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1、第17章直流电源本讲稿第一页，共三十六页整流电路整流电路:交流电压变为脉动的直流电压。交流电压变为脉动的直流电压。滤波电路滤波电路:脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。脉动的直流电压转变为平滑的直流电压。稳压电路稳压电路:使输出电压稳定使输出电压稳定,不受电网波动及负载变化的不受电网波动及负载变化的影响。影响。直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成:17.1 17.1 二极管稳压电源二极管稳压电源本讲稿第二页，共三十六页17.1.1 整流电路1.1.单相半波整流电路单相半波整流电路整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。u1二极管导通二极管导通u2
2、 0时，二极管时，二极管D导通，导通，忽略二极管正向压降忽略二极管正向压降,u0=u2 u2 0 0 时时D D1 1,D,D3 3导通导通D D2 2,D,D4 4截止截止电流通路电流通路:由由A A经经D D1 1R RL LD D3 3B Bu u2 20 uC时，时，二极管二极管D仍然导通，仍然导通，uo=u2。u2正半周增加正半周增加时，二极管时，二极管D导通，忽略其导通压降，导通，忽略其导通压降，uo=u2；此时电容此时电容C充电，充电，uC=u2。本讲稿第十五页，共三十六页当当u2uC时，二极管时，二极管D截止，电容通过负载放电截止，电容通过负载放电,uo=uC。可见，电容滤波后
3、使可见，电容滤波后使u2的脉动程度降低，输出电压的的脉动程度降低，输出电压的平均值增大。平均值增大。单相半波整流、电容滤波电路：单相半波整流、电容滤波电路：1.1.电容滤波电容滤波本讲稿第十六页，共三十六页输出电压的平均值输出电压的平均值U0：半波滤波：半波滤波：全波滤波：全波滤波：u0t设设t t1 1时刻接时刻接通电源通电源t1u0tu2ttu2空载滤波：空载滤波：本讲稿第十七页，共三十六页一般取一般取(T:电源电压的周期电源电压的周期)电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(1)输出电压输出电压U0与时间常数与时间常数RLC有关有关RLC愈大愈大电容器放电愈慢电容器放电愈慢U0(平均值平均
4、值)愈大，愈大，输出特性输出特性(外特性外特性):uo电容滤波电容滤波1.4U20.9U20Io无电容滤波无电容滤波滤波电容选滤波电容选取原则取原则输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻RL或或C的变化而改变的变化而改变,U0也随之改变。也随之改变。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降愈多。下降愈多。本讲稿第十八页，共三十六页电容滤波电路适用于输出电压较高电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流负载电流较小且负载变动不大的场合。较小且负载变动不大的场合。(2)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大 RLC越大放电越慢越大放电越慢U0越高越高,负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大
5、整流管导电时间越短整流管导电时间越短iD的峰值电流越大的峰值电流越大故一般选管时，取故一般选管时，取结论结论u0t二极管导通，二极管导通，电容充电电容充电二极管截止，二极管截止，电容放电电容放电本讲稿第十九页，共三十六页2.电感滤波电感滤波 在桥式整流电路与负载间串入电感在桥式整流电路与负载间串入电感L，就构成了电就构成了电感滤波电路。感滤波电路。u2u1RLLu0 对于直流分量对于直流分量,L相当短路相当短路,输出电压大部分降在输出电压大部分降在RL上。上。对于高频分量，对于高频分量，XL增大增大,输出电压大部分降在输出电压大部分降在XL上。上。因此因此在在输出端可得到比较平滑的直流电压。输
