十二(直流穩(wěn)壓電源).ppt

1、第 12 章 直流穩(wěn)壓電源,成都大學(xué) 工業(yè)制造學(xué)院,12.1 直流穩(wěn)壓電源的組成和功能 12.2 整流電路 12.3 濾波電路 12.4 穩(wěn)壓電路 12.5 集成穩(wěn)壓電源,目 錄,直流穩(wěn)壓電源的作用：,從交流電源變換成平滑而穩(wěn)定的直流電。,直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于：,1. 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,2. 國(guó)防軍事中,3. 科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,4. 日常生活中,返回,12.1 直流穩(wěn)壓電源的組成和功能,一、組成,直流穩(wěn)壓電源由：變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分構(gòu)成。,返回,電源變壓器將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m 的交流電壓u2。,整流電路將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流 電壓uR。,濾波電路將脈動(dòng)直流電壓uR轉(zhuǎn)變

2、為較平 滑的直流電壓uF。,穩(wěn)壓電路清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影 響,保持輸出直流電壓U0的穩(wěn)定。,二、功能,返回,12.2 整流電路,一、整流電路的任務(wù),利用半導(dǎo)體單向?qū)щ娫呀涣麟妷恨D(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。,二、整流電路的種類,整流電路有單相半波、單相全波、單相橋式全波和倍壓整流；三相半波、三相橋式全波整流等多種電路。,返回,以下主要介紹小功率電源中常用的前三種整流電路。,1、單相半波整流電路,返回,(1)電路組成,D具有單向?qū)щ娦缘亩O管；,u1、u2大小和方向都隨時(shí)間變化的交流電。,當(dāng) u20時(shí)，二極管導(dǎo)通， 則：uo=u2,且：iD=io=uo/RL,單向?qū)ㄐ?(2) 工作原理,返回

3、,但此時(shí)的uo，其電壓、電流大小還是隨時(shí)間變化，因此，我們稱其為脈動(dòng)直流。,單相半波整流電路的輸出uo為脈動(dòng)直流，且為半波整流波形。,且：iD=io=0,單向?qū)ㄐ?返回,當(dāng) u20時(shí)，二極管截止， 則：uo=0,(2) 工作原理,單相半波整流電路輸出電壓波形：,單相半波整流電路輸出電壓平均值：,返回,單相半波整流電路中二極管的平均電流和輸出電流：,單相半波整流電路中二極管上承受的最高反向電壓：,返回,這種除去半周的整流方法叫做半波整流。半波整流是以“犧牲”一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低。一般很少采用。,變壓器次級(jí)線圈中引出一個(gè)抽頭，把次級(jí)線圈分成兩個(gè)繞組。,2、單相全波整流電

4、路,返回,(1)電路組成,D1、D2具有單向?qū)щ娦缘亩O管；,u1、u2大小和方向都隨時(shí)間變化的交流電。,當(dāng)u20, D1導(dǎo)通，D2截止；,單相全波整流電路輸出uo為脈動(dòng)直流，且為全波整流波形。,當(dāng)u20, D2導(dǎo)通，D1截止。,(2) 工作原理,返回,單相全波整流電路輸出電壓波形,單相全波整流電路輸出電壓平均值,單相全波整流電路輸出電流平均值,返回,單相全波整流電路二極管上承受的最高反向電壓：,單相全波整流電路中二極管的平均電流和輸出電流：,返回,這種巧妙利用正負(fù)半周的方法稱為全波整流，大大提高了整流效率。但全波整流電路，需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱的次級(jí)中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另

5、外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。,3、單相橋式全波整流電路,返回,(1) 電路組成,D1、D2、D3、D4具有單向?qū)щ娦缘亩O管；,u1、u2大小和方向都隨時(shí)間變化的交流電。,(2) 工作原理,當(dāng) u20 時(shí)，二極管 D1、D3 導(dǎo)通。,返回,(2) 工作原理,當(dāng) u20 時(shí)，二極管 D2、D4 導(dǎo)通。,返回,(3) 波形,返回,單相橋式全波整流電路輸出uo為脈動(dòng)直流，且為全波整流波形。,單相橋式全波整流電路輸出電壓波形：,單相橋式整流電路輸出電壓平均值：,單相橋式全波整流電路輸出電流平均值：,返回,單相橋式全波整

