第十章 直流稳压电源 备课笔记

第十章：直流稳压电源

4学时基本要求：了解单相桥式整流电路和滤波电路的基本结构，三端集成稳压器的基本工作原理；理解串联反馈式稳压电路的质量指标、工作原理；掌握单相桥式整流电路和滤波电路的工作原理，三端集成稳压器的应用。

重点：串联反馈式稳压电路的工作原理，单相桥式整流电路和滤波电路的工作原理，三端集成稳压器的应用。

难点：串联反馈式稳压电路的工作原理，单相桥式整流电路的工作原理。

教学过程：

引入：电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。

⏹电源变压器: 将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2。

⏹整流电路: 将交流电压v2变为脉动的直流电压v3。

⏹滤波电路: 将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。

⏹稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压v o的稳定。

10.1.1单相桥式整流电路

1. 工作原理：利用二极管的单向导电性

2. V L 和I L

3. 纹波系数

4. 平均整流电流

5. 最大反向电压

例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220 V ，负载电阻 R L = 50Ω，负载电压V o=100V ，试选择二极管。

负载电流: I L=V o/R L=100V/50 Ω =2A 每个二极管平均电流: I D=I o/2=1A

变压器的二次侧电压: V 2=V o/0.9=100V/0.9=111V

考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，实际的二次侧电压要高出10%，111×1.1=122V

可选用二极管2CZ11C ，其最大整流电流为1A ，反向工作峰值电压为300V 。 6、几种常见的硅整流桥外形：

10.1.2 滤波电路

滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载 RL 串联 几种滤波电路

( a )电容滤波电路 (b)电感电容滤波电路（倒L 型）(c) ∏型滤波电路

原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

t

t V V ωωd sin 2π12π

0L ⋅⋅=

⎰

2π

2

2V =

2

9.0V ≈L L L R V I =L 29.0R V =483

.0L

2L

22r =-=V V V K D3D1I I =D4D2I I ==L

2L 45.021R V

I

==2

RM 2V V =A 1D =

I V 172V 1222RM ≈⨯=V

1.电容滤波电路

1.电容滤波电路 (1)二极管的导电角 θ < π ，流过二极管的瞬时电流很大。 (2) 负载直流平均电压V L 升高 τ d = R L C 越大，V L 越高，纹波越小 为得到比较平滑的负载电压，一般取:

(3)直流电压 V L 随负载电流增加(即随R L 的减小)而减少。

小结比较：

需要指出的

是，当放电时间常数R L C 增加时，t 1点要右移， t 2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，R L C 减少时，导通角增加。

结论：显然，当ＲL 很小，即I L 很大时，电容滤波的效果不好，见滤波曲线中的2。反之，当ＲL 很大，即I L 很小时，尽管C 较小, R L C 仍很大,电容滤波的效果也很好,见滤波曲线中的3。

所以电容滤波适合输出电流较小的场合。

例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f =50Hz ，负载电阻 R L = 200Ω，要求直流输出电压V L=30V ，选择整流二极管及滤波电容器。 解：1. 选择整流二极管，流过二极管的电流

变压器副边电压的有效值: 二极管承受的最高反向电压:

L = ( 1.1 ~ 1.2 )V 2

2

)

5~3(L d T C R ≥=τ75mA A 075.020*********L

L L D ==⨯=⨯==R V I I 25V 1.2

30 2.1L 2===V V V

3525222RM =⨯==V V

可选用二极管2CP11，I OM =100mA V RM =50V 2. 选择滤波电容器

取 R L C = 5 ⨯ T/2 已知R L = 50Ω

考虑到电网波动10%，电容器承受的最高电压为: 可选用C =250μF ，耐压为50V 的极性电容器

2.电感滤波电路

原理：利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ与整流电路的负载ＲL 相串联，也可以起到滤波的作用。

分析：电感L 在电流增大时, 左正右负

电感L 在电流减小时, 左负右正 缺点:由于铁心的存在，笨重、体积大、易引起电磁干扰。 10.1.3 倍压整流电路

10.2 串联反馈式稳压电路

引入：稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。 稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。

稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。 由输出电压

输出电压变化量 输入调整因数

电压调整率

稳压系数

S

05.02

50

15L =⨯=C R F 250F 10250200

0.05 05.06

L μ=⨯===-R C V

5.381.1254.11.122CM =⨯⨯=⨯=V

V ) , , (O I O T I V f V =)

, , (O I O T I V f V =T

T V I I V V V V V ∆∂∂+∆∂∂+∆∂∂=∆O O O O I I O O T S I R V K V T ∆+∆+∆=∆O o I V O 0

0I O V O =∆=∆∆∆=T I V V K 0

0I O

O V O

%100/=∆=∆⨯∆∆=

T I V V V S 0O

O O

/=∆∆=

I V V γ