6、出端可得到比较平滑的直流电压。本讲稿第二十页，共三十六页 当忽略电感线圈的直流当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约电阻时，输出平均电压约为：为：电感滤波的特点电感滤波的特点:整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，适用于低电压大电流较平坦，适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合。缺点的场合。缺点是电感铁芯笨重是电感铁芯笨重,体积大体积大,易引起电磁干扰。易引起电磁干扰。输出电压的平均值输出电压的平均值U0：u2u1RLLu0Uo=0.9U2本讲稿第二十一页，共三十六页3、复式滤波复式滤波为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法为了改善滤
7、波特性，可采取多级滤波的办法,如在如在电感滤波后面再接一电容，或在电容滤波后再接一级电感滤波后面再接一电容，或在电容滤波后再接一级RC滤波电路。从而构成滤波电路。从而构成L-C型滤波或型滤波或RC-型电路，其型电路，其输出电压更平滑。输出电压更平滑。L C滤波适用于负载电流大输出电压脉动滤波适用于负载电流大输出电压脉动很少的场合；很少的场合；RC-型滤波则较多用在小功率的电子设备中。型滤波则较多用在小功率的电子设备中。u0Ru2u1C1C2u0RLRC-滤波滤波本讲稿第二十二页，共三十六页 例例 整流滤波电路如图所示，负载电阻整流滤波电路如图所示，负载电阻 RL=100，电容，电容 C=100
8、F，变压器副边电压有效值，变压器副边电压有效值U2=10V，二极管为，二极管为理想元件，试求：输出电压理想元件，试求：输出电压 UO 和输出电流的平均值和输出电流的平均值IO，及二极管承受的最高反向电压及二极管承受的最高反向电压 URM。解：解：本讲稿第二十三页，共三十六页例例 整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容整流滤波电路如图所示，二极管是理想元件，电容C=500F，负载，负载电阻电阻RL=5k，开关，开关S1闭合、闭合、S2断开时，直流电压表断开时，直流电压表(V)(V)的读数为的读数为141.4V 141.4V，求，求(1)(1)开关开关S1闭合、闭合、S2断开时直流电流表的读
9、数断开时直流电流表的读数;(2);(2)开关开关S1断断开、开、S2闭合时，直流电流表的读数闭合时，直流电流表的读数;(3);(3)开关开关S1、S2均闭合时，直流电均闭合时，直流电流表的读数。流表的读数。(设电流表内阻为零，电压表内阻为无穷大设电流表内阻为零，电压表内阻为无穷大)。解：解：(1)开关开关S1闭合、闭合、S2断开时断开时:A 的读数为零。的读数为零。此时空载：此时空载：本讲稿第二十四页，共三十六页(2)开关开关S1断开、断开、S2闭合时，闭合时，(3)开关开关S1、S2均闭合时，均闭合时，A的读数为的读数为:A的读数为的读数为:返回V的读数为的读数为:V的读数为的读数为:本讲稿
10、第二十五页，共三十六页17.1.3 稳压电路1.1.稳压管稳压电路稳压管稳压电路C+LR0u+-C+LR+-0u0ut0ut电容滤波电路电容滤波电路 稳压管稳压管稳压电路稳压电路本讲稿第二十六页，共三十六页滤滤波波电电路路减减小小了了整整流流输输出出电电压压的的波波动动，可可以以得得到到波波动动较较小小的的直直流流输输出出电电压压。但但是是，如如果果输输入入交交流流电电源源电电压压发发生生波波动动，或或负负载载电电流流发发生生变变动动（这这种种情情况况经经常常出出现现），输输出出直直流流电电压压都都可可能能产产生生变变化化。如如何何保证在这些情况下，输出直流电压保持恒定，这就是稳压电路的功能。
