电子技术直流稳压电源

•u
1
•u
2
•RL •u •0 • •2
•t
o
•b
•UDRM
• 二极管上的平均电 流：
•承受的最高反向电压:
•ID = IO •UDRM= •2•U•2
电子技术直流稳压电源
•2.单相全波整流电路
•+ •– •+ •–
•T•a
•D
1
•+
•u
•u•– •io •RL
1
•2•u+ •u
2 •– o
•b
•D
•uD2,uD3•uD1,uD4
•Io= Uo /RL =0.9 U2 /
RL
•二极管最大反向电压：•U•DRM•= •2••U二•2 极管平电子技均术直电流稳流压电源：ID=Io/2
•集成硅整流桥：
• •+ • •–
•~+~-
•
•u •–
2
•+ •u
•
o
电子技术直流稳压电源
•4. 整流电路的主要参数
•S •uo
3
•D •RL
•b
2
•RL未接入时(忽略整流电路内阻) •u
•设t1时刻 接通电源
2
•t1
•时没的有•输t电出容
•uo
•充电结束 •uc 波形
•整流电路为 电容充电
•t
电子技术直流稳压电源
•u •u
1
1
•D
•u 4
•D
2
•D1
•C
•S •uo
3
•D •RL
•b
2
•RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻) •u
2
o
•b •D
•uD
•二极管承受的最2高反向电压：
•0
•
•2
•t
•U•DRM•=•2 •2•U•2
电子技术直流稳压电源
•3. 单相桥式整流电路
•组成：由四个二极管组成桥路
•T
•D
•u1
•u2
3
•D
•D 1
•RL •uo
4
•D
2
•D •D
•u 1
2
2
•D •D
3
4
•R L •u •u
2 o
•u
o
电子技术直流稳压电源
• 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。
电子技术直流稳压电源
•2. 串联反馈式稳压电路
• (1)电路结构的一般形
式
•调整元件
•+ •T
•Uo • •
•U
I
•+ 基 比
•_ 准 电 压
较
•UR
3
•D •RL
•b
2
•RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻) •u
•电容充电时， 2
电容电压滞后
•t
于u2。
•u •RLC越小，输 o 出电压越低。
•t
电子技术直流稳压电源
•(2)电容滤波电路的特点
•(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关 •RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 •一般取•τ •=•R•L•C•••(5•-•10•)•T•(T:电源电压的周期)
•T1 •R
•R1
•T
2
•RW1 •RW2
•RW
•UZ
•UB
2
•R
2
•+
•RL •UO •_
•R3 、 T2比较放大 •R 、 UZ基准电压
电子技术直流稳压电源
•稳压原理
Байду номын сангаас
•+ •R3
•T1 •R
•R1
•UI
•UC2
•T
2
•_ •（UB1 ）
•RW1 •RW2
•RW
•UZ
•UB
2
•R
2
•+
•RL •UO •_
电子技术直流稳压电源
•单相半波整流电压波 形
•uD •T•a •D
•u
1
•u
2
•RL
•b
•u2
•0
•uo •u
o
•uD
•
•2
•3
•t •4
电子技术直流稳压电源
•输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： •uD
•T•a •D
•io •uo
•u
1
•u
2
•RL •u
o
•0 • •2
•t
•b
• • •U•o
2
•u
•t •加入滤波电容
o
•时的波形
•无滤波电容
•时的波形
•t 电子技术直流稳压电源
•u
o
•t
•u2上升， u2大于电容 •上的电压uc，u2对电容充电，
•uo= uc u2
•u2下降， u2小于电容上的电压。 •二极管承受反向电压而截止。 •电容C通过RL放电， uc按指数 •规律下降，时间常数 = RL C
电子技术直流稳压电源
•u •u
1
1
•D
•u 4
•D
2
•D1 •C
•S •uo
3
•D •RL
•b
2
•u
•只有整流电路输 2 出电压大于uc时， 才有充电电流。 因此二极管中的 •u 电流是脉冲波。 o
•t
•二极管中的 电流
•t
电子技术直流稳压电源
•u •u
1
1
•D
•u 4
•D
2
•D1 •C
•S •uo
•当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高
时
•Uo
•UB2
•UBE2=（UB2-UZ）
•Uo
•UC2 （UB1 ）
电子技术直流稳压电源
•(3) 输出电压的确定和调节范围
•+ •R3 •UI •_
