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1、,第三章 直流电源,u1,u2,u3,u4,uo,直流电源原理框图,直流电源至少包括变压、整流、滤波、稳压四个环节；,u2,u3,u4,uo,变压,整流,滤波,稳压,变压：变换电网电压,整流：交流电压变换为脉动电压,滤波：滤掉整流输出中的谐波成分，变为较平滑的直流电压,稳压：稳定输出电压使其基本不受电网电压或负载波动的影响,第一节 整 流 电 路,一、单相桥式整流电路,RL,uo,V1,V2,V3,V4,io,a,b,u2,u1,1、工作原理,u2,io,2,3,uo,1)、u2 正半周，V1、V3 导通，V2、V4 截止，io 方向为 a V1 RL V3 b;,2)、u2 负半周，V2、V
2、4 导通，V1、V3 截止，io 方向为 b V2 RL V4 a;,2、有关参数的计算,脉动电压uo的平均值,设u2=2 U2 sint,Uo=,1/2,0,2,uo d(t),=1/,0,2U2 sint d(t),=0.9 U2,脉动电流（负载电流）平均值,Io=,Uo,RL,=,0.9 U2,RL,二极管平均电流,ID=Io/2,二极管最高反向电压,UDRM=U2m=2 U2,变压器二次电压有效值,U2=Uo/0.9=1.11 Uo,变压器二次电流有效值,I2=U2/RL=1.11 Uo/RL=1.11 Io,在单相整流电路中（表3-1），单相桥式整流电路对电源变压器的利用率高，二极管
3、最大反向电压低，输出电压高，脉动程度小；因此，常用于小功率直流电源中；,例、交流电源电压为220V，负载电阻RL=50，现在要求使用单相 桥式整流电路输出 24V 直流电压驱动RL，则如何选二极管？变压器的变比和容量又如何？,1、二极管的选择 IF ID，URM UDRM,ID=0.5 IO=0.5(UO/RL)=240mA;,UDRM=2 U2=2(UO/0.9)1.1=41.4 V,二极管参数要求：IF 240mA，URM 41.4 V,查附录二：,2、变比与容量：K=U1/U2 S=U2 I2,U2=(UO/0.9)=27.1 V K=220/27.1 7.9,I2=1.11 IO 0.
4、53 A S=U2 I2=29.3V 0.53 A 15.53 VA,第二节 滤 波 电 路,一、电容滤波电路,RL,uo,V1,V2,V3,V4,io,a,b,u2,u1,1、工作原理,uo,未并联电容,C,uC,2,3,uC,并联电容后uo=uC,二极管电流 ID,ID,(1)电容选取：大小：=RLC（35）T/2 耐压：2 U2(开路电压最大值),(2)UO=1.2 U2,(3)IO=UO/RL,(4)ID=IO/2,(5)UDRM=2 U2,例、交流电源频率为50HZ，要求使用单相桥式整流滤波电路输出 30V 直流电压、300mA直流电流，则如何选整流、滤波元件？,1、整流二极管的选择
5、 IF ID，URM UDRM,ID=0.5 IO=150 mA;,UDRM=2 U2=2(UO/1.2)=35 V,二极管参数要求：IF 150 mA，URM 35 V,查附录二：,2、选择滤波电容,T=1/f=0.02 s,取=RLC=5 T/2=0.05 s,RL=UO/IO=100 C=/RL=5 10-4 F,耐压 2 U2=35 V,第三节 串联型稳压电 路,R1,R2,V3,R3,R4,RP,RL,Ui,Uo,UZ,V1,V2,串联型稳压电路由取样环节、基准电压、放大环节和调整环节四个部分组成；,取样环节：是由R3、R4、RP组成的分压器；通过RP调节采样电压U1；,U1,基准电
6、压：由V3、R2、RP组成；,放大环节：由 V2 构成的放大电路，对(U1-UZ)进行放大；,调整环节：由 V1 构成；根据放大环节的输出，借助本身C、E 间 电压的调整来相应调整UO，使其保持稳定；,稳压过程,UO变化,采样,UBE2,UBE1,UCE1,UO反向变化,例如,UO,UBE2,U1,IB2,IC2,UC2,UBE1,IC1,UCE1,UO,Uomin,R3+RP+R4,输出电压的调节范围（调节 RP 实现）,（1）Uomin：RP位于最上端,RP+R4,=,U1,=,UZ+UBE2,UZ,即,Uomin=,(UZ+UBE2),R3+RP+R4,RP+R4,（2）Uomax：RP
7、位于最下端,Uomax=,(UZ+UBE2),R3+RP+R4,R4,Uomax,R4,R3+RP+R4,=UZ+UBE2,放大环节由集成运放组成的串联稳压电路,R2,V3,R3,R4,RP,RL,Ui,Uo,UZ,V1,Uf,+,+,基本放大电路采用电压串联负反馈,稳压过程,UO变化,采样,U,UBE1,UCE1,UO反向变化,例如,UO,U,Uf,UB1,UBE1,IC1,UCE1,UO,第四节 集成稳压器,一、主要性能参数,二、常用集成稳压器,1、三端固定式集成稳压器,W78 系列：输出大小为 的固定正电压，,W79 系列：输出大小为 的固定负电压，,W78,C2,C1,0.1F,0.3
