《模拟电子技术》课件ch7直流稳压电源 .ppt

1、模块7 直流稳压电源 7.1 7.1 整流电路整流电路 7.2 7.2 滤波电路滤波电路 7.3 7.3 线性稳压电路线性稳压电路 7.4 7.4 开关型稳压电路开关型稳压电路 7.5 7.5 电池充电电路电池充电电路 7.1.3单相全波整流电路单相全波整流电路 7.1.1稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标 7.1.2单相半波整流电路单相半波整流电路 7.1.4单相桥式整流电路单相桥式整流电路 1.1.直流稳压电源系统的组成直流稳压电源系统的组成Otu1220 V电源电源变压器变压器+u1Otu2合适的合适的交流电压交流电压整流整流电路电路+u2Otu3单向单向脉动电压脉

2、动电压OtuI滤滤 波波稳压稳压电路电路+uIRL滤波滤波电路电路+u3Otu稳稳 压压7.1.17.1.1直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成2.2.直流稳压电源系统的主要技术指标直流稳压电源系统的主要技术指标7.1.17.1.1直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成（1）特性指标（2）质量指标稳压系数：0I0,TIIooUUUU输出电阻RO:0T0,iUIURooo纹波电压S：温度系数ST:0I0,UTUSoioT7.1.2 单相单相半波半波整流电路整流电路)sin(222tUu tO 2 3 u222U tO 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245.0U tO

3、2 3 iD=iO tO 2 3 uD22U 2RM2UU L2OD45.0RUII RL220 V+uu2iD+uD 7.1.3 单相全波整流电路单相全波整流电路工作原理：工作原理：变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当当u2正半周时，正半周时，D1导通，导通，D2截止。截止。当当u2负半周时，负半周时，D2导通，导通，D1截止。截止。u1u2aTbD1RLuoD2u2iou1+1.单相全波整流电压波形u2uouD1 t 2 3 4 0uD2u1u2aTbD1RLuoD2u2iou1+0 ：uD2=2u2 2.输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：Io=Uo/RL=0.9

4、U2/RL uo 2 0 tu1u2aTbD1RLuoD2u2iou1+222002211()2sin()2 20.9ooUu dtUtdtUU 3.二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：二极管上的平均电流：二极管承受的最高反向电压：uD 2 0 tu1u2aTbD1RLuoD2u2iou1+oDII21222UUDRMV3RLV4V2V1u1u2+uo ioRLV4V3V2V1+uo u2u17.1.4单相桥式整流电路单相桥式整流电路输入正半周输入正半周1.1.工作原理工作原理2.波形波形输入负半周输入负半周 tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD=

5、iO22U22UU2+uo 3.参数估算参数估算1)整流输出电压平均值整流输出电压平均值)(d)sin(21 0 OttUU 229.022UU 2)二极管平均电流二极管平均电流LOOD221RUII L245.0RU 3)二极管最大反向压二极管最大反向压2RM2UU to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD=iO22U22UU24.简化画法简化画法+uo RLio+u2 5.整流桥整流桥把四只二极管封装把四只二极管封装在一起称为整流桥在一起称为整流桥 io +uo=uc RLV1V4V3V2+u 7.2 滤波电路滤波电路7.2.17.2.1电容滤波电容滤

6、波V 导通时给导通时给 C 充电，充电，V 截止时截止时 C 向向 RL 放电放电；1.电路和工作原理电路和工作原理滤波后滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。的波形变得平缓，平均值提高。电容电容充电充电电容电容放电放电C2.波形及输出电压波形及输出电压2O2U U 当当 RL=时：时：O tuO 2 22U当当 RL 为有限值时：为有限值时：2O229.0UUU 通常取通常取 UO=1.2U2RC 越大越大 UO 越大越大2)53(LTCR RL=为获得良好滤波效果，一般取：为获得良好滤波效果，一般取：(T 为输入交流电压的周期为输入交流电压的周期)例例 7.1 单相桥式电容滤波整流，交

7、流电源频率单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f=50 Hz，负载电阻负载电阻 RL=40 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压 UO=20 V，选择，选择整流整流二极管二极管及及滤波电容。滤波电容。解解 1.选二极管选二极管V 172.1202.1O2 UU2RM2UU 选二极管应满足：选二极管应满足：IF (2 3)ID可选：可选：2CZ55C(IF =1 A，URM =100 V)或或 1 A、100 V 整流桥整流桥电流平均值：电流平均值：A0.2540 20212121LOOD RUII承受最高反压：承受最高反压：V 2422RM UU2.选滤波电容选滤波电容s 02.05011 f

