直流稳压电源的原理与设计

0
0

I U / R 0 . 9 U / R 0 0 L 2 L
1 I 1 . 57 I I D0 I0 I D 2 D 0 2 U 22 U DRM 2
整流与滤波电路-----桥式整流
桥式整流电路波形
T
u1
u2
D3
D1
uo
RL
D4 D2
uo
t 0 2




I U / R 0 . 45 U / R 0 0 L 2 L
I 1 2 2 m I 0 I I sin t d t 1 . 57 I 2 2 m 0 0 2 2 2

二极管电流 反向电压
ID I2
ID 0 I0
U 2 U DRM 2
u2
0
2 3
T u1
a u2 b
uD D
t 4
uo RL uo uD
二极管导通
u2 >0
二极管截止
u2<0
uo=u2
uo=0
纯电阻负载半波整流参数
uD Ta
u1 u2 D
uo
t 0
io RL
uo
2
b 直流电压 直流电流 有效值电流
2 1 1 2 U 2 u d t 2 U sin td t 0 . 45 U 0 2 2 U 0 0 0 2 2
2
0.67
2
2 2U 2
二、滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路的结构特点: L
C RL RL
L
RL
1. 电容滤波电路
u1
u1 u2 D4 D1 S C uo RL
D3 b
u2
D2
t
只有整流电路输出电压 大于uc时，才有充电电 流。因此二极管中的电 流是脉冲波。
uo
二极管中的电流
t
uo
t
当u2上升到 大于电容上的电压uc， u2对电容充电，充电时间常数 = rd C很小,每次都能充满 当u2下降到 小于电容上的电压时。
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比较大,
2u U o= u cΒιβλιοθήκη Baidu 2
放电慢.
u1
u1
u2
D4
2 4 4 4 u 2 U ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) o 2 3 15 35
基波

4 2 U2 2 3 π 0.67 2 2 U2 3 π 输出电压平均值
基波峰值
Uo1M S Uo
整流电路性能的简单对比
U O ( AV )
D3
b
D1
S
C D2 RL uo
RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻) u2 电容充电时， 电容电压滞后 于u2。 uo RLC越小，输 出电压越低。
t
t
(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 RL C (5 10) T (T:电源电压的周期)
半波整 流电路 桥式整 流电路 全波整 流电路
I O ( AV
0 . 45 U RL
)
S
I D ( AV
)
U R max 2
0.45 U2
2
1.57
0 . 45 U RL
2
2U 2
0.9U 2
0 .9 U RL 0 .9 U RL
2
0.67
0 . 45 U RL
0 . 45 U RL
2
2U 2
0.9U 2
整流与滤波电路----全波整流 u
2
单相全波整流电压波形 D1 T a
+ + –
0

2
3
t 4
u1
u2 –
u2 b
io uo D2
RL+
uo uD1
0 ~ ：
uD2
uD2 = 2u2
单相全波整流主要参数
T
a
u2 u2 b
D1
uo
RL
u1
io
uo D2
t 0 2
1 1 2 2 U 2 U u d ( t ) 2 U sin td ( t ) 0 . 9 U 0 0 2 2
直流稳压电源的原理与设计
直流电源的组成及各部分的作用
电源变压器：把220V电网电压降至所需电压。
整流电路：把交流电压转换成脉动的直流电压。 滤波电路：减小脉动使输出电压平滑。 稳压电路：在电网电压波动或负载电流变化时保持输 电压基本不变。 出
整流与滤波电路-----半波整流
纯电阻负载半波整流电压波形
稳压
直流 电压
稳压电源类型:
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压二极管 稳压电源
线性 稳压电路
开关型 稳压电路
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。
一. 硅稳压二极管稳压电路
1. 稳压原理
利用稳压二极管的 反向击穿特性。 由于反向特性陡直， 较大的电流变化，只 会引起较小的电压变 化。
硅稳压二极管稳压电路
(1)
当输入电压变化时如何稳压
I I IZ R= L+
= V = V V V I R 根据电路图可知 V O Z I R I R
输入电压 VI 的增加， 必 然 引 起 VO 的 增 加 ， 即 VZ增加，从而使 IZ增加， IR增加，使VR增加，从而 使输出电压VO减小。这一 稳压过程可概括如下：
0
0

I U / R 0 . 9 U / R 0 0 L 2 L
1 1 .57 ID I D0 I0 ID 0 2 U 2 U DRM 2
I2 2 1 .57 ID 0
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:
近似估算: Uo=1.2U2 (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 ; Io= Uo/RL
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
U 2 U RM 2
串联式稳压电路
稳压电路的作用:
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
有波纹的 直流电压
正半周D1、D4 导通， D2 、D3截止 负半周D2、D3 导通， D1 、D4截止
桥式整流电路参数
T
u1
u2
D3
D1
RL
D4 D2
uo
t 0
2
uo
1 1 2 2 U 2 U u d ( t ) 2 U sin td ( t ) 0 . 9 U 0 0 2 2