8、3F,Ui,Uo,1,3,2,W79,C2,C1,0.1F,0.33F,Ui,Uo,3,1,2,2、三端固定式集成稳压器应用电路举例,（1）基本应用,W7812,C2,C1,0.1F,0.33F,1,3,2,12V,整流滤波输出,（2）输出正负电压,W7812,C2,C1,0.1F,0.33F,Ui,1,3,2,W7912,C4,C3,0.1F,0.33F,3,1,2,+12V,12V,R2,（3）输出电压可调的稳压电路,W78,C2,C1,0.1F,0.33F,Ui,Uo,1,2,3,+,+,R3,R4,RL,R1,R2,U+=UO,R2,R1+R2,U3,U=UO U3,=UO,U23,R
9、3,R3+R4,根据虚断,根据虚短 U=U+,UO=,U23,(1+,R1,)(,R3,R3+R4,),=U2-=U3,3、三端输出电压可调式集成稳压器,W117、W217、W317：输入、输出 均为 正电压W137、W237、W337：输入、输出 均为 负电压,W317,3,2,Ui,UO,V1,V2,C1,C2,C3,R1,R2,240,输出电压调整范围,UO=UR1+UR2,UR1=U21=1.25 V,1,I1,UR2=（I1+U21/R1）R2,若忽略 I1,UO=1.25(1+),R2,R1,4、开关型集成稳压器,+,+,+,+,A,DV,基准电压,R2,R1,RL,UO,UT,M
10、,GV,UREF,UF,UF,Ui,VD,L,C,+,V,UB,UA,UT,UA,UE,UE,开 关 电 源 简 介,一、开关电源概述,1、特点：体积小、重量轻、变换效率高；2、应用：计算机、通讯设备、控制装置、家用电气等电子设备；,二、待解决的课题,1、实现PWM的软开关；2、如何确定变压器体积最小的开关频率；3、高耐压且容量大的平滑电容的微型化、平板化、长寿命化；4、开关电源的模块化；5、单片电源的实现；6、利用光进行功率的传送与变换；,三、开关电源的发展方向,1、输入电压通用；2、扩大电压输出范围；3、提高输入侧功率因数；4、要求附加备用电池；5、安全性要求：过压、过流保护和抗电磁干扰；
11、6、高频化、高可靠性、低噪声；,四、开关电源相关技术的发展,1、软开关技术；2、电源系统的管理与控制；3、CAD技术（设计、稳定性分析、仿真、可靠性预估）；4、高次谐波的抑制；a、在输入侧附加扼流线圈；b、正弦波谐振型开关电源，抑制高次谐波；,五、保护环节,1、过电流保护；（保护值为额定电流的110%130%）2、过电压保护；（保护值为额定电压的130%150%）保护措施：使开关电源停振，断开输出；3、欠压保护；4、过热保护；5、远程检测；,小 结,1、掌握单相桥式整流、滤波电路中电压、电流的计算方法以及 如何根据计算结果选择整流二极管和滤波电容；,单相桥式整流电路：,Uo=0.9 U2 Io
12、=Uo/RLID=Io/2 UDRM=2 U2U2=1.11 Uo I2=1.11 Io,单相桥式整流滤波电路：,Uo=1.2 U2 Io=Uo/RLID=Io/2 UDRM=2 U2I2=（1.1 3）Io,2、掌握串联型稳压电路的组成环节、稳压原理、输出电压调节 范围的计算方法；,3、掌握W7800、W7900系列集成稳压器的使用方法；会对相应电路进行分析、计算；,二极管的选择 IF ID，URM UDRM,选择滤波电容,=RLC=（35）T/2,耐压 2 U2,习 题 讲 解,RL,uo,V1,V2,V3,V4,io,a,b,u2,u1,UGB,习题3-2,u2,io,2,3,uo,UG
13、B,-UGB,UGB,1、u2正半周，当Va UGB时，V1、V3导通，io 输出如图，uo=uab=u2；,2、u2 负半周，当Vb UGB时，V2、V4导通，io 输出如图，uo=uba=-u2；,RL,uo,V1,V2,V3,V4,io,a,b,u2,u1,C,uC,习题3-8,uC,uo=uC,正常情况下：Uo=1.2 U2=24V；,断开电容C：Uo=0.9 U2=18V；,断开电阻RL：Uo=2 U2=28V；,一个二极管端开，C端开：单相半波整流、无滤波；Uo=0.45 U2=9V；,习题 3-12,1、U2=Ui/1.2=20V,2、RP 最下端：Uo=（U2+UBE）（R3+
14、RP+R4）/R4=18V RP 最上端：Uo=（U2+UBE）（R3+RP+R4）/(RP+R4)=9V,2、RP 最下端：计算得 Uo=24V;说明调整管V1已经饱和 则 Uomax=Ui-UCES1=24-2=22V,W7805,3,2,Ui,1,V3,UZ,+,+,R1,R1,2R1,2R1,Uo,求解Uo的表达式,Uo=2(u3-u2),u3=UZ,u2=UZ+U23=UZ+5,Uo=-10V,W7805,3,2,1,Ui,Uo,-,+,+,R1,R2,求输出电压Uo,R1+R2,U+=UO,R2,R1+R2,根据虚断,根据虚短 U=U+,UO=,U23,R1,UO=U+U23=U+U23,习题3-11 串联型稳压电路与并联型稳压电路的区别,习题3-15 提高集成稳压器输入、输出电压的方法；使用稳压二极管及相应的调整（限流）电阻；,习题3-14 采用运放做放大器的集成稳压电路,