8、Ts 04.024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C可选可选：1 000 F，耐压，耐压 50 V 的电解电容。的电解电容。7.2.27.2.2电感滤波电感滤波RLL+u2 整流后的输出电压：整流后的输出电压：直流分量直流分量被电感被电感 L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在 L 上上电感越大，滤波效果越好电感越大，滤波效果越好7.2.3 7.2.3 型滤波型滤波L C1RL+u2 C2C1、C2 对交流对交流容抗小容抗小L 对交流对交流感抗感抗很很大大负载电流小时负载电流小时LCCCLCCR(a)LC 滤波电路 (b)CLC 滤波电路 (c)CRC 滤波电路LC、CL

9、C型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRC型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。7.2.47.2.4倍压整流电路倍压整流电路 uou2u1_+_TrD1D2C2C1_+图7-8 二倍压整流电路+图7-9多倍压整流电路名 称 半波整流 全波整流电容滤波 桥式整流电容滤波 桥式整流电感滤波(空载)DRMU(二极管反向最大电压)(带载)(每管平均电流)OUOUDII2UI2UI2UI2U0.45U1 1.2U1 1.2U1 0.9U1 I2UI2UI2UI2U

10、ID 0.5ID 0.5ID 0.5ID表表7-1 7-1 各种整流滤波电路的比较各种整流滤波电路的比较稳压电路的作用稳压电路的作用:交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压7.3.1并联型并联型二极管管稳压电路二极管管稳压电路 7.3 线性稳压电路线性稳压电路 利用稳压二极管的反向击穿特性。利用稳压二极管的反向击穿特性。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。1.硅稳压管电路及工作原理硅稳压管电路及工作原理0UZUZIZuDiDIZminIZma

11、xUoUi UR(1)(1)当输入电压变化时如何稳压当输入电压变化时如何稳压根据电路图可知ZLR+=IIIoZIRIR=UUUUUI R 输入电压UI的增加，必然引起Uo的增加，即UZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使UR增加，从而使输出电压Uo减小。这一稳压过程可概括如下：这里Uo减小应理解为，由于输入电压UI的增加，在稳压二极管的调节下，使Uo的增加没有那么大而已。Uo还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。UIUoUZIZIRURUoUoUi UR 负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即UR增加，从而使UZ=Uo减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，UR减小，从而使输出电压Uo增

12、加。这一稳压过程可概括如下：ILIRURUZ（Uo）IZIRURUo(2)当电网没有变化，负载变化时的稳压原理当电网没有变化，负载变化时的稳压原理 UR Ui Uo 2.电路参数计算电路参数计算(1)稳压管型号的确定一般选用稳压管型号要看 UZ，IZM 和rZ。一般选取ZOUUZMOmax(1.5 3)IIrZRo,Ro为所要求的输出电阻(2)输入电压UI的确定一般选取IO(2 3)UU(3)稳压电阻的计算稳压电阻R的作用:显然R 的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的UR变化，就可达到足够的稳压效果。但R 的数值越大，就需要较大的输入电压UI值，损耗就要加大。稳压二极管的动态电阻越小，稳

13、压电阻R越大，稳压性能越好。将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。稳压电阻的计算如下稳压电阻的计算如下(1)当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳压电阻的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。即Im inZm axZ m inL m ax=UURII(2)当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即Im a xZm inZ m a xL m in=UURIIminmaxIOM(负载短路)时在 RS上产生的压降足以使TS

14、导通,TS对IA分流，从而使IB，Io减小，保护了调整管T。2.截流型 当发生短路时，通过保护电路使调整管截止，从而限制了短路电流，使之接近为零 11BESOSROSO12RUI RUI RURR(因为Rf较负载RL小得多)选取适当的R1，R2，当IoIoM时，uBESIOM时，Io增加，uBESuOM，则保护管TS导通，这时立即引起下列反馈过程：ICSIBIo UCE1 UoUR1(超过IoRS)ICS UBES 随着这一过程的快速进行，使电路的输出电压和输出电流都迅速的减小，使它们的值都近似为零，从而实现了截流的作用，这种保护法的优点是调整管的功耗很小。7.5 电池充电电路电池充电电路 7

15、.5.1最简单的电池充电电路 7.5.2 恒流充电电路 7.5.3具有限压功能的充电电路 1.直流稳压电源应包含整流、滤波和稳压三个部分。整流元件为二极管，滤波元件有电容和电感，滤波电容应与负载并联，滤波电感应与负载串联。滤波后的直流电压仍受到电网波动及负载变化的影响，为此要采取稳压措施。2.稳压电路主要有线性稳压电路和开关型稳压电路两种。小功率电源多用线性调整型稳压电路，其中三端集成稳压器由于使用方便，应用越来越广泛。大功率电源多采用开关型稳压电路，一般采用脉宽调制实现稳压。开关型稳压电路又分串联型和并联型，由于并联型开关稳压电路易实现多组电压输出和电源与负载间电气隔离，因而应用较广泛。本章小结本章小结