6、流電路二極管上承受的最高反向電壓：,單相橋式全波整流電路中二極管的平均電流和輸出電流(由于每個(gè)二極管只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通)：,返回,思考：,單相橋式全波整流 與 單相全波整流異同,變壓器,二極管反向電壓,輸出電壓波形,整流元件數(shù)量,二極管平均電流,輸出電壓平均值,無(wú)中心抽頭,4,全波,有中心抽頭,2,全波,實(shí)際應(yīng)用中，單相橋式全波整流電路應(yīng)用較多！,返回,單相橋式整流電路中的整流電橋可由四個(gè)單獨(dú)整流二極管組成，也可直接用集成的整流橋塊代替。,整流橋塊,二極管橋,選擇整流元件的主要指標(biāo)：,1. 平均整流電流,2. 反向耐壓,返回,整流橋?qū)嵨镎掌?返回,返回,12.3 濾波電路,濾波的基本概念:,交

7、流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路就是利用儲(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, 將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))，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。這一過(guò)程稱為濾波。,返回,1、電容濾波電路,(1) 單相半波整流電容濾波電路,返回,(2) 單相橋式整流電容濾波電路,返回,半波整流濾波電路（C=100UF）波形圖,整流二極管中的電流,濾波輸出電壓,返回,全波整流濾波電路（C=100UF）波形圖,輸出電壓,二極管沖擊電流,返回,電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負(fù)載電流較小且

8、負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。,2、電感濾波,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。,(1) 電路結(jié)構(gòu),返回,(2) 電感濾波原理,對(duì)直流分量(f=0): XL=0 ,L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。,對(duì)諧波分量: f 越高,XL越大,電壓大部分降在XL上。因此,在輸出端能夠得到比較平滑的直流電壓。,(3) 電感濾波的特點(diǎn),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(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重,體積大,易引起電磁干擾。,返回,3、LC型、 型濾波,為了進(jìn)一步改善濾波特性，可采取多級(jí)濾波的辦法, 如在電容濾波后再接一級(jí)RC濾波電路，或在電感濾波后面

9、再接一電容。從而構(gòu)成LC型或RC- 、 LC-型濾波電路，其性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似 。,返回,(1) L-C 型濾波電路結(jié)構(gòu),返回,(2) RC- 型濾波電路結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：,R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R太大，將使直流壓降增加。,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。,返回,(3) LC- 型濾波電路結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：,濾波效果比LC濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。,電感線圈體積大而笨重、成本高。,返回,12.4 穩(wěn)壓電路,在小功率設(shè)備中常用的穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、線性穩(wěn)壓電路和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路等。,返回,穩(wěn)壓電路的主要作用：,為負(fù)載提供不隨電源電

10、壓波動(dòng)和負(fù)載波動(dòng)影響的穩(wěn)定的輸出電壓。,穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,1、電路結(jié)構(gòu),返回,2、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元件少。,缺點(diǎn)：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)，帶負(fù)載 能力差，只能用作提供基準(zhǔn)電源。,12.5 集成穩(wěn)壓電源,1、集成穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介,隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(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)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入端、輸出端和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。,根據(jù)輸出端電壓是否可調(diào)可分為固定輸出式和可變輸出式兩類。,返回,本節(jié)主要介紹常用的7800、7900系列固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器組件及其應(yīng)用。,分類：,注意： 7800/7900系列型號(hào)后兩位數(shù)字XX代表輸出電壓值。,返回,三端集成穩(wěn)壓器實(shí)物照片,返回,三端集成穩(wěn)壓器管腳排列,78系列輸出正電壓,79系列輸出負(fù)電壓,輸入端,輸出端,公共端,輸入端,輸出端,公共端,返回,(1)輸出為固定正電壓的電路,2、應(yīng)用電路,輸出為固定正壓時(shí)7800系列穩(wěn)壓器的基本接線圖如圖所示。,注意：輸入與輸出端之間的電