电工学简明教程(第二版)-秦增煌-第12章课件.ppt

1、第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源1第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源2第第章直流稳压电源章直流稳压电源功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源3 整流电路整流电路 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性第十二章

2、：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源4t uDO u 负半周，负半周，VaVb，二极，二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止 。uouD t tuD1uD3 ut U2U2U2 第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源94. 参数计算参数计算LLRURUI9 . 0oo o21DII UU2DRM o11. 1 d) sin(2122mIttII ) d( sin21ttU U0.9 oU第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源10 (1) 输出直流电压高；输出直流电压高； (2) 脉动较小；脉动较小； (3) 二极管承受的最大反向电压较低；二极管承受的最大反向电压较低； (4

3、) 电源变压器得到充分利用。电源变压器得到充分利用。 目前，半导体器件厂已将整流二极目前，半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，制成单相及三相整流管封装在一起，制成单相及三相整流桥模块，这些模块只有输入交流和输桥模块，这些模块只有输入交流和输出直流引线。减少接线，提高了可靠出直流引线。减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。性，使用起来非常方便。第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源11单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V，负载，负载电阻电阻 RL = 50 ，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，试求变压器的变比和容量

4、，并选择二极管。并选择二极管。V 1119 . 01009 . 0o UU A122121oD IIV 17212222DRM UU A250110Loo RUI 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压一般应高出压一般应高出 5%10%，即取，即取 U = 1.1 111 122 V第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源12例例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻，负载电阻 RL = 50 ，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。试求

5、变压器的变比和容量，并选择二极管。81122220 .K 变比变比 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A变压器副边电压变压器副边电压 U 122 V A1D IV 172DRM U 可选用二极管可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为300V。第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源13uo+_u+_RLD2D4 D1D3当当D2或或D4断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导通，负载导通，负

6、载中有电流中有电流过，负载电压过，负载电压uo o= =u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截止，负载截止，负载中无电流通中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压， uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oo第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源14 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流导通，电流经经D1、D4或或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因而造成电源短路，电流很大，因此变压器及此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。 则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D

7、3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源15 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。其中既有直流成份又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电滤波电路利用储能元件电容两端的电压压(或通过电感中的电流或通过电感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 滤掉整流滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。到平滑输出电压波形的目的。 方法：方法：将电容与负载

8、将电容与负载RL并联并联( (或将电感与负载或将电感与负载RL串串联联) )。第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源16 u uC时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。UU22DRM uoU2U2u tO tO第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源17RLD1D4D3D2ioC+ uo= uc +u 桥式整流滤波电路桥式整流滤波电路 电电路路组组成成tU0工作原理工作原理无

9、滤波电容时无滤波电容时有滤波电容时有滤波电容时tU0RLC 较大时较大时RLC 较小时较小时RLC 适中时适中时2029 . 0UU）（取取202 . 1 UU参数计算参数计算第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源1825)(3LTCR 一般取一般取(1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压UU2DRM 第十二章：直流稳压电源第十二章：

10、直流稳压电源19例例1： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA URWM =50V 第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源20 例例1：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源有一单相桥式整流滤波

11、电路，已知交流电源频率频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 200 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源21例例2： 整流滤波电路如图，负载整流滤波电路如图，负载RL=5k，开关，开关a闭合、闭合、b断

12、开时，直流电压表断开时，直流电压表 的读数为的读数为140V，求：，求： VabVARL+1. a闭合闭合,b断开断开, 求求 的读数。的读数。A2. a断开断开,b闭合闭合,求求 的读数。的读数。A3. ab均闭合，求均闭合，求 的读数。的读数。A解：解： 最初相当于最初相当于RL开路，开路，204 . 1 UUVU1002A=? 0A1. 2. 相当于整流电路相当于整流电路VUU909 . 020A=? 18mA3. 相当于滤波电路相当于滤波电路VUU1202 . 120A=? 24mA第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源22例例3：整流电路如图所示，如果直流电压表测的负载：整流电

13、路如图所示，如果直流电压表测的负载RL两端电两端电压分别为：压分别为：UL=20V；UL=29V；UL=8V；UL=25V；UL=19V。试分析这些数据，得出电路的工作状态及可能出现的故障原因。试分析这些数据，得出电路的工作状态及可能出现的故障原因。解解：（：（1）电容的选择是否合理，若）电容的选择是否合理，若C（35 5）T T2R2RL L，则，则输电电压输电电压U UL L= =（1.11.11.21.2）U U2 2； （2 2）结合前面分析过的整流滤波电路的）结合前面分析过的整流滤波电路的U U2 2与与U UL L的关系，的关系，判断电路的作用效果；判断电路的作用效果；第十二章：直

14、流稳压电源第十二章：直流稳压电源23测量电压测量电压V VU2与与UL的关系的关系电路的作用电路的作用可能的故障原因可能的故障原因UL=20UL=U2UL=29UL=1.45U2UL=8UL=0.40U2UL=25UL=1.25U2UL=19UL=0.95U2二极管短路电路二极管短路电路两个二极管短路两个二极管短路两个二极管开路两个二极管开路负载开路电路负载开路电路负载开路负载开路半波整流电路半波整流电路两个二极管断开、两个二极管断开、断开电容断开电容滤波整流电路滤波整流电路没有故障没有故障全波整流电路全波整流电路断开电容断开电容第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源24L uRLuo+

15、C 第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源25 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，但二滤波器更好，但二极管的冲击电流较极管的冲击电流较大。大。 比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小、成本低。成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源26第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源27直流稳压的基本概念直流稳压的基本概念一、什么叫稳压一、什么叫稳压1 1整流滤波后输出电压整流滤波后输出电压U UO O（整滤）（整滤）是不稳定的电压。是不稳定的电压。 (1)(1)交流电网电压本身就是不稳定的，允许有交流电网电压本身就

16、是不稳定的，允许有10%10%波波动动 (2)(2)整流器本身有内阻，负载（整流器本身有内阻，负载（I I0 0）变动）变动U UO O（整滤）（整滤）变变 (3)(3)温度变温度变整流滤波器参数变整流滤波器参数变U UO O（整滤）（整滤）变变2 2稳压是指在电网波动、负载（稳压是指在电网波动、负载（I I0 0）变化和温度变化）变化和温度变化时都能保持输出的直流电压恒定。时都能保持输出的直流电压恒定。第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源28UO = UZ IR = IO + IZUIUZIO IR (UR ）设设UI一定，负载一定，负载I0变化变化UO 基本不变基本不变 IR (I

17、RR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源29UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源30ZMOOIMmin IIRUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) UI = (2 3) UO(4) RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin第十二章：直流

18、稳压电源第十二章：直流稳压电源31单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1. 分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源32W7800系列稳压器外形系列稳压器外

19、形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源33 输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器） 不需要外接元件不需要外接元件 内部有过热保护内部有过热保护 内部有过流保护内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为输出电压容差为 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源34输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所

20、示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源3523220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源36 COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO= I2 + IC 当当 IO较小时，较小时，UR较小，较小，T截止截止 ，IC=0。COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+ R 可由功率管可由功率管 T的的UBE和稳压器的和稳压器的IOM确定确定, 即即R UBE /IOM 。第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源37Z211BO)(1URRRUU UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源38)V1(25112ORR.U 流过调整端电流流过调整端电流 100 A，在要求不高的场合它，在要求不高的场合它在在R2上的压降可以忽略上的压降可以忽略COCW117CiUi+_+_UO321 AdjR1R2240 1F0.1F第十二章：直流稳压电源第十二章：直流稳压电源39