11、保证在这些情况下，输出直流电压保持恒定，这就是稳压电路的功能。稳稳压压电电路路稳稳定定输输出出直直流流电电压压的的基基本本思思想想是是：在在输输出出直直流流电电压压的的电电路路中中设设置置一一个个吸吸收收波波动动成成分分的的元元件件（调调整整元元件件），当当市市电电或或负负载载波波动动时时，调调整整元元件件将将根根据据输输出出直直流流电电压压的的变变动动情情况况，确确定定调调整整方方向向和和大大小小，以以保保证证输输出出的的直直流流电压不发生变化。电压不发生变化。最最简简单单的的稳稳压压电电路路是是利利用用稳稳压压二二极极管管在在反反向向击击穿穿情情况况下下的的稳稳压压特特性性，将将负负载载并
12、并联联在在稳稳压压管管两两端端，只只要要保保证证稳稳压压管管处处于于反反向向击击穿穿稳稳压压状状态态又又不不损损坏坏，在负载两端就能够得到稳定的直流电压。在负载两端就能够得到稳定的直流电压。本讲稿第二十七页，共三十六页调整元件调整元件:R整整流流滤滤波波输输出出电电压压Ui被被分分成成两两部部分分：一一部部分分是是负负载载得得到到的的直直流流输出电压输出电压Uo，另一部分则是降在调整元件上的电压，另一部分则是降在调整元件上的电压IR稳压原理分析稳压原理分析:1）电源波动电源波动(负载不变负载不变)C+LR+-+-R+-IRR -=IRUUOO+=IIIRZO =IUUZOZ UO Ui电网电压
13、电网电压 基本不变基本不变本讲稿第二十八页，共三十六页2）负载变化负载变化(电网电压不变电网电压不变)OU IRR+=ZOIIIROI IZ =UUOZ+=IIIRZOIRR OU基本不变基本不变C+LR+-+-R+-电路特点：电路特点：a)稳压管要反接稳压管要反接b)串了串了R才有稳压作用。才有稳压作用。稳压管在稳压中起电流控制作用，使输出电压很小的变化，稳压管在稳压中起电流控制作用，使输出电压很小的变化，产生产生Iz很大的变化，并通过串联电阻很大的变化，并通过串联电阻R调压的作用达到稳压调压的作用达到稳压的作用。的作用。如如果果电电阻阻R取取值值太太小小，则则稳稳压压管管中中的的电电流流将
14、将可可能能太太大大而而损损坏坏器器件，所以，该电阻又称为限流电阻。件，所以，该电阻又称为限流电阻。本讲稿第二十九页，共三十六页2.串联型稳压电路串联型稳压电路稳压原理稍后自行分析。稳压原理稍后自行分析。调整管调整元件调整管调整元件放大作用放大作用本讲稿第三十页，共三十六页3.集成稳压电路集成稳压电路 最简单的集成稳压电路只有输入，输出和公共引出最简单的集成稳压电路只有输入，输出和公共引出端端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。常用的三端集成稳压器有常用的三端集成稳压器有W7800W7800、W7900 W7900系列系列，其，其内部是由串联型晶体管稳压电路组成。内部是由串联型晶体
15、管稳压电路组成。W78系列系列(输出正电压输出正电压)，W79系列系列(输出负电压输出负电压)典型电压值：典型电压值：5V、9V、12V、15V、18V、24V等。等。型号后型号后XX两位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值本讲稿第三十一页，共三十六页 1.1.输出固定正电压输出固定正电压应用电路：应用电路：注意：注意：输入与输出端之间的电压差不得低于输入与输出端之间的电压差不得低于3V！Ci:抵消输入较长抵消输入较长 导线的电感，防导线的电感，防 止自激振荡。止自激振荡。Co:稳定瞬时增减稳定瞬时增减 负载电流所引起负载电流所引起 的输出电压的波的输出电压的波 动。动。本讲稿第三十二页，
16、共三十六页 2.输出固定负电压输出固定负电压 3.同时输出正、负电压同时输出正、负电压注意：注意：1）79系列是系列是2脚输入，脚输入，1脚接地脚接地2）电容极性）电容极性本讲稿第三十三页，共三十六页 4.输出可调电压输出可调电压三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器输出电压的最大调节输出电压的最大调节范围为范围为1.2537V。本讲稿第三十四页，共三十六页【例【例17.317.3】用两个用两个W7815稳压器能否构成输出为稳压器能否构成输出为30V或或30V或或15V的直流稳压电路的直流稳压电路?220V1234+30V-30V+15V-15VW7815+W7815+W7815+本讲稿第三十五页，共三十六页 第17章结 束本讲稿第三十六页，共三十六页