18-直流稳压电源.PPTPPT推荐.ppt

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半波、全波、桥式和倍压整流；

单相和三相整流等。

分析时可把二极管当作理想元件处理：

二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

整流原理：

利用二极管的单向导电性,18.1.1单相半波整流电路,2.工作原理,u正半周，VaVb，二极管D导通；

3.工作波形,u负半周，VaVb，二极管D截止。

1.电路结构,动画,4.参数计算,

（1）整流电压平均值Uo,

（2）整流电流平均值Io,（3）流过每管电流平均值ID,（4）每管承受的最高反向电压UDRM,（5）变压器副边电流有效值I,5.整流二极管的选择,平均电流ID与最高反向电压UDRM是选择整流二极管的主要依据。

半波整流电路的优点：

结构简单，使用的元件少。

缺点：

只利用了电源的半个周期，所以电源利用率低，输出的直流成分比较低；

输出波形的脉动大；

变压器电流含有直流成分，容易饱和。

故半波整流只用在要求不高，输出电流较小的场合。

18.1.2单相桥式整流电路,2.工作原理,u正半周，VaVb，二极管D1、D3导通，D2、D4截止。

3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,18.1.2单相桥式整流电路,2.工作原理,3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,u正半周，VaVb，二极管1、3导通，2、4截止。

u负半周，VaVb，二极管2、4导通，1、3截止。

uD1uD3,4.参数计算,

（1）整流电压平均值Uo,

（2）整流电流平均值Io,（3）流过每管电流平均值ID,（4）每管承受的最高反向电压UDRM,（5）变压器副边电流有效值I,

（1）输出直流电压高；

（2）脉动较小；

（3）二极管承受的最大反向电压较低；

（4）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出直流引线。

减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。

桥式整流电路的优点：

解：

变压器副边电压有效值,例1：

单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。

流过每只二极管电流平均值,每只二极管承受的最高反向电压,整流电流的平均值,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5%10%，即取,U=1.1111122V,例1：

单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。

I=1.11Io=21.11=2.2A,变压器副边电流有效值,变压器容量S=UI=1222.2=207.8VA,变压器副边电压U122V,可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。

例2：

试分析图示桥式整流电路中的二极管D2或D4断开时负载电压的波形。

如果D2或D4接反，后果如何？

如果D2或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？

当D2或D4断开后电路为单相半波整流电路。

正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；

负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，uo=0。

如果D2或D4接反则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。

如果D2或D4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。

18.2滤波器,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。

滤波原理：

滤波电路利用储能元件电容两端的电压（或通过电感中的电流）不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

方法：

将电容与负载RL并联（或将电感与负载RL串联）。

18.2.1电容滤波器1.电路结构,2.工作原理,uuC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC增加，uo=uC。

uuC时，二极管截止，电容通过负载RL放电，uC按指数规律下降，uo=uC。

=uC,3.工作波形,二极管承受的最高反向电压为。

4.电容滤波电路的特点,（T电源电压的周期）,

（1）输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。

RLC越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo越大，波形越平滑。

近似估算取：

Uo=1.2U（桥式、全波）Uo=1.0U（半波）,当负载RL开路时，UO,为了得到比较平直的输出电压,

（2）外特性曲线,有电容滤波,1.4U,结论,采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。

因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。

（3）流过二极管的瞬时电流很大,选管时一般取：

IOM=2ID,RLC越大O越高，IO越大整流二极管导通时间越短iD的峰值电流越大。

例：

有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。

流过二极管的电流,二极管承受的最高反向电压,变压器副边电压的有效值,解：

1.选择整流二极管,可选用二极管2CP11,IOM=100mAURWM=50V,例：

有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。

取RLC=5T/2,已知RL=50,解：

2.选择滤波电容器,可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器,18.2.2电感电容滤波器,1.电路结构,2.滤波原理,对直流分量:

XL=0，L相当于短路,电压大部分降在RL上。

对谐波分量:

f越高,XL越大,电压大部分降在L上。

因此,在负载上得到比较平滑的直流电压,当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小,LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。

18.3直流稳压电源,稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。

稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。

理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。

实际上，它是内阻很小的电压源。

其内阻越小，稳压性能越好。

稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。

18.3.1稳压管稳压电路,2.工作原理,UO=UZIR=IO+IZ,RL（IO）IR,设UI一定，负载RL变化,UO（UZ）,IZ,1.电路,限流调压,稳压电路,18.3.1稳压管稳压电路,2.工作原理,UO=UZIR=IO+IZ,UIUZ,设负载RL一定，UI变化,IZ,IR,1.电路,3.参数的选择,

（1）UZ=UO

（2）IZM=（1.53）ICM（3）UI=（23）UO,（4）,为保证稳压管安全工作,为保证稳压管正常工作,适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。

18.3.2恒压源,由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。

反相输入恒压源,同相输入恒压源,改变RF即可调节恒压源的输出电压。