第4章 直流稳压电源[31页]
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第4章 直流稳压电源
电路结构 主要技术指标 整流电路 滤波电路 稳压电路
0
第4章 直流稳压电源
4.1 直流稳压电源的结构与主要指标
电路结构 主要技术指标
1
第4章 直流稳压电源
一. 电路结构
t
t
t
t
t
~ 220V
50Hz
电源变压器
整流电路
滤波电路
稳压电路
图4-1 直流稳压电源的结构框图
14
第4章 直流稳压电源
负载RL开路
电容器C开路
电容器C开路 1路二极管开路
4.3 稳压电路
线性稳压电路
稳压二极管稳压电路 三端集成稳压器
开关型稳压电路
转换效率最高
15
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
一、稳压二极管稳压电路
电路结构与工作原理
+ 220V 50Hz
-
a
D4 + u22 -
RL 上的电压总是“正”的
7
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
桥式整流电路
电路参数
a
u2
+
D4
D1
220V 50Hz
+ u22
-
-
D3
D2
b
（a）电路结构
io
+
0wenku.baidu.com
t
RL
uo uo
- UO
0
2
t
（b）工作波形
图4-3 单相桥式整流电路
输出电压与电流平均值（直流成分）
UO
2
2
U
2
0.9U2
IO
内容自学
3
第4章 直流稳压电源
二. 主要技术指标
性能指标：质量
电压调整率Su 稳压系数Sr 输出电阻ro 纹波抑制比SPP 脉动系数S
温度系数ST 转换效率η
类似 内
容
自 类似 学
4
第4章 直流稳压电源
4.2 整流与滤波电路
整流电路 滤波电路
5
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
io
+
0
t
RL
uo uo
- UO
0
2
t
（b）工作波形
图4-3 单相桥式整流电路
ID
IO 2
UO 2RL
0.45U2 RL
二极管最大反向电压 URm 2U2
允许电网电压有± 10%的波动
最大整流电流 最高反向工作电压
IF
1.1
0.45U2 RL
UR 1.1 2U2
9
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
电容器容量和耐压
T RLC (3 ~ 5) 2
C (3 ~ 5)T 2RL
UCR 1.1 2U2
13
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
带电容滤波的桥式整流电路分析举例
自学
UO 14V UO 14V 2U2
UO 9V UO 9V 0.9U2
UO 4.5V
UO
4.5V
0.9U2 2
稳压系数
Sr
UO U I
/ UO / UI
100%
rz R rz
•U I UZ
100%
输出电阻 ro R / /rz
rz为稳压管反向击穿后的交流电阻
17
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
一、稳压二极管稳压电路
器件选择
稳压管反向击穿
R
RL RL
U
I
UZ
UO
稳压管安全、稳定工作
±5、±6、±9、±12、±15、±18、±24V
电流
Lxx： 0.1A Mxx： 0.5A
W79L05
x x： 1.5A Txx： 3A Hxx： 5A
输出电压：-5V 输出电流 ：0.1A
Pxx： 10A
19
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
二、三端集成稳压器
固定输出电压的三端集成稳压器
D3
R
D1
+ IR IZ
+
C
UI
DZ
D2
-
b
图4-6 稳压二极管稳压电路
IO +
UZ RL UO
-
思考
R起什么作用？ 稳压二极管为什么反向连接？
16
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
一、稳压二极管稳压电路
电路参数
电压调整率
Su
UO / UO U I
100%
rz UO (R
rz )
100%
UImax UZ
R UImin UZ
IZ max UZ / RLmax
IZ min UZ / RL min
输入电压 UI (2 ~ 3)UO
18
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
二、三端集成稳压器
固定输出电压的三端集成稳压器
系列
正压系列 W78xx，负压系列 W79xx
电压xx:
常用滤波电路
L
+ C
+ C
R
+ C1
+ C2
（a）电容滤波
（b）LC滤波 图4-4 常用滤波电路
（c） 型滤波
10
