单相全波整流和滤波电路
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第7页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
3．复合滤波电路 （1）LC 滤波电路 电感与电容组成 LC 滤波器，可进一步减小输出电压的脉动程 度。
第8页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
（2）RC 滤波器 由于电感体积大，在输出电流不很大的场合，常用电阻代替 电感，组成 RC- 形滤波器。
第2页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
3．波形图 将4个二极管组合封装在一起， 制成单相桥式整流器，如图所示。
第3页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
二、滤波电路
1．电容滤波电路
第4页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
（1）工作原理 ① v2 为正半周，且 v2 > vC 时，VD1、VD3 管导通， v2 向 C 充电。 ② 直到 v2 < vC 时，VD1、 VD3 管截止，C 上电压通过负 载放电。 ③ 同理， v2 负半周 -v2 > vC 时，VD2、VD4 管导通， v2 向 C 充电。
④ 直到 -v2 < vC 时，VD2、VD4 管截止，C 上电压通过负载 放电。
⑤ 如此不断地充放电，维持着输出电压的锯齿状波动。
第5页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
（2）波形图
1.2
（3）输出电压
VO 1.2 V2
第6页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
2．电感滤波电路 在整流电路的输出端接上一个电感，利用其限制电流变化 的特点，能使通过整流管的电流平滑。电感滤波适用于负载电 流较大的场合。
二、开关电源的工作原理
1．工作原理 （1）开关调整管饱和导通时，有大电流通过，其饱和管压降 很小，因而管耗不大。
（2）调整管截止时，尽管管压降大，但通过电流很小，管耗 很小，所以它的调整效率高。
（3）控制电路的输出电压和来控制调整管的工作状态，使调 整管在饱和与截止两种状态之间反复转换，并根据电网电压及负 载电流的变动改变导通和截止的时间比，以达到即能稳压，又减 小调整管功耗的目的。
因调整元件 RP 与负载串联,故称为串联型稳压电路。
第10页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．实用电路
稳压原理：
VO增大(减小) IB减小(增大) IC减小(增大) VCE增大(减小) 限制VO变化
第11页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
二、串联调整型稳压电路
第12页/共28页
第17页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
解：（1）输出电压的可调范围
VOmax 3 VZ 18 V
VOmin
3 2
VZ
9V
因此输出电压的调节范围为 9 ~ 18 V。
（2） VImin VOmax VCES (18 2) V 20 V 考虑到电网电压波动为 10%，则取最小输入电压 VImin 为
第一节 单相全波整流和滤波电路
一、单相全波整流电路
1．电路组成
因为与电桥结构类似，故又称为桥式整流电路。
第1页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
2．工作原理
（1）v2 为正半周，如图（c） 所示，VD1、VD3 导通，VD2、 VD4 截止，RL 上产生压降 vO。
（2） v2 为负半周，如图 （d）所示，VD2、VD4 导通， VD1、VD3 截止， RL 上产生压 降 vO 。
第16页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
[例 7-1] 在图中，已知输入电压 VI = 20 V，基准电压 VZ = 6 V ，取样电阻 R1 = R2 = RP = 2 k，试求：（1）输出电压 VO 的可 调范围；（2）设调整管的饱和压降 VCES 约为 2 V，为使电路正常 工作，输入电压 VI 最小值应为多少？
78 系列三端稳压器输出固定的正电压，79 系列三端稳压器输 出固定的负电压。W317 是三端可调正输出集成稳压器。
第19页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
1．输出电压固定的稳压电路 图（a）输出固定的正电压；图（b）输出固定的负电压。一 般 VI > VO + 5V
第20页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
