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1、第 12 章 直流稳压电源,成都大学工业制造学院,12.1 直流稳压电源的组成和功能12.2 整流电路12.3 滤波电路12.4 稳压电路12.5 集成稳压电源,目 录,直流稳压电源的作用：,从交流电源变换成平滑而稳定的直流电。,直流稳压电源广泛应用于：,1.工农业生产中,2.国防军事中,3.科学实验中,4.日常生活中,返回,12.1 直流稳压电源的组成和功能,一、组成,直流稳压电源由：变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。,返回,电源变压器将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。,滤波电路将脉动直流电压uR转变为较平滑的直流电压uF
2、。,稳压电路清除电网波动及负载变化的影响,保持输出直流电压U0的稳定。,二、功能,返回,12.2 整流电路,一、整流电路的任务,利用半导体单向导电元件把交流电压转变为脉动的直流电压。,二、整流电路的种类,整流电路有单相半波、单相全波、单相桥式全波和倍压整流；三相半波、三相桥式全波整流等多种电路。,返回,以下主要介绍小功率电源中常用的前三种整流电路。,1、单相半波整流电路,返回,(1)电路组成,D具有单向导电性的二极管；,u1、u2大小和方向都随时间变化的交流电。,当 u20时，二极管导通，则：uo=u2,且：iD=io=uo/RL,单向导通性,(2)工作原理,返回,但此时的uo，其电压、电流大
3、小还是随时间变化，因此，我们称其为脉动直流。,单相半波整流电路的输出uo为脉动直流，且为半波整流波形。,且：iD=io=0,单向导通性,返回,当 u20时，二极管截止，则：uo=0,(2)工作原理,单相半波整流电路输出电压波形：,单相半波整流电路输出电压平均值：,返回,单相半波整流电路中二极管的平均电流和输出电流：,单相半波整流电路中二极管上承受的最高反向电压：,返回,这种除去半周的整流方法叫做半波整流。半波整流是以“牺牲”一半交流为代价而换取整流效果的，电流利用率很低。一般很少采用。,变压器次级线圈中引出一个抽头，把次级线圈分成两个绕组。,2、单相全波整流电路,返回,(1)电路组成,D1、D
4、2具有单向导电性的二极管；,u1、u2大小和方向都随时间变化的交流电。,当u20,D1导通，D2截止；,单相全波整流电路输出uo为脉动直流，且为全波整流波形。,当u20,D2导通，D1截止。,(2)工作原理,返回,单相全波整流电路输出电压波形,单相全波整流电路输出电压平均值,单相全波整流电路输出电流平均值,返回,单相全波整流电路二极管上承受的最高反向电压：,单相全波整流电路中二极管的平均电流和输出电流：,返回,这种巧妙利用正负半周的方法称为全波整流，大大提高了整流效率。但全波整流电路，需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制作上带来很多的麻烦。另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大
5、反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。,3、单相桥式全波整流电路,返回,(1)电路组成,D1、D2、D3、D4具有单向导电性的二极管；,u1、u2大小和方向都随时间变化的交流电。,(2)工作原理,当 u20 时，二极管 D1、D3 导通。,返回,(2)工作原理,当 u20 时，二极管 D2、D4 导通。,返回,(3)波形,返回,单相桥式全波整流电路输出uo为脉动直流，且为全波整流波形。,单相桥式全波整流电路输出电压波形：,单相桥式整流电路输出电压平均值：,单相桥式全波整流电路输出电流平均值：,返回,单相桥式全波整流电路二极管上承受的最高反向电压：,单相桥式全波
6、整流电路中二极管的平均电流和输出电流(由于每个二极管只在半个周期内导通)：,返回,思考：,单相桥式全波整流 与 单相全波整流异同,变压器,二极管反向电压,输出电压波形,整流元件数量,二极管平均电流,输出电压平均值,无中心抽头,4,全波,有中心抽头,2,全波,实际应用中，单相桥式全波整流电路应用较多！,返回,单相桥式整流电路中的整流电桥可由四个单独整流二极管组成，也可直接用集成的整流桥块代替。,整流桥块,二极管桥,选择整流元件的主要指标：,1.平均整流电流,2.反向耐压,返回,整流桥实物照片,返回,返回,12.3 滤波电路,滤波的基本概念:,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
7、成分又有交流成份。滤波电路就是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,将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)，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。这一过程称为滤波。,返回,1、电容滤波电路,(1)单相半波整流电容滤波电路,返回,(2)单相桥式整流电容滤波电路,返回,半波整流滤波电路（C=100UF）波形图,整流二极管中的电流,滤波输出电压,返回,全波整流滤波电路（C=100UF）波形图,输出电压,二极管冲击电流,返回,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。,2、电感滤波,在桥式整流电路与负载间
8、串入一电感L就构成了电感滤波电路。,(1)电路结构,返回,(2)电感滤波原理,对直流分量(f=0):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XL上。因此,在输出端能够得到比较平滑的直流电压。,(3)电感滤波的特点,整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。,返回,3、LC型、型滤波,为了进一步改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一级RC滤波电路，或在电感滤波后面再接一电容。从而构成LC型或RC-、LC-型滤波电路，其性能及应用场合分别
9、与电容滤波和电感滤波相似。,返回,(1)L-C 型滤波电路结构,返回,(2)RC-型滤波电路结构,特点：,R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，将使直流压降增加。,主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。,返回,(3)LC-型滤波电路结构,特点：,滤波效果比LC滤波器更好，但整流二极管中的冲击电流较大。,电感线圈体积大而笨重、成本高。,返回,12.4 稳压电路,在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。,返回,稳压电路的主要作用：,为负载提供不随电源电压波动和负载波动影响的稳定的输出电压。,稳压管稳压电路,1、电路结构,返回,2、稳压管稳压
10、电路特点,优点：电路简单，元件少。,缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调，带负载 能力差，只能用作提供基准电源。,12.5 集成稳压电源,1、集成稳压电源简介,随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入端、输出端和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。,根据输出端电压是否可调可分为固定输出式和可变输出式两类。,返回,本节主要介绍常用的7800、7900系列固定输出式三端集成稳压器组件及其应用。,分类：,注意：7800/7900系列型号后两位数字XX代表输出电压值。,返回,三端集成稳压器实物照片,返回,三端集成稳压器管脚排列,78系列输出正电压,79系列输出负电压,输入端,输出端,公共端,输入端,输出端,公共端,返回,(1)输出为固定正电压的电路,2、应用电路,输出为固定正压时7800系列稳压器的基本接线图如图所示。,注意：输入与输出端之间的电压差不得低于3V！,返回,使用时，三端稳压器接在整流滤波电路之后。,(2)输出正、负电压的电路,返回,UXX:为78XX固定输出电压，则 Uo=UXX+UZ,(3)提高输出电压的电路,返回,(4)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7805组成的730V可调式稳压电源。,返回,第 12 章结 束,
