第12章直流稳压电源讲课教案

o uD
截止管所承受的最高反向
o
2 2
电压为
UDRM 2U
2U
uuDD42
uD1 uD3
3 t
3 t 3 t 3 t
下图是单相桥式整流电路的简化画法
+
~
u
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
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。
由于二极管的正向压降
u
2U
很小，因此可认为 uO 的波形
o
2
和 u 的正半波是相同的。输
出电压的平均值为
uO
2U
UO 10 2Usi nt)d ((t) o
22
iO
2
U 0.9U
Im
式中 U 是变压器二次电压 u 的 有效值。
U DR M2131 48V9
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
变压器二次侧电流的有效值为
IIO 1.41.5A5 0.9 0.9
变压器的容量为Biblioteka Baidu
S U 1 I 3 14 . 2 5V 0 5 A 8
[解] (1)选择整流二极管
流过二极管的电流
ID1 2IO1 2U R O L1 22 30 0 0 0.0 7 7m 5 5 A
取 UO = 1.2U， 所以变压器二次侧电压的有效值为
UUO3025V 1.2 1.2
二极管所承受的最高反向电压
U DR M 2 U 2 2 5 3V 5
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。
晶体二极管？(2)求整流变压器的变比及容量。
[解] (1)负载电流
IO
UO RL
1101.4A 80
每个二极管通过的平均电流
1 ID 2IO 0.7A
变压器二次侧电压的有效值为 UUO11012V 2
0.9 0.9
考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧 的电压大约要高出 10%，即 122 1.1 = 134 V。于是
经 C 滤波后 uO 的波形
uO
可见放电时间常数 t = RLC
t t
t
越大，脉动越小，输出电压平 2U
均值越高，一般要求 T
RLC(3~5) 2
t'
O
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。
15 V，18 V，24 V 多种。例如 W7812 的输出电压为 12 V。
W7900 系列输出固定负电压，其参数与 W7800 基本相同。
[解] 根据输出电压 UO = 12 V 的要求，负载电流最大值
IOM U R O L3 112 30410 3A4mA
可选择稳压管 2CW60，其稳定电压 UZ =(11.5 ~ 12.5)V，其稳 定电流 IZ = 5 mA，最大稳定电流 IZM = 19 mA。
12.3.2 集成稳压电源
本节主要介绍 W7800 系列(输出正电压)和 W7900 系列 (输出负电压)，它们的电路符号如下图所示:
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12.3 直流稳压电源
12.3.1 稳压管稳压电路
IR
R
~
++
C
UI
IZ
Io
+
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 上的压降增加，以抵偿 UI 的增加，从而使 Uo 保持近似不变。
第12章直流稳压电源
工作原理：
+ D4
+
~
u
–
D3
D1
io
+
uo
RL
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。
(2)选择滤波电容器
取RLC5T2 所以
1/50 RLC5 2 0.0s5
C 0. 0 05 . 0 25 5 1 0 6 0 F 25 F 0 R L 200
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。
(2)当电源电压保持不变，而负载电流增大时，电阻 R 上 的压降增大，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 [例 1] 有一稳压管稳压电路，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。
+ W7800 +
1
2
_
_
W7900
3
2
3
1
这种稳压器只有输入端、输出端和公共端三个引出端，
故也称为三端集成稳压器。W7800 系列 1 为输入端，2 为输出
端，3 为公共端；W7900 系列 3 为输入端，2 为输出端，1 为
公共端。 W7800 系列输出固定的正电压有 5 V，8 V，12 V，
可选用BK300(300 V ·A)，380/134 V 的变压器。
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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，如下图所示。
电容 充电
电容 放电
D4
D1
+
~
u
D3
D2
C
RL
uio+o= 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。