1、第18章 直流稳压电源,18.3 直流稳压电源,18.2 滤波器,18.1 整流电路,本章要求: 1.了解直流稳压电源的结构；掌握单相桥式整流电路的工作原理及电路参数的计算； 2.理解滤波电路的工作原理，了解常用滤波电路的结构； 3.掌握稳压管稳压电路的结构与工作原理；了解串联式稳压电路的工作原理；掌握集成稳压电路的基本应用；具备设计简单的直流稳压电源的能力。,第18章 直流稳压电源,end,直流稳压电源的组成和功能,直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。,电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。,滤波
2、电路: 将脉动直流电压uR转变为较平滑的直流电压uF。,稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出直流电压U0的稳定。,end,18.1.1 单相半波整流电路,工作原理,当 u20 时，二极管导通。,iD=io=uo/RL,18.1 整流电路,uo=u2,D导通,D截止,当 u20 时，二极管截止。,iD=io=0,uo=0,单相半波整流电路输出电压平均值,单相半波整流电路中二极管的平均电流和输出电流：,单相半波整流电路中二极管上承受的最高反向电压：,参数计算,18.1.2 单相桥式整流电路,单相桥式全波整流电路组成,单相桥式全波整流电路工作原理,当 u20 时，,二极管 D1、D3
3、导通。,单相桥式全波整流电路工作原理,当 u20 时，,二极管 D2、D4 导通。,单相桥式全波整流电路的波形,单相桥式全波整流电路输出电压波形,单相桥式整流电路输出电压平均值,单相桥式全波整流电路输出电流平均值,单相桥式全波整流电路二极管上承受的最高反向电压：,单相桥式全波整流电路中二极管的平均电流和输出电流：,单相桥式整流电路中的整流电桥可由四个整流二极管组成，也可直接用集成的整流桥块代替。,整流桥块,二极管桥,选择整流元件的主要指标：,1. 平均整流电流,2. 反向耐压,整流桥实物照片,end,18.2.1 电容滤波器,一. 单相半波整流电容滤波电路,1、电路结构,2、工作原理,D导通
4、电容充电,D截止 电容放电,D导通 电容充电,电容的选择,电容耐压,电容容量,输出电压平均值,UoU2,18.2 滤波器,负载,桥式整流,电容滤波,1、电路结构,交流电源,降压变压,2、工作原理,D1、D3 导通 电容充电,D1D4 截止 电容放电,D2、D4导通 电容充电,电容的选择,电容耐压,电容容量,输出电压平均值,Uo1.2U2,二. 单相桥式整流电容滤波电路,半波整流滤波电路（C=100uF）波形图,整流二极管中的电流,滤波输出电压,半波整流滤波电路（C=1000uF）波形图,二极管冲击电流,滤波输出电压,全波整流滤波电路（C=100uF）波形图,输出电压,二极管冲击电流,全波整流滤
5、波电路（C=1000uF）波形图,二极管冲击电流,滤波输出电压,(2) 流过二极管瞬时电流很大,RLC越大U0越高,负载电流的平均值越大整流管导电时间越短iD的峰值电流越大。,一般选管时，取,三、电容滤波电路的特点,(1) 输出电压U0与时间常数RLC有关,RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大。,(3) 输出特性(外特性):,1.2U2,0.9U2,电阻负载 有电容滤波,电阻负载 无电容滤波,输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变。,电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。,18.2.2 LC滤波器,L-C 型滤波电路结构,适用于电流较大、要求输出电压脉动很小的
6、场合，用于高频时更为合适。,18.2.3 型滤波器,RC- 型滤波电路结构,R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，将使直流压降增加。 主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。,LC- 型滤波电路结构,滤波效果比LC滤波器更好，但整流二极管中的冲击电流较大。电感线圈体积大而笨重、成本高。,end,18.3.1 稳压管稳压电路,一、电路结构,18.3 直流稳压电源,二、工作原理,1. 电网电压波动,2. 负载波动,通过调节R上的压降来达到稳定输出电压Uo的目的。,三、稳压管稳压电路特点,优点：电路简单，元件少。,缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。,四、稳压管选择办法,五、限流
7、电阻 R 的选择原则,1.,2.,例：有一稳压管稳压电路，设RL由开路变为3k，整流滤波后电压u0=45V。若要求输出直流电压U0=12V，试选择稳压管DZ，并确定R的大小。,解：,选择稳压二极管的一般原则是,UZ=U0,IZmax=(1.53)IOmax,对本题有，输出电压 U0=12V,输出最大电流,查元件手册，选稳压管2CW60 ，有UZ=11.512.5V、IZ=519mA,电阻R的选择依据是什么？,电阻R的大小要保证稳压管工作在稳压状态,稳压管工作在稳压状态的条件是什么？,稳压管电流IZ满足：IZminIZIZmax,由电路结构有，,IR=IZ+IO,当RL开路时，,即IO=0，IZ
8、达最大值。据题意，有,IZIzmax=19(mA),而,即,IR=IZIzmax=19(mA),当RL=3k时，,即IOmax=12/3=4(mA)，IZ=IR-4(mA) 。据题意，有,IZIzmim=5(mA),即,IR=IZ+4 5+4=9(mA),所以,9IR19(mA),即,将数据代入，得R的取值范围为,1.74kR3.67k,稳压管稳压电路的特点:,电路结构简单,但负载变化受稳压管稳压条件的限制,输出电压不能调节.,采用串联型反馈式晶体管稳压电路,串联型稳压原理,通过改变R的大小，实现调压的目的,通过改变基极电流，实现调压的目的,接控制电路,18.3.3 串联型稳压电路,典型串联型
9、晶体管稳压电路,交流电源,降压变压,桥式整流,负载,电容滤波,稳压电路,设由于电源电压或负载变化使输出电压减小,稳压过程：,u0,uf,UB,IB,uCE,u0,控制电路,取样电路,基准电源,uf,uB,IB,IC,IC,电路结构,一、集成稳压电源简介,随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。,18.3.4 集成稳压电源,分类,注意：7800/7900系列型号后两位数字XX代表输出电压值。,三端集成稳压器实物照片,三端集成稳压器管脚排列,78系列输出正电压,79系列输出负电压,输入,输出,公共端,输入,输出,公共端,1.输出为固定正电压的电路,二、 应用电路,输出为固定正压时7800系列稳压器的基本接线图如图所示。,注意：输入与输出端之间的电压差不得低于3V！,2.输出正、负电压的电路,UXX: 为78XX固定输出电压 ，则 Uo=UXX+UZ,3.提高输出电压的电路,调节R2，即可改变输出电压。,设R=R1+R2+R3，则有,又设稳压器输出电压为UXX，则有,UXX=UO-U+,-（1）,-（2）,将（2）式代入（1）式，有,4. 输出电压可调式电路,end,