VO
1.25V(1
RP R
)
第22页/共28页
第三节 开关调整型直流稳压电 源
一、开关电源的基本组成
开关调整型直流稳压电源的调整管工作在开关状态，功率损耗 小，效率高；滤波电感、电容的参数和尺寸大大减小，已成为小型 化、轻量化、高效率的新型电源。
第23页/共28页
第三节 开关调整型直流稳压电源
VO V- VB IB IC VCE VO
若输出电压 VO 下降时，调整过程相反。
第15页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
5．输出电压的调节范围 稳压电路的输出电压 VO 为
VO [(R1 R2 Rp )/(Rp2 R2 )]VZ 输出电压的最大调节范围为 [(R1 R2 Rp )/(Rp R2 )]VZ ≤ VO ≤ [(R1 R2 Rp )/R2 ]VZ 稳压电路的最大输出电流取决于调整管的功率容量，若需要 进一步扩大输出电流，可采用功率容量更大的调整管且接成复合 调整管。
6．开关稳压电源是通过控制开关管的导通时间来使输出电压 稳定的。开关稳压电源具有体积小、效率高等优点，广泛应用于 广播电视、计算机、通信、航天和显示等设备中。
第27页/共28页
感谢您的欣赏！
第28页/共28页
第9页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电 路
一、串联调整型直流稳压电路的基本原理
1．工作原理 ① 输入电压 VI 增大，致使 VO 增大，增大 RP ，其上压降增大 ， VO 的增大也受到了限制。
② VI 不变， RL 增大时，输出电压亦将增大，此时增大 RP 使分压系数减小，就可以使 VO 的增大受到限制。
第二节 连续调整型直流稳压电路
第13页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
1．取样电路 由电阻 R1、 R2 、 RP 组成的分压器即为取样电路。
V-
R2 R1
RP2 R2 RP
VO
RP2 是电位器活动触点下方的电阻值。 取样电路的作用是产生反映输出电压 VO 变化的取样电压。
2．基准电压
第26页/共28页
5．三端集成稳压器广泛应用于稳压电路中，它具有体积小， 安装方便，工作可靠等优点。它有固定输出和可调输出、正电压 输出和负电压输出之分。W78 系列为固定正电压输出， W79 系列为固定负电压输出， W 17 为可调式正电压输出， W 37 为可调式负电压输出。使用时应注意稳压器的管脚排列差异。
第25页/共28页
本章小结
1．直流稳压电源由交流电网供电，经过整流、滤波和稳压三 个主要环节得到稳定的直流输出电压。
2．利用晶体二极管的单向导电性将交流电转换成脉动直流电 称为整流。
3．滤波是通过电容限制电压脉动或用电感限制电流脉动来实 现的。最常用的形式将电容和负载并联。
4．经过滤波后的直流电压较平滑，但仍不稳定，还要加稳压 环节。最简单的是稳压管稳压电路，最常用的是连续调整型稳压 电路，这种电路通过取样、比较和调整，可使输出电压即稳定又 可调节。为了提高转换效率，可以使调整管工作在开关状态，组 成开关调整型稳压电源。
VImin 20 V 1.1 22 V
第18页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
三、三端式集成直流稳压电源
定义：运用集成工艺，将串联型稳压电路的取样电路、基准 电压、比较放大电路、保护电路及调整管等全部制作在一块硅上， 引出输入、输出和公共三个端子，称为三端式集成稳压器。
优点：体积小、重量轻、可靠性高，而且安装、调试十分方 便。
第24页/共28页
第三节 开关调整型直流稳压电源
2．波形图
脉宽调制：开关工作
ห้องสมุดไป่ตู้
频率 f 固定不变，改变开关
的导通时间 ton，从而控制 输出电压的方式，称为脉
宽调制。
若 脉 冲 电 压 幅 度 为 Vm ， 则平均分量即输出直流电
压为
VO Vm (ton / T )
3．调整过程
若因某种原因引起 VO 升高，则通过取样、比较放大和控制电 路产生的控制电压使调整管导通 ton 减小，结果是阻止了 VO 升高， 反之亦然。
由稳压管 VZ 和电阻 R3 组成的稳压电路来提供一个基准电压 VZ ，它是稳定性较高的直流电压， VZ 作用在运放的同相输入端， V+ = VZ ，作为比较的基准。
第14页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．比较放大 比较放大环节由集成运放 A 组成。当输出电压 VO 发生变化时， V- 随之变化，而 V 固定不变，它们的差值由集成运放放大后产生 电压 VB 加到调整管的基极上。 4．调整管的稳压调整作用 VT2 为调整管，工作于放大区。 若输出电压 VO 升高时，稳压过程：
2．输出正、负压的稳压电路
图示电路可提供 5 V 电压的稳压电源。两个 24 V 的电源变 压器二次电压分别提供给两个格式整流器，两个 1000 F 电容器分 别为两个桥式整流电路的滤波电容。