•T1 •R
•R1
•T
2
•RW1 •RW2
•RW
•UZ
•UB
2
•R
2
•+
•RL •UO •_
•因为：•U•Z •+•U•BE•2•=•R•1•R••+W••R2•2•+••+R••R2•W •U•O
• 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。
电子技术直流稳压电源
•整流电路的任 务：• •整流电路分类：
把交流电压转变 为直流脉动的电 压。
•单相 •三相
•半波 •全波
•本课主要介绍：
•桥式
•倍压整 流
•二极管 •可控硅
•单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整 流
电子技术直流稳压电源
•L
•u1
•u2
•RL •uo
电子技术直流稳压电源
• 电感滤波原 理
•u1
•u2
•L •RL •uo
•对直流分量: XL=0 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，在输出端得到比较平滑的直流电压。
•当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压
•a
•D
•u 3
•D
2
•D1
•RL •u
o
4 •D
•b
2
•u
2
•u2>0 时
•u2<0 时
•D1,D4导通 •D2,D3截止 •电流通路:
•D2,D3导通 •D1,D4截止 •电流通路:
•a D1 •b D2 •RLD4b •RLD4a
•整流输出电压平均值：
•uo
••负载电U流o=0平.9均U2值:
为深度串联电压负反馈，故称之为： • 串联反馈式稳压电路。
比 较 放
•若因输入电压变化或负载变化而使 大
•R3 •UB1
•+UI
•Uo
•RL
UO加大,比较放大电路使UB1变小,从而
使UO降低.
电子技术直流稳压电源
•(2)一种实际的串联式稳压电源 •T1调整管 •R1 、 RW 、R2采样电阻
•+ •R3 •UI •_
•(1)整流输出电压的平均值
•uo
•t
•负载电压 Uo的平均值为:
•0 • •2
• •U•o
•=
•1 •2•π
•2•π •0
•u•o•d••(•t•)
•负载上的(平均)电流:
•I•o •=
•U•o •R•L
电子技术直流稳压电源
•2. 脉动系数Ｓ
•uo
•t •0 • •2
•
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与
放 大
•FU
取 样
•–
O
•+ •RL •UO
•–
•串联式稳压电路的组成：
•（1）基准电压；
（2）比较放大；
•（3）输出电压取样电路；（4）调整元件
电子技术直流稳压电源
•调整元件
•+
•T1
•+
• •Uo • •
•U
I
•+ 基 比
•_ 准 电 压
较
•UR
放 大
•FU
取 样
•–
O
•RL •UO •–
• 因调整管与负载接成射极输出器形式，
2
•原理：
•变压器副边中心抽头， •感应出两个相等的电压u2
•当u2正半周时， D1导通， •D2截止。 •当u2负半周时， D2导通， •D1截止。
电子技术直流稳压电源
•单相全波整流电压波
形
•T•a
•D
1
•+
•u
•u•– •io •R•L+
1
•2u•+ •u
•u2
•0
•uo
2 •– o
•b •D
•1
•
•• •0
•2•U•2•sin •td••(••t)
•=•2
•2•U•2
•
•=•0•.•9•U•2
•Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
电子技术直流稳压电源
•二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
•T•a
•D
1
•u
1
•u •io •RL
2
•u •u
•二极管上的平均电流：
•I•D •=••12•I•o
•效率较高， 目前用的也 比较多，但 因学时有限， 这里不做介 绍。
电子技术直流稳压电源
•1. 稳压电路的主要性能指标
•(1)稳压系数 S（越小越好）
• 稳压系数S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 （越小越好）
•C •R
L
•R
L
电子技术直流稳压电源
•1. 电容滤波电路
•(1)电容滤波原理
• 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。
•a
•u •u
1
1
•D
•u 4
•D
2
•D1
•C
•S •uo
3
•D •RL
•b
2
•桥式整流电容滤波电路
电子技术直流稳压电源
•a
•u •u
1
1
•D
•u 4
•D
2
•D1 •C
ID 是负载平均电流的一半。
•I•D •=••12•I•o
•（选购时：二极管额定电流 2ID)
• 二极管截止时两端承受的最大反向电压：