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
带电容滤波的桥式整流电路
电路结构与工作原理
+ 220V 50Hz
-
a
D4 + u22 -
D3
b
D1 +
C D2
（a）电路结构
io +
uo
b
d
UO RL uo
变压：将220V的电网电压变换为低压 整流：将交流电压变换为单向脉动电压 滤波：将单向脉动电压变换为平滑电压 稳压：稳定输出直流电压
2
第4章 直流稳压电源
二. 主要技术指标
特性指标：固有特性
额定输入电压及其变化范围 额定输出电压及其调节范围 额定输出电流范围 最大输入电压 最大输出电流
UO RL
0.9U2 RL
半波减半
脉动系数
S Uo1m 4 2U2 / 3 2 0.67 UO 2 2U2 / 3
思考：半波减小或增大？
8
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
桥式整流电路
整流二极管选择
二极管平均电流
a
u2
+
D4
D1
220V 50Hz
+ u22
-
-
D3
D2
b
（a）电路结构
a
c
e
0
2 t
D1D3 D1~D4 D2D4 导通 截止 导通
(b)工作波形
图4-5 带电容滤波的单相桥式整流电路
11
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
RLC
(3
~
5)
T 2
带电容滤波的桥式整流电路
UO
电路参数
UO 1.2U2
输出直流电压与电流
IO
UO RL
1.2U2 RL
T 2U2 (1 4RLC )
IO
UO RL
(1
T )
4RLC
2U 2 RL
脉动系数
S Uo1m UO
2U2T
4RLC
T
2U 2
(1
T 4RLC
)
4RLC T
S 0.110% 思考：空载时参数
12
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
带电容滤波的桥式整流电路
器件选择
二极管最大整流电流与最高反向电压
IF (2 ~ 3)IO UR 1.1 2U2
半波整流电路 全波整流电路 桥式整流电路
6
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
桥式整流电路
电路结构与原理
a
u2
+
D4
D1
220V 50Hz
+ u22
-
-
D3
D2
b
（a）电路结构
io
+
0
t
RL
uo uo
- UO
0
2
t
（b）工作波形
图4-3 单相桥式整流电路
u2正半周电流通路：a → D1→ RL → D3 → b u2负半周电流通路：b → D2 → RL→ D4 → a
电路结构 主要技术指标 整流电路 滤波电路 稳压电路
0
第4章 直流稳压电源
4.1 直流稳压电源的结构与主要指标
电路结构 主要技术指标
1
第4章 直流稳压电源
一. 电路结构
t
t
t
t
t
~ 220V
50Hz
电源变压器
整流电路
滤波电路
稳压电路
图4-1 直流稳压电源的结构框图
14
第4章 直流稳压电源
负载RL开路
电容器C开路
电容器C开路 1路二极管开路
4.3 稳压电路
线性稳压电路
稳压二极管稳压电路 三端集成稳压器
开关型稳压电路
转换效率最高
15
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
一、稳压二极管稳压电路
电路结构与工作原理
+ 220V 50Hz
-
a
D4 + u22 -
RL 上的电压总是“正”的
7
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
桥式整流电路
电路参数
a
u2
+
D4
D1
220V 50Hz
+ u22
-
-
D3
D2
b
（a）电路结构
io
+
0wenku.baidu.com
t
RL
uo uo
- UO
0
2
t
（b）工作波形
图4-3 单相桥式整流电路
输出电压与电流平均值（直流成分）
UO
2
2
U
2
0.9U2
IO
内容自学
3
第4章 直流稳压电源
二. 主要技术指标
性能指标：质量
电压调整率Su 稳压系数Sr 输出电阻ro 纹波抑制比SPP 脉动系数S
温度系数ST 转换效率η
类似 内
容
自 类似 学
4
第4章 直流稳压电源
4.2 整流与滤波电路
整流电路 滤波电路
5
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
io
+
0
t
RL
uo uo
- UO
0
2
t
（b）工作波形
图4-3 单相桥式整流电路
ID
IO 2
UO 2RL
0.45U2 RL
二极管最大反向电压 URm 2U2
允许电网电压有± 10%的波动
最大整流电流 最高反向工作电压
IF
1.1
0.45U2 RL
UR 1.1 2U2
9
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