第21页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．输出电压可调的稳压电路
CW317 的基准电压是 1.25 V。
第一节 单相全波整流和滤波电路
3．复合滤波电路 （1）LC 滤波电路 电感与电容组成 LC 滤波器，可进一步减小输出电压的脉动程 度。
第8页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
（2）RC 滤波器 由于电感体积大，在输出电流不很大的场合，常用电阻代替 电感，组成 RC- 形滤波器。
第2页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
3．波形图 将4个二极管组合封装在一起， 制成单相桥式整流器，如图所示。
第3页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
二、滤波电路
1．电容滤波电路
第4页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
（1）工作原理 ① v2 为正半周，且 v2 > vC 时，VD1、VD3 管导通， v2 向 C 充电。 ② 直到 v2 < vC 时，VD1、 VD3 管截止，C 上电压通过负 载放电。 ③ 同理， v2 负半周 -v2 > vC 时，VD2、VD4 管导通， v2 向 C 充电。
④ 直到 -v2 < vC 时，VD2、VD4 管截止，C 上电压通过负载 放电。
⑤ 如此不断地充放电，维持着输出电压的锯齿状波动。
第5页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
（2）波形图
1.2
（3）输出电压
VO 1.2 V2
第6页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
2．电感滤波电路 在整流电路的输出端接上一个电感，利用其限制电流变化 的特点，能使通过整流管的电流平滑。电感滤波适用于负载电 流较大的场合。
二、开关电源的工作原理
1．工作原理 （1）开关调整管饱和导通时，有大电流通过，其饱和管压降 很小，因而管耗不大。
（2）调整管截止时，尽管管压降大，但通过电流很小，管耗 很小，所以它的调整效率高。
（3）控制电路的输出电压和来控制调整管的工作状态，使调 整管在饱和与截止两种状态之间反复转换，并根据电网电压及负 载电流的变动改变导通和截止的时间比，以达到即能稳压，又减 小调整管功耗的目的。
因调整元件 RP 与负载串联,故称为串联型稳压电路。
第10页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．实用电路
稳压原理：
VO增大(减小) IB减小(增大) IC减小(增大) VCE增大(减小) 限制VO变化
第11页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
二、串联调整型稳压电路
第12页/共28页
第17页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
解：（1）输出电压的可调范围
VOmax 3 VZ 18 V
VOmin
3 2
VZ
9V
因此输出电压的调节范围为 9 ~ 18 V。
（2） VImin VOmax VCES (18 2) V 20 V 考虑到电网电压波动为 10%，则取最小输入电压 VImin 为
第一节 单相全波整流和滤波电路
一、单相全波整流电路
1．电路组成
因为与电桥结构类似，故又称为桥式整流电路。
第1页/共28页
第一节 单相全波整流和滤波电路
2．工作原理
（1）v2 为正半周，如图（c） 所示，VD1、VD3 导通，VD2、 VD4 截止，RL 上产生压降 vO。
（2） v2 为负半周，如图 （d）所示，VD2、VD4 导通， VD1、VD3 截止， RL 上产生压 降 vO 。
第16页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
[例 7-1] 在图中，已知输入电压 VI = 20 V，基准电压 VZ = 6 V ，取样电阻 R1 = R2 = RP = 2 k，试求：（1）输出电压 VO 的可 调范围；（2）设调整管的饱和压降 VCES 约为 2 V，为使电路正常 工作，输入电压 VI 最小值应为多少？
78 系列三端稳压器输出固定的正电压，79 系列三端稳压器输 出固定的负电压。W317 是三端可调正输出集成稳压器。
第19页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
1．输出电压固定的稳压电路 图（a）输出固定的正电压；图（b）输出固定的负电压。一 般 VI > VO + 5V
第20页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
VO
1.25V(1
RP R
)
第22页/共28页
第三节 开关调整型直流稳压电 源
