的組成半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓ututututut220v6V主要內(nèi)容1.1整流電路1.2RC濾波電路1.3穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1.4集成三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路小結(jié)整流電路單相橋式整流電路~RLuo~RLuuoa~TrRLbuuo~RLuuo整流電路幾種常見的硅整流橋外形：+AC-~+~-~+-~整流電路單相橋式整流電路+-u2正半周時(shí)電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo整流電路單相橋式整流電路u1u2TD4D2D1D3RLuo-+u2負(fù)半周時(shí)電流通路整流電路單相橋式整流電路u2uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLuoABu2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止A

D1

RL

D3Bu2<0時(shí)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止B

D2

RL

D4A輸出是脈動(dòng)的直流電壓！Uo整流電路單相橋式整流電路u2D4D2D1D3RLuoABt0uT(2)二極管上承受的最高反向電壓(1)二極管上的平均電流(3)uo平均值：iLiLiD整流電路1.整流輸出電壓平均值（Uo）負(fù)載上的(平均)電流IL:S定義：整流輸出電壓的基波峰值Uo1m與平均值Uo之比2.脈動(dòng)系數(shù)Ｓ整流電路3.整流二極管的平均電流(ID)與反向峰值電壓(UDRM)1.2RC濾波電路

RC電路的頻率特性

RC濾波電路其他濾波電路電容濾波電路濾波原理橋式整流電容濾波電路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–1.RL未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)電容濾波電路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au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–電容濾波電路RL接入（且RLC較大）時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot

電容通過RL放電，在整流電路電壓小于電容電壓時(shí)，二極管截止，整流電路不為電容充電，uo會(huì)逐漸下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–電容濾波電路u2tuotau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–

只有整流電路輸出電壓大于uo時(shí)，才有充電電流iD

。因此整流電路的輸出電流是脈沖波。整流電路的輸出電流iD電容濾波電路電容濾波電路的特點(diǎn)一般取(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=1.2U2。(2)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的峰值電流越大故一般選管時(shí)，取(1)輸出電壓Uo與放電時(shí)間常數(shù)

RLC有關(guān)。RLC愈大

電容器放電愈慢

Uo(平均值)愈大電容濾波電路電容濾波電路的特點(diǎn)

輸出波形隨負(fù)載電阻

RL或

C

的變化而改變,Uo

和S也隨之改變。如:RL愈小(IL

越大),Uo下降多,S增大。結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場合。(3)輸出特性(外特性)uo電容濾波純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。電感濾波電路u2u1RLLuo電感濾波電路濾波原理u2u1RLLuo對直流分量:XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:

f

越高，XL

越大,電壓大部分降在XL上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：電感濾波電路電感濾波的特點(diǎn)u2u1RLLuo整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。其他形式的濾波電路改善濾波特性的方法：采取多級濾波。L-C型濾波電路：在電感濾波后面再接一電容。RC–

型濾波電路：在電容濾波后再接一級RC濾波電路。性能及應(yīng)用場合分別與電容濾波和電感濾波相似。LC–

型濾波電路：在電容濾波后面再接L-C型濾波電路。其他形式的濾波電路電感電容濾波器(LC濾波器)~TrRLuCL電感電容濾波電路

由于電感線圈對整流電流的交流分量具有阻抗，

L比RL大得愈多則濾波效果就愈好。

一般需要線圈的電感量較大，但其直流電阻也較大，因而會(huì)造成輸出電壓的下降。

LC濾波器適于電流較大、輸出電壓脈動(dòng)很小的場合，更適合與高頻濾波其他形式的濾波電路

形濾波器

形LC濾波電路

如果需要輸出電壓的脈動(dòng)更小，可以再加一個(gè)濾波電容。

形LC濾波器的效果跟好，但整流二極管的沖擊電流較大。RLuC2LC1

由于線圈體大且重，有些情況可用電阻代替電感線圈以構(gòu)成

形RC濾波器。R愈大濾波效果愈好，但將使輸出電壓下降，所以適用于負(fù)載電流較小、電壓脈動(dòng)很小的場合。

形RC濾波電路RLuC2RC1穩(wěn)壓電路與穩(wěn)壓電源分類穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。電路最簡單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。效率較高，目前用的也比較多，但因?qū)W時(shí)有限，這里不做介紹。穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管uDiD0UBR穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路1、穩(wěn)壓二極管的電路符號DZ+-uzizDZ+-uziz2、穩(wěn)壓二極管的特性izuz0UZ1）PN結(jié)易于擊穿（擊穿電壓比普通二極管低很多）。2）PN結(jié)面積大，散熱條件好，使反向擊穿是可逆的。特點(diǎn)穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)izuz0UZIZminIZmax△UZ△IZ1）穩(wěn)定電壓UZ2）穩(wěn)定電流IZmin

（保證穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的最小工作電流）。3）最大穩(wěn)定電流IZmax

4）最大允許耗散功率PZM5）動(dòng)態(tài)電阻6）電壓溫度系數(shù)

U穩(wěn)壓管不發(fā)生熱擊穿的最大功率損耗。動(dòng)態(tài)電阻越小穩(wěn)壓管穩(wěn)壓效果越好穩(wěn)壓管受溫度變化的影響系數(shù)。DZ+-uziz穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路構(gòu)成1）電源電壓波動(dòng)2）負(fù)載變化穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路工作過程器件選擇穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路參數(shù)選取R承受的最大可能電壓R承受的最小可能電壓R允許流過的最大電流R必須流過的最小電流如果負(fù)載電流的變化范圍為ILm~ILM，電源電壓波動(dòng)使濾波輸出電壓Ui的變化范圍為Uimin~Uimax穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路存在的問題穩(wěn)壓值只能由穩(wěn)壓管的型號決定，不能調(diào)節(jié)；輸出電流受IZM的限制，調(diào)節(jié)范圍和數(shù)值都較??；輸出電壓的穩(wěn)定性較差。適用于：輸出直流電壓固定且負(fù)載電流不大的場合。線性集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源最普遍應(yīng)用的單片穩(wěn)壓電源是W7800系列和W7900系列。只有三個(gè)引出端：輸入端1、輸出端2和公共端3(俗稱三端集成穩(wěn)壓器)。123123W78159824型號W7805W7809W7812W7815Uo(V)591215UiMax(V)35ΔUMin2~3Iom(A)2.2Ro(Ω)0.03~0.15外形圖和主要參數(shù)線性集成穩(wěn)壓電源1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形1231端:公共端2端:輸入端3端:輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形123線性集成穩(wěn)壓電源注：型號后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V、18V、24V等。三端集成穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式正穩(wěn)壓W78XX負(fù)穩(wěn)壓W79XX線性集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路輸出為固定電壓的電路——固定正壓時(shí)的接法如圖注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！+_W7800系列穩(wěn)壓器基本接線圖CoW78xxCIUI+_Uo1320.1~1

F1μF線性集成穩(wěn)壓