电容器容量和耐压
T RLC (3 ~ 5) 2
C (3 ~ 5)T 2RL
UCR 1.1 2U2
13
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
带电容滤波的桥式整流电路分析举例
自学
UO 14V UO 14V 2U2
UO 9V UO 9V 0.9U2
UO 4.5V
UO
4.5V
0.9U2 2
稳压系数
Sr
UO U I
/ UO / UI
100%
rz R rz
•U I UZ
100%
输出电阻 ro R / /rz
rz为稳压管反向击穿后的交流电阻
17
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
一、稳压二极管稳压电路
器件选择
稳压管反向击穿
R
RL RL
U
I
UZ
UO
稳压管安全、稳定工作
±5、±6、±9、±12、±15、±18、±24V
电流
Lxx： 0.1A Mxx： 0.5A
W79L05
x x： 1.5A Txx： 3A Hxx： 5A
输出电压：-5V 输出电流 ：0.1A
Pxx： 10A
19
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
二、三端集成稳压器
固定输出电压的三端集成稳压器
D3
R
D1
+ IR IZ
+
C
UI
DZ
D2
-
b
图4-6 稳压二极管稳压电路
IO +
UZ RL UO
-
思考
R起什么作用？ 稳压二极管为什么反向连接？
16
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
一、稳压二极管稳压电路
电路参数
电压调整率
Su
UO / UO U I
100%
rz UO (R
rz )
100%
UImax UZ
R UImin UZ
IZ max UZ / RLmax
IZ min UZ / RL min
输入电压 UI (2 ~ 3)UO
18
第4章 直流稳压电源
4.3 稳压电路
二、三端集成稳压器
固定输出电压的三端集成稳压器
系列
正压系列 W78xx，负压系列 W79xx
电压xx:
常用滤波电路
L
+ C
+ C
R
+ C1
+ C2
（a）电容滤波
（b）LC滤波 图4-4 常用滤波电路
（c） 型滤波
10
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
带电容滤波的桥式整流电路
电路结构与工作原理
+ 220V 50Hz
-
a
D4 + u22 -
D3
b
D1 +
C D2
（a）电路结构
io +
uo
b
d
UO RL uo
变压：将220V的电网电压变换为低压 整流：将交流电压变换为单向脉动电压 滤波：将单向脉动电压变换为平滑电压 稳压：稳定输出直流电压
2
第4章 直流稳压电源
二. 主要技术指标
特性指标：固有特性
额定输入电压及其变化范围 额定输出电压及其调节范围 额定输出电流范围 最大输入电压 最大输出电流
UO RL
0.9U2 RL
半波减半
脉动系数
S Uo1m 4 2U2 / 3 2 0.67 UO 2 2U2 / 3
思考：半波减小或增大？
8
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
桥式整流电路
整流二极管选择
二极管平均电流
a
u2
+
D4
D1
220V 50Hz
+ u22
-
-
D3
D2
b
（a）电路结构
a
c
e
0
2 t
D1D3 D1~D4 D2D4 导通 截止 导通
(b)工作波形
图4-5 带电容滤波的单相桥式整流电路
11
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
RLC
(3
~
5)
T 2
带电容滤波的桥式整流电路
UO
电路参数
UO 1.2U2
输出直流电压与电流
IO
UO RL
1.2U2 RL
T 2U2 (1 4RLC )
IO
UO RL
(1
T )
4RLC
2U 2 RL
脉动系数
S Uo1m UO
2U2T
4RLC
T
2U 2
(1
T 4RLC
)
4RLC T
S 0.110% 思考：空载时参数
12
第4章 直流稳压电源
二. 滤波电路
带电容滤波的桥式整流电路
器件选择
二极管最大整流电流与最高反向电压
IF (2 ~ 3)IO UR 1.1 2U2
半波整流电路 全波整流电路 桥式整流电路
6
第4章 直流稳压电源
一. 整流电路
桥式整流电路
电路结构与原理
a
u2
+
D4
D1
220V 50Hz
+ u22
-
-
D3
D2
b
（a）电路结构
io
+
0
t
RL
uo uo
- UO
0
2
t
（b）工作波形
图4-3 单相桥式整流电路
u2正半周电流通路：a → D1→ RL → D3 → b u2负半周电流通路：b → D2 → RL→ D4 → a