第10章 直流穩(wěn)壓電源.ppt

1、第10章 直流穩(wěn)壓電源,10.1 直流穩(wěn)壓電源的組成 10.2 整流電路 10.3 濾波電路 10.4 穩(wěn)壓電路,10.1 直流穩(wěn)壓電源的組成,電子電路工作時(shí)都需要直流電源提供能量.電池因使用費(fèi)用高一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。本章討論如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源。一般直流電源由如下部分組成。 整流電路:將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電。 濾波電路:將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除.減少交流成分.增加直流成分。 穩(wěn)壓電路:采用負(fù)反饋技術(shù).對整流后的直流電壓進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)定。 直流電源的方框圖如圖10-1所示。,返回,10.2 整流電路,10. 2. 1橋式整流電路 1.工作原理 單相橋式整流電路

2、是目前應(yīng)用最廣泛的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，如圖10-2(a)所示。在分析橋式整流電路的工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖10-2(a)的電路圖可知: 當(dāng)正半周時(shí)，二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。 當(dāng)負(fù)半周時(shí)，二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的波形圖如圖10-2(b)所示。,下一頁,返回,10.2 整流電路,2.參數(shù)計(jì)算 根據(jù)圖10-2(b)可知.輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓.通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為 流過負(fù)載的平均電流

3、為 流過二極管的平均電流為,上一頁,下一頁,返回,10.2 整流電路,二極管所承受的最大反向電壓為 10. 2. 2常用整流組合元件 將單相橋式整流電路的4只二極管制作在一起.封成一個(gè)器件稱為整流橋。常用的整流組合元件有半橋堆和全橋堆。半橋堆的內(nèi)部由2個(gè)二極管組成.而全橋堆的內(nèi)部由4個(gè)二極管組成。,上一頁,返回,10.3 濾波電路,10. 3. 1電容濾波電路 1.電容濾波電路 現(xiàn)以單相橋式整流電容濾波電路為例來說明。電容濾波電路如圖10-3所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。 2.濾波原理 若u2處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓u2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在u2上

4、，所以輸出波形同u2是正弦波。,下一頁,返回,10.3 濾波電路,當(dāng)u2到達(dá)t=/2時(shí)，開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載RL放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。在剛過t=/2時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過t=/2時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過t=/2后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。所以在t2到t3時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，C充電，uc=uo按正弦規(guī)律變化;t1到t2時(shí)刻二極管關(guān)斷，Uc=Uo按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。電容濾波過程如圖10-4所示。,上一頁,下一頁,返回,10.3 濾波電路,10. 3. 2電感濾波電路

5、 利用儲(chǔ)能元件電感器L的電流不能突變的性質(zhì)，把電感L與整流電路的負(fù)載RL相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。 橋式整流電感濾波電路如圖10-6(a)所示。電感濾波的波形圖如圖10-6(b)所示。當(dāng)流過電感的電流變化時(shí)，電感線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢將阻止電流的變化。當(dāng)通過電感線圈的電流增大時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢與電流方向相反，阻止電流的增加，將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場能存儲(chǔ)于電感之中;當(dāng)通過電感線圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢與電流方向相同，阻止電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。,上一頁,下一頁,返回,10.3 濾波電路,因此經(jīng)電感濾波后，不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小.波形變得平滑.而且

6、整流二極管的導(dǎo)通角增大。四個(gè)二極管D1、D3、D2、D4的導(dǎo)電角都是180。 整流濾波電路的輸出直流電壓與電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流有關(guān)。當(dāng)U2和Io變化時(shí)，輸出電壓Uo也將跟隨變化，為了克服這種影響，在整流濾波后面還需要增加穩(wěn)壓電路。,上一頁,返回,10.4 穩(wěn)壓電路,10. 4. 1二極管穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如圖10-7所示。它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，雖然電流變化較大，但電壓變化很小。 (1)當(dāng)輸人電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓 根據(jù)電路圖可知 Uo=UD=Ui-UR=Ui=IRR IR=IL+IZ 輸人電壓Ui的增加，必然引起Uo的增加，即UD增加，從而使IZ

7、增加，IR增加，使UR增加，從而使輸出電壓Uo減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下:,下一頁,返回,10.4 穩(wěn)壓電路,這里Uo減小應(yīng)理解為.由于輸人電壓Ui的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使Uo的增加沒有那么大而已。Uo還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 (2)當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓 負(fù)載電流Io的增加，必然引起IR的增加，即UR增加，從而使UD=Uo減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，UR減小，從而使輸出電壓Uo增加這一穩(wěn)壓過程可概括如下:,上一頁,下一頁,返回,10.4 穩(wěn)壓電路,10. 4. 2集成穩(wěn)壓電路 電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的7800系列和負(fù)電壓輸出的

8、7900系列顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、公共端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管，TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝.也有9013樣子的TO-92封裝。 早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)外引線:輸人端、輸出端和公共端。它的電路符號如圖10-8所示。外形如圖10-9所示。 要特別注意，不同型號、不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的.要查手冊確定。,上一頁,下一頁,返回,10.4 穩(wěn)壓電路,1.固定輸出穩(wěn)壓器 在實(shí)際上工作中.可根據(jù)不同的需要.選取符合要求的CW7800 ,CW7900系列產(chǎn)品。電路組成如圖10-10所示。圖中C1可以防止由于輸人引線較長時(shí)產(chǎn)生的電感而引起的自激;C2用來減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾;C3是容量較大的電解電容.主要用來進(jìn)一步減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾。 要得到可調(diào)的輸出電壓，可采用圖10-11所示電路。,上一頁,下一頁,返回,10.4 穩(wěn)壓電路,其輸出電壓Uo為 通過調(diào)整R2可得所需電壓，但它的可調(diào)范圍小。 2.具有正、負(fù)電壓輸出的穩(wěn)壓電源 如圖10-12所示，電源變壓器帶有中心抽頭并接地.輸出端得到大小相等、極性相反的電壓,上一頁,返回,圖10-1直流電源的方框圖,返回,圖10-2 單相橋式整流電路,返回,圖10-3 電容濾波電路,返回,圖10-4 電容濾波電