电工学 第12章 直流稳压电源

UDRM 2U
u
2U
0
2
uO
2U
0
2
iO
Im
0 uD
2
0
2
2U uD2 uD1 uD4 uD3
3 t
3 t t
3 3 t
右图是单相
+
桥式整流电路的 ~
u
简化画法
io
+ RL uo
[例 1] 已知负载电阻 RL = 80 ，负载电压 UO = 110 V。今采 用单相桥式整流电路，交流电源电压为 380 V。(1)如何选用晶体二 极管？(2)求整流变压器的变比及容量。
选用 C = 250 F ，耐压为 50 V 的极性电容器。
12.2.2 电感电容滤波器(LC 滤波器)
L
~
+ u
C
RL
当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生自感 电动势阻碍电流的变化，因而使负载电流和负载电压的脉动 大为减小。频率越高，电感越大，滤波效果越好，而后又经 过电容滤波，使输出电压更为平直。
u
u
O 整流变压t 器O ：将交流t电O源电压变换t 为O 符合整流t需O要的电压。t 整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。 滤波器：减小整流电压的脉动程度。 稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输 出电压稳定，成为符合整流需要的电压。
12.1 整流电路
整流电路中最常用的是单相桥式整流电路，它由 四个二极管 D1 D4 接成电桥的形式构成。
S UI 1341.55 V A 208 V A 可选用 BK300(300V A)，380/134V 的变压器。
12.2 滤波器
12.2.1 电容滤波器(C 滤波器)
电容滤波器的组成和工作原理
电容 充电
D4
D1
+
~
u
D3
D2
电容 放电
C RL
iO
+ uO= uC
二极管导通时给电容充电，二极管截止时电容向负载放电；滤 波后输出电压 uO 的波形变得平缓，平均值提高。
[解] (1)选择整流二极管
流过二极管的电流
ID
1 2
IO
1 UO 2 RL
1 2
30 200
A 0.075 A 75 mA
取 UO = 1.2U，所以变压器二次电压的有效值。
ID
1 2
IO
1 UO 2 RL
1 2
30 200
A 0.075 A 75 mA
取 UO = 1.2U，所以变压器二次电压的有效值 U UO 30 V 25 V 1.2 1.2
在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上 得到的是全波整流电压 uO。
ห้องสมุดไป่ตู้
由于二极管的正向压降很
小，因此可认为 uO 的波形和 u 的正半波是相同的。输出电压
的平均值为
1
UO π 0
2U sint d(t)
2 2 U 0.9U
式中，U 是变压器二次交流电压 u 的有效值。
截止管所承受的最高反向电 压为
D4
~
+ u
D3
D1
iO
+
RL
uO
D2
工作原理
+
D4
+
~
u
–
D3
D1
iO
+
RL
uO
D2
在 u 的正半周， D1 和 D3 导通，D2 和 D4 截止(相 当于开路)，电流的通路如图中红色箭头所示。
– +
D4
+
~
u
D3
D1
iO
+
RL
uO
D2
在 u 的负半周，D2 和 D4 导通，D1 和 D3 截止(相当 于开路)，电流的通路如图中绿色箭头所示。
第 12 章 直流稳压电源
12.1 整流电路 12.2 滤波器 12.3 直流稳压电源 *12.4 晶闸管及可控整流电路
下图是半导体直流电源的原理方框图，它表示把交流 电变换为直流电的过程。
变压
整流
滤波
稳压
交流 电源
负载
u
u
u
u
u
O
tO
tO
tO
tO
t
交流 电源
变压
整流
滤波
稳压 负载
u 图中各环节u 的功能如下u：
经 C 滤波后 uO 的波形
uO
可见放电时间常数 = RLC越
大，脉动越小，输出电压平均值越
2U
'
高，一般要求
RLC
≥
(3
~
5)
T 2
'
0
2
t
式中，T 是 uO 的周期。这时，UO 1.2U。
[例 1] 有一单相桥式电容滤波整流电路，已知交流电源
频率 f = 50 Hz，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压 UO = 30 V，选择整流二极管及滤波电容器。
U DRM 2 134 V 189 V
因此可选用 2CZ55E 晶体二极管，其最大整流电流为 1 A， 反向工作峰值电压为 300 V。
(2)变压器的变比及容量
变压器的变比
K 380 2.8 134
变压器二次电流的有效值为
变压器的容量为
I IO 1.4 A 1.55 A 0.9 0.9
二极管所承受的最高反向电压
UDRM 2U 2 25 V 35 V
因此可选用 2CZ52B 型二极管，其最大整流电流为 100 mA， 反向工作峰值电压为 50 V。
(2)选择滤波电容器
取
T RLC 5 2
所以
RLC
5
1/50 2
s
0.05
s
C 0.05 0.05 F 250106 F 250 F RL 200
12.3 直流稳压电源
12.3.1 稳压二极管稳压电路
IR
R
IZ
IO
~
++
C
UI
+ DZ RL UO
引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流 的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。
(1)当交流电源电压增加而使整流输出电压 UI 随着增加时， 负载电压 UO 也要增加。UO 即为稳压管两端的反向电压。当 负载电压 UO 稍有增加时，稳压管的电流 IZ 就显著增加，因 此限流电阻 R 上的电压降增加，以抵偿 UI 的增加，从而使 UO 保持近似不变。
[例 1] 有一稳压二极管稳压电路，负载电阻 RL 由开路变到 3 k，交流电压经整流滤波后得出 UI = 30 V。今要求输出直流电 压 UO = 12 V，试选择稳压管 DZ。
(2)当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻 R 上的
电压降增大，负载电压 UO 因而下降。只要 UO 下降一点，稳压 管电流 IZ 就显著减小，使通过电阻 R 的电流和电阻上的电压降 保持近似不变，因此负载电压 UO 也就近似稳定不变
选择稳压管时一般取 UZ = UO ，UI = (2 ~ 3)UO , IZM= (1.5 ~ 3) ICM
[解] (1)负载电流 每个二极管通过的平均电流 变压器副边电压的有效值为
IO
UO RL
110 80
A 1.4 A
ID
1 2
IO
0.7
A
U UO 110 V 122 V 0.9 0.9
考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次电 压大约要高出 10%，即 122 1.1 V = 134 V。于是