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1、(8-1),第8章 直流电源,(8-2),第8章 直流电源,8.1单相整流电路8.2 滤波电路8.3稳压电路8.4集成稳压电路8.5开关型稳压电路,(8-3),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,滤 波 电 路,稳 压 电 路,整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,直流电源的组成,(8-4),整流电路的任务：把交流电压转变为单向脉动的直流电压。,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。,为分析简单起见，把二极
2、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。,8.1 单相整流电路,(8-5),单相半波整流电路,u2 0 时，二极管导通。,忽略二极管正向压降：uo=u2,u20时，二极管截止,输出电流为0。,uo=0,1.电路及工作原理,(8-6),2.直流电压Uo和直流电流Io的计算,3.整流二极管的主要参数选择,二极管的最大反向工作电压,(8-7),4.输出电压脉动系数,将输出电压uo用傅里叶级数展开得,输出电压脉动系数S为基波峰值与输出电压平均值之比,输出电压脉动大,(8-8),单相桥式整流电路,桥式整流电路,u2正半周时电流通路,uo,1.电路及工作原理,+,_,u1,+,_
3、,+,_,(8-9),桥式整流电路,u2负半周时电流通路,(8-10),u20 时,D1,D3导通D2,D4截止电流通路:A D1RLD3B,u20 时,D2,D4导通D1,D3截止电流通路:B D2RLD4A,输出是脉动的直流电压！,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,(8-11),单相桥式整流电路波形图,2.直流电压Uo和直流电流Io的计算,3.整流二极管的主要参数选择,选管依据：,(8-12),4.输出电压脉动系数,将输出电压uo用傅里叶级数展开得,(8-13),几种常见的硅整流桥外形：,(8-14),滤波电路的结构特点:电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。,交流电压,脉动
4、直流电压,直流电压,原理：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。,8.2 滤波电路,(8-15),8.2.1 电容滤波电路,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,1.电路及工作原理,(8-16),1).RL未接入时(忽略整流电路内阻),充电结束,没有电容时的输出波形,(8-17),2).RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻),电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。,(8-18),只有整流电路输出电压大于uo时
5、，才有充电电流iD。因此整流电路的输出电流是脉冲波。,整流电路的输出电流iD,可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。,(8-19),电容充电时，电容电压滞后于u2。,RLC越小，输出电压越低。,3).RL接入（且RLC较大）时(考虑整流电路内阻),(8-20),(2)放电时间常数越大，放电越慢，输出脉动越小。,(3)RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,最好选用硅管，比锗管更耐冲击电流。,(1)输出电压 的脉动成分降低，平均值提高。,RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大,2.电容滤波电路的特点,(8-21),二极管的最大整流电流为：
6、,3.整流二极管主要参数的选择,二极管的最高反向电压为：,4.滤波电容的选择,应选电解电容，其耐压值应大于,(8-22),输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变,结论：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。,5.电容滤波电路的外特性,上图为负载电阻 RL 不变，C 变化时的外特性。,(8-23),其他形式的滤波电路,改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：,L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。,RC 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。,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：在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路。,
7、(8-24),1.电感滤波电路,(8-25),电感滤波电路波形图,(8-26),改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：,L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。,电阻 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。,性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。,电感 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路。,2.复合滤波电路,(8-27),稳压管,稳压电路,开关型,稳压电路,线性,稳压电路,常用稳压电路,(小功率设备),以下主要讨论线性稳压电路。,电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。,8.3
8、 稳压电路,(8-28),稳压电路的主要指标,1.稳压系数 Sr,稳压系数Sr反映电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。,2.输出电阻ro,输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。,(8-29),8.3.2 稳压管稳压电路,1.电路及工作原理,2).负载变化,1).电源电压变化,(8-30),2.指标计算,1).稳压系数,2).输出电阻rO,(8-31),3.元件参数的确定,a).UI最高,b).UI最低,1).限流电阻R的确定,(8-
9、32),2).稳压管参数的确定,(8-33),例稳压电路如图,已知：,解：(1),（1）选择限流电阻R。,（2）初选的稳压管是否合理？如不合理，应如何调整？,初选稳压管,的变化范围,矛盾,(8-34),例稳压电路如图,已知：,解：,（2）初选的稳压管不合理。,初选稳压管,的变化范围,选150、2W的碳膜电阻。,重选稳压管,(8-35),8.3.3 串联型稳压电路,1.串联型稳压电路的结构及工作原理,调整元件T：与负载串联，通过全部负载电流。,比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。,基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。,(8
10、-36),稳压原理,当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时,串联型稳压电路,(8-37),输出电压的调节范围,调整到最上端：,调整到最下端：,(8-38),影响稳压特性的主要因素,2.流过稳压管的电流随 UI 波动，使UZ 不稳定，降低了稳压精度。,1.电路对电网电压的波动抑制能力较差。例如：UIUC2 Uo,3.温度变化时，T2组成的放大电路产生零点漂移，输出电压的稳定度变差。,(8-39),改进措施,1.选用差动放大器或运放构成的放大器代替T2管构成的放大器，可以解决零点漂移的问题。,采用辅助电源作为比较放大部分的电源。3.调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。,(8-40),为使
11、电路正常工作，要求:,2.由运算放大器组成的串联型稳压电路,稳压原理,输出电压为：,(8-41),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，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。本节主要介绍常用的CW78系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。,8.4 集成稳压电路,(8-42),注：型号后XX两位数字代表输出电压值,输出电压额定电压值有:,5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。,
12、三端集成稳压器,集成稳压电源的分类,(8-43),1端:输入端2端:公共端3端:输出端,CW78系列稳压器外形,1端:公共端2端:输入端3端:输出端,CW79系列稳压器外形,三端集成稳压器,(8-44),集成三端稳压器的基本应用电路,1.输出为固定正压时的典型接法,注意：输入与输出端之间的电压不得低于3V！,(8-45),2.输出为固定负电压时的典型接法,注意：输入与输出端之间的电压不得低于3V！,CW79XX系列稳压器 典型接法,(8-46),3.输出正负电压的稳压电路,(8-47),IO:为CW78XX固定输出电流,8.4.2 扩大输出电流的电路,(8-48),U:为CW78XX固定输出电压,8.4.3 输出电压可调的电路,运放接成电压跟随器，其输出电压,(8-49),三端可调式集成稳压器（CW317),3端:输入端2端:输出端1端:调整端,CW317稳压器外形,(8-50),CW317内部基准电压U21=1.25V 调整端流出电流50,调整R2即可调Uo。,C起减小输出波纹作用。,三端可调式集成稳压器（CW317)典型接法,(8-51),第8章作业:8-5,8-6,8-8,
