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1、直流稳压电路(2)第1页，本讲稿共43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变为合适的交流变为合适的交流电压电压u2。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:将将u3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。稳压电路稳压电路: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,保保持输出电压持输出电压uo的稳定。的稳定。10.1 直流电源的组成和功能直流电源的组成和功能整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u
2、2u3u4uo第十章第十章第2页，本讲稿共43页10.2 整流电路整流电路一、半波整流电路一、半波整流电路二极管导通，忽略二二极管导通，忽略二极管正向压降，极管正向压降，uo=u2u1u2aTbDRLuo为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，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，反向电阻为无即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。穷大。二极管截止二极管截止,uo=0+io+u2 0 时时:u20 时时D1,D4导通导通D2,D3截止截止电流通路电流通路:a D1RLD4bu20 时时D2,D3导通导通D1,D4截止截止电流通路电流通路:b D2RLD4
3、a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D3D2D1D4RLuoabu2uo第二节第二节第10页，本讲稿共43页单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D3D2D1D4RLuoab整流输出电压平均值：整流输出电压平均值：Uo=0.9U2负载电流平均值负载电流平均值:Io=Uo/RL=0.9 U2/RL 二极管最大反向电压：二极管最大反向电压：u2uD2,uD3uD1,uD4uo第二节第二节二极管平均电流：二极管平均电流：ID=Io/2第11页，本讲稿共43页集成硅整流桥：集成硅整流桥：u2uo+-
4、+第二节第二节第12页，本讲稿共43页10.3 滤波电路滤波电路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载 RL 并联，并联，或或电感与负载电感与负载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RLLRLC第十章第十章第13页，本讲稿共43页一、一、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以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。析，其电路如图所示。1、电容滤波原理、电容滤波原理a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第三节第三节第14页，本讲稿共43页RL未接入时
5、未接入时(忽略整忽略整流电路内阻流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电容通电容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的输出波形没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc第三节第三节第15页，本讲稿共43页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)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形加入滤波电容加入滤波电容时的波形时的波形第三节第三节a第16页，本讲稿共43页uotu2上升，上升，u2大于电容大于电容上的电压上的电压uc，u2对电容对电容充电
6、，充电，uo=uc u2u2下降，下降，u2小于电容上的电压。小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。二极管承受反向电压而截止。电容电容C通过通过RL放电，放电，uc按指数按指数规律下降，时间常数规律下降，时间常数 =RL C第三节第三节第17页，本讲稿共43页u2tuot只有整流电路输只有整流电路输出电压大于出电压大于uc时，时，才有充电电流。才有充电电流。因此二极管中的因此二极管中的电流是脉冲波。电流是脉冲波。二极管中的电流二极管中的电流第三节第三节u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCa第18页，本讲稿共43页u2tuot电容充电时，电容充电时，电容电压滞后电容电压滞后于于u2。
7、RLC越小，输出越小，输出电压越低。电压越低。RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (考虑整流电路内阻考虑整流电路内阻)第三节第三节u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCa第19页，本讲稿共43页一般取：一般取：)53(TCRL=(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2 Io=Uo/RL2、电容滤波电路的特点、电容滤波电路的特点(a)输出电压输出电压 平均值平均值Uo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 Uo(平均值平均值)愈大愈大第三节第三节第20页，本讲稿共43页(b)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬
8、时电流很大RLC 越大越大 Uo越高越高负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大;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2、电容滤波电路的特点、电容滤波电路的特点(c)二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压第三节第三节第21页，本讲稿共43页10.4 稳压管稳压电路稳压管稳压电路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第十章第十章第22页，本讲稿共43页一、一、硅稳压二极管稳压电路稳压原理硅稳压二极管稳压电路稳压原理稳压二极管组成的稳压电路稳压二极管组