一、开关电源的基本组成
开关调整型直流稳压电源的调整管工作在开关状态，功率损耗 小，效率高；滤波电感、电容的参数和尺寸大大减小，已成为小型 化、轻量化、高效率的新型电源。
第23页/共28页
第三节 开关调整型直流稳压电源
VO V- VB IB IC VCE VO
若输出电压 VO 下降时，调整过程相反。
第15页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
5．输出电压的调节范围 稳压电路的输出电压 VO 为
VO [(R1 R2 Rp )/(Rp2 R2 )]VZ 输出电压的最大调节范围为 [(R1 R2 Rp )/(Rp R2 )]VZ ≤ VO ≤ [(R1 R2 Rp )/R2 ]VZ 稳压电路的最大输出电流取决于调整管的功率容量，若需要 进一步扩大输出电流，可采用功率容量更大的调整管且接成复合 调整管。
6．开关稳压电源是通过控制开关管的导通时间来使输出电压 稳定的。开关稳压电源具有体积小、效率高等优点，广泛应用于 广播电视、计算机、通信、航天和显示等设备中。
第27页/共28页
感谢您的欣赏！
第28页/共28页
第9页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电 路
一、串联调整型直流稳压电路的基本原理
1．工作原理 ① 输入电压 VI 增大，致使 VO 增大，增大 RP ，其上压降增大 ， VO 的增大也受到了限制。
② VI 不变， RL 增大时，输出电压亦将增大，此时增大 RP 使分压系数减小，就可以使 VO 的增大受到限制。
第二节 连续调整型直流稳压电路
第13页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
1．取样电路 由电阻 R1、 R2 、 RP 组成的分压器即为取样电路。
V-
R2 R1
RP2 R2 RP
VO
RP2 是电位器活动触点下方的电阻值。 取样电路的作用是产生反映输出电压 VO 变化的取样电压。
2．基准电压
第26页/共28页
5．三端集成稳压器广泛应用于稳压电路中，它具有体积小， 安装方便，工作可靠等优点。它有固定输出和可调输出、正电压 输出和负电压输出之分。W78 系列为固定正电压输出， W79 系列为固定负电压输出， W 17 为可调式正电压输出， W 37 为可调式负电压输出。使用时应注意稳压器的管脚排列差异。
第25页/共28页
本章小结
1．直流稳压电源由交流电网供电，经过整流、滤波和稳压三 个主要环节得到稳定的直流输出电压。
2．利用晶体二极管的单向导电性将交流电转换成脉动直流电 称为整流。
3．滤波是通过电容限制电压脉动或用电感限制电流脉动来实 现的。最常用的形式将电容和负载并联。
4．经过滤波后的直流电压较平滑，但仍不稳定，还要加稳压 环节。最简单的是稳压管稳压电路，最常用的是连续调整型稳压 电路，这种电路通过取样、比较和调整，可使输出电压即稳定又 可调节。为了提高转换效率，可以使调整管工作在开关状态，组 成开关调整型稳压电源。
VImin 20 V 1.1 22 V
第18页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
三、三端式集成直流稳压电源
定义：运用集成工艺，将串联型稳压电路的取样电路、基准 电压、比较放大电路、保护电路及调整管等全部制作在一块硅上， 引出输入、输出和公共三个端子，称为三端式集成稳压器。
优点：体积小、重量轻、可靠性高，而且安装、调试十分方 便。
第24页/共28页
第三节 开关调整型直流稳压电源
2．波形图
脉宽调制：开关工作
ห้องสมุดไป่ตู้
频率 f 固定不变，改变开关
的导通时间 ton，从而控制 输出电压的方式，称为脉
宽调制。
若 脉 冲 电 压 幅 度 为 Vm ， 则平均分量即输出直流电
压为
VO Vm (ton / T )
3．调整过程
若因某种原因引起 VO 升高，则通过取样、比较放大和控制电 路产生的控制电压使调整管导通 ton 减小，结果是阻止了 VO 升高， 反之亦然。
由稳压管 VZ 和电阻 R3 组成的稳压电路来提供一个基准电压 VZ ，它是稳定性较高的直流电压， VZ 作用在运放的同相输入端， V+ = VZ ，作为比较的基准。
第14页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．比较放大 比较放大环节由集成运放 A 组成。当输出电压 VO 发生变化时， V- 随之变化，而 V 固定不变，它们的差值由集成运放放大后产生 电压 VB 加到调整管的基极上。 4．调整管的稳压调整作用 VT2 为调整管，工作于放大区。 若输出电压 VO 升高时，稳压过程：
2．输出正、负压的稳压电路
图示电路可提供 5 V 电压的稳压电源。两个 24 V 的电源变 压器二次电压分别提供给两个格式整流器，两个 1000 F 电容器分 别为两个桥式整流电路的滤波电容。
第21页/共28页
第二节 连续调整型直流稳压电路
3．输出电压可调的稳压电路
CW317 的基准电压是 1.25 V。