•（选购时：最大反向电压 2URM)
电子技术直流稳压电源
•三、滤波电 路
•交流 •整流
•脉动
•滤波 •直流
•电压
•直流电压
•电压
•
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L 联。
Uo平均值之比。S越小越好。
•用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
•基波
•基波峰值
•输出电压平均值 电子技术直流稳压电源
•(3)二极管平均电流与反向峰值电压
•平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管 的主要依据。
•例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半
周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流
•二、单相整流电路
•1.单相半波整流电路
•+ •–
•u
1
•T•a •+ •u
2
•D •io •RL
•u2 >0 时:
•二极管导通，忽略二 极管正向压降，
•u
o•
uo=u2
•–
•b
•u2<0时:
•二极管截止, uo=0
•为分析简单起见，把二极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。
•近似估算: Uo=1.2U2
Io= Uo/RL
•(b) 流过二极管瞬时电流很大
•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 •(c) 二极管承受的最高反向电压
电子技术直流稳压电源
•2. 电感滤波电路
•
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串
入一电感L就构成了电感滤波电路。
•uD1
•忽略二极管正2向压降
•uD2 •0 ~ ：
•uD2 = 2u2
•
•2
•3
•t •4
电子技术直流稳压电源
•输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：
•T•a
•D
1
•u
•u •io •RL
•uo
1
2
•t
•u •u
•0 • •2
2
o
•b
•D
• • •U•o •=••1
••0••u•o•d2••(•t•)•=
电子技术直流稳压电源
2020/11/27
电子技术直流稳压电源
• 一、直流稳压电源的组成和功能
• • •
•u
1
•u
整 流
•u
2
电3
滤 波
•u
电4
稳 压 •u 电o
路
路
路
• 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u3。
• 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。
•= •1
•2•
••02••u•o•d••(•t•)•=
•1
•2•
•• •0
•2•U•2•sin •td••(••t)
•=
•2•U•2
•
•=•0••.45•U•2
•Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
电子技术直流稳压电源
•二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
•uD
•T•a •D
•io •uD
•交流 •整流 •脉动 •滤波 •有波纹的 •稳压 •直流
•电压
•直流电压
•直流电压
•电压
电子技术直流稳压电源
•稳压电源类型:
•常用稳压电路 •(小功率设备)
•稳压管 •稳压电路
•线性 •稳压电路
•开关型 •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。
•以下主要讨 论线性稳压 电路。
•u2正半周时电流通路
•+
•T
•D
•u1
•u2
3
•D
•D 1
4
•D
2
•–
•RL •uo
•D1 、D4导通， D2、D3截止
电子技术直流稳压电源
•u2负半周时电流通路
•T•-
•D
•u1
•u2
3
•D
•D 1
4
•D
2
•+
•RL
•u0
•D2、D3 导通， D1 、D4截止
电子技术直流稳压电源
•单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
•( •) •所以：•U•O
•=•R•1 •+•R•2 •+•R•W •R•W•2 •+•R•2
约为： •Uo=0.9U2
电子技术直流稳压电源
•3. RC – 型滤波器
•改善滤波特性的方法：采取多级滤波 •RC – 型滤波器 •R
•u1
•u2
•uo1´
•C1
•C2
•R •uo
L
•将RC – 型滤波器中的电阻换为电感，
变为LC – 型滤波器
电子技术直流稳压电源
•四、稳压电路
•稳压电路的作用: