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1、第九章稳压电路本讲稿第一页，共三十二页电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转转变为平滑的直流电压变为平滑的直流电压u4。稳稳压电路压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出保持输出电压电压uo的稳定。的稳定。9.1 直流稳
2、压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能本讲稿第二页，共三十二页整流电路的任务：整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电把交流电压转变为直流脉动的电压。压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。和倍压整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。9.2 单相整流电路单相整流电路本讲稿第三页，共三十二页9.2.1 单相半波整流电路的工作原理单相半波整流电路的工作原理u2 0 时，二极管导时，
3、二极管导通。通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正向忽略二极管正向压降：压降：uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2RLD4A输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLuoAB本讲稿第九页，共三十二页几种常见的硅整流桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+-+-本讲稿第十页，共三十二页9.2.4 整
4、流电路的主要参数整流电路的主要参数 1.整流输出电压平均值（整流输出电压平均值（Uo）全波整流时，负载电压全波整流时，负载电压 Uo的平均值为的平均值为:负载上的负载上的(平均平均)电流电流:一、整流输出电压的平均值与脉动系数一、整流输出电压的平均值与脉动系数整流输出电压的平均值整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数和输出电压的脉动系数S是衡量整是衡量整流电路性能的两个主要指标。流电路性能的两个主要指标。本讲稿第十一页，共三十二页 S定义：定义：整流输出电压的基波峰值整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值与平均值Uo之比。之比。2.脉动系数脉动系数用傅氏级数对全波整流的输出用傅氏级数对全
5、波整流的输出 uo 分解后可得分解后可得:本讲稿第十二页，共三十二页平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主是选择整流管的主要依据。要依据。例如：例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：二、平均电流与反向峰值电压二、平均电流与反向峰值电压本讲稿第十三页，共三十二页滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负
6、载 RL 并联，或电感并联，或电感与负载与负载RL串联。串联。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直流直流电压电压原理：原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或通过或通过电感电感中中的电流的电流)不能突变的特性不能突变的特性,滤掉整流电路输出滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。平滑输出电压波形的目的。9.3 滤波电路滤波电路本讲稿第十四页，共三十二页9.3.1 电容滤波电路电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示
7、。路如图所示。一、滤波原理一、滤波原理桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+本讲稿第十五页，共三十二页1.RL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电结束充电结束没有电容时没有电容时的输出波形的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+本讲稿第十六页，共三十二页2.RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot电容通过电容通过RL放电，在放电，在整流电路电压小于电整流电路电压小于电容电压时，
8、二极管截容电压时，二极管截止，整流电路不为电止，整流电路不为电容充电，容充电，uo会逐渐下会逐渐下降。降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+本讲稿第十七页，共三十二页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,Uo 和和S 也随之改变。也随之改变。如如:RL 愈小愈小(IL 越大越大),Uo下降多下降多,S 增大。增大。结论：结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较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。小且负载变动不大的场合。(3)输出特性输出特性(外特性外特性)uo电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U
9、20.9U20IL本讲稿第十八页，共三十二页9.3.2 电感滤波电感滤波电路结构电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成就构成了电感滤波电路。了电感滤波电路。电感滤波电路电感滤波电路u2u1RLLuo本讲稿第十九页，共三十二页一、滤波原理一、滤波原理对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，
10、输出平均电压约为：当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo本讲稿第二十页，共三十二页二、电感滤波的特点二、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比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合。的场合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。u2u1RLLuo本讲稿第二十一页，共三十二页*9.3.3 其他形式的滤波电路其他形式的滤波电路改善滤波特性的方法：改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：采取多级滤波。如：L-C 型滤波电路：型滤波电
11、路：在电感滤波后面再接一电容。在电感滤波后面再接一电容。RC 型滤波电路：型滤波电路：在电容滤波后再接一级在电容滤波后再接一级RC滤波电滤波电路。路。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。LC 型滤波电路：型滤波电路：在电容滤波后面再接在电容滤波后面再接L-C 型型滤波滤波电路。电路。本讲稿第二十二页，共三十二页uoRu2u1C1C2uo1RL一、一、RC 型滤波电路型滤波电路本讲稿第二十三页，共三十二页9.5.1 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路一、电路结构的一般形式一、电路结构的一般形式1.串联式直流稳压电路的基本形式串联式直流稳压电路
12、的基本形式负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变化量扩大（化量扩大（1+）倍。）倍。TUORL+UZUIiRiZiL实际上是射极输出器，实际上是射极输出器，Uo=UZ-UBE。但带负。但带负载的能力比稳压管强。载的能力比稳压管强。本讲稿第二十四页，共三十二页TUORL+UZUIiRiZiL串联式直流稳压电路的基本形式串联式直流稳压电路的基本形式两个主要缺点：两个主要缺点：(1)稳压效果不好。稳压效果不好。Uo=UZ UBE(2)输出电压不可调。输出电压不可调。改进的方法：改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。馈的
13、放大环节。本讲稿第二十五页，共三十二页1端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1239.6 集成稳压电路集成稳压电路本讲稿第二十六页，共三十二页注：注：型号后型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V、18V、24V等等。三端集成三端集成稳压器稳压器固定式固定式可调式可调式正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX9.6.2 集成稳压电源的分类集成稳压电源的分类
14、本讲稿第二十七页，共三十二页 一、输出为固定电压的电路一、输出为固定电压的电路9.6.2 应用电路应用电路输出为固定正压时的接法如图所示输出为固定正压时的接法如图所示。注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图CoW7800CIUI+_Uo1320.11 F1F本讲稿第二十八页，共三十二页二二、输出正负电压的电路、输出正负电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+_UO132+_CIW79XX13COCO2UO本讲稿第二十九页，共三十二页COW78XXCIUI+_+_UO13
15、2UXXUZRDZUXX:为为W78XX固定输出电压固定输出电压 UO=UXX+UZ三、提高输出电压的电路三、提高输出电压的电路本讲稿第三十页，共三十二页四、输出电压可调式电路四、输出电压可调式电路用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W7805组成的组成的730V可调式稳压电源。可调式稳压电源。W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 本讲稿第三十一页，共三十二页(UXX=5V)运算放大器作为电压跟随器使用运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源就借助于稳压器的它的电源就借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高,输出阻抗很低，可输出阻抗很低，可以克服稳压器受输出电流变化的影响。以克服稳压器受输出电流变化的影响。132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 W7805Uo1本讲稿第三十二页，共三十二页