9、成的稳压电路第23页，本讲稿共43页一、一、硅稳压二极管稳压电路稳压原理硅稳压二极管稳压电路稳压原理 利利用用稳稳压压二二极极管管的的反向击穿特性。反向击穿特性。由由于于反反向向特特性性陡陡直直，较较大大的的电电流流变变化化，只只会会引引起起较较小小的的电电压压变变化。化。硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路第24页，本讲稿共43页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根据电路图可知输输入入电电压压UI的的增增加加，必必然然引引起起UO的的增增加加，即即UZ增增加加，从从而而使使IZ增增加加，IR增增加加，使使UR增增加加，从从而而使使输输出电压出电压UO减
10、小。减小。第四节第四节第25页，本讲稿共43页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稳压过程可概括如下：稳压过程可概括如下：这里这里UO减小应理解为，由于输入电压减小应理解为，由于输入电压UI的增加，的增加，在稳压二极管的调节下，使在稳压二极管的调节下，使UO的增加没有那么大而的增加没有那么大而已。已。UO还是要增加一点的，这是一个有差调节系还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。统。UIUOUZIZ UO UR IR第四节第四节第26页，本讲稿共43页2.2.当负载电流变化时如何稳压当负载电流变化时如何稳压负负载载电电流流IL的的增增加加，必必然然引引起起IR的的增增加加，
11、即即UR增增加加，从从而而使使UZ=UO减减小小，IZ减减小小。IZ的的减减小小必必然然使使IR减减小小，UR减减小小，从从而而使使输输出出电电压压UO增增加加。这这一一稳稳压压过过程程可可概括如下：概括如下：ILIRURUZ（UO）IZIRURUO第四节第四节第27页，本讲稿共43页二、稳压电阻的计算二、稳压电阻的计算第四节第四节稳压二极管稳压电路的稳压稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电的动态电阻有关，与稳压电阻阻R的阻值大小有关。的阻值大小有关。稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大越大，稳压
12、性能越好。稳压性能越好。第28页，本讲稿共43页稳压电阻稳压电阻R 的作用的作用显然显然R 的数值越大，较小的数值越大，较小IZ的变化就可引起足的变化就可引起足够大的够大的UR变化，就可达到足够的稳压效果。变化，就可达到足够的稳压效果。但但R 的数值越大，就需要较大的输入电压的数值越大，就需要较大的输入电压UI值，值，损耗就要加大。损耗就要加大。第四节第四节将稳压二极管电流的变将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，化转换为电压的变化，从而起到调节作用，同时从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。也是限流电阻。第29页，本讲稿共43页稳压电阻的计算稳压电阻的计算(1)(1)当当输输入入电电压压最
13、最小小，负负载载电电流流最最大大时时，流流过过稳稳压压二二极极管管的的电电流流最最小小。此此时时I IZ Z不不应应小小于于I IZminZmin，由由此此可可计计算算出出稳稳压压电电阻阻的的最最大大值值，实实际际选选用用的的稳压电阻应小于最大值。稳压电阻应小于最大值。第四节第四节即：即：第30页，本讲稿共43页(2)(2)当当输输入入电电压压最最大大，负负载载电电流流最最小小时时，流流过过稳稳压压二二极极管管的的电电流流最最大大。此此时时I IZ Z不不应应超超过过I IZmaxZmax，由由此此可计算出可计算出稳压电阻的最小值稳压电阻的最小值。第四节第四节稳压电阻的计算稳压电阻的计算即即:
14、第31页，本讲稿共43页 稳压二极管在使用时稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，能使它的功耗超过规定值，否则会造成损坏！否则会造成损坏！注意：注意：第四节第四节第32页，本讲稿共43页10.5 10.5 串联型稳压电路串联型稳压电路一、串联型稳压电路工作原理串联型稳压电路工作原理第十章第十章1、基本调整管电路、基本调整管电路当当UI（或（或RL）UO UEUB不变，不变，UBE IB(IE)UO晶体管的调节作用使晶体管的调节作用使UO稳定，称其为调整管。稳定，称其为调整管。第33页，本讲稿共43页（1 1）电路的构成：）电路的构成：调整管、放大
15、环节、比较环节、基准电压源调整管、放大环节、比较环节、基准电压源第五节第五节2、具有放大环节的串联型稳压电路、具有放大环节的串联型稳压电路第34页，本讲稿共43页（2 2）工作原理）工作原理a a输入电压变化时输入电压变化时UIUOUfUO1UCEUO实质：实质：电压负反馈电压负反馈第五节第五节第35页，本讲稿共43页b b负载电流变化时负载电流变化时ILUIUOUfUO1UCEUO第五节第五节第36页，本讲稿共43页(3)(3)输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算根据根据“虚短虚短”U-U+=UZ第五节第五节可见，调节可见，调节R2可以可以改变输出电压。改变输出电压。第37页，本讲稿
16、共43页二、二、三端集成稳压器三端集成稳压器常用的集成三端稳压器的类型常用的集成三端稳压器的类型 W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V第五节第五节第38页，本讲稿共43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系列稳压器外形及典型接线图系列稳压器外形及典型接线图123+_W7805UI+_U
17、o132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：输入与输出端输入与输出端之间的电压不得低于之间的电压不得低于3V！第五节第五节第39页，本讲稿共43页1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系列稳压器外形及典型接线图系列稳压器外形及典型接线图123+W7905UI+Uo231CI0.11 FCo1F-10V-5V第五节第五节第40页，本讲稿共43页输出正、负电压的稳压电路输出正、负电压的稳压电路第五节第五节第41页，本讲稿共43页IQR1R2输出电压可调的稳压电路输出电压可调的稳压电路I1I2第五节第五节第42页，本讲稿共43页end第五节第五节如何消除如何消除IQ的影响呢？的影响呢？第43页，本讲稿共43页