《實(shí)用汽車電工電子技術(shù)》模塊5-LM

1模塊五直流穩(wěn)壓電源【學(xué)習(xí)目標(biāo)】掌握單相半波、橋式整流電路的工作原理、電路特點(diǎn)了解濾波電路的作用，能進(jìn)行簡(jiǎn)單濾波器的電路設(shè)計(jì)掌握穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的形式、工作原理及電路特點(diǎn)掌握直流穩(wěn)壓電源的組成，能進(jìn)行安裝與測(cè)試

2模塊五直流穩(wěn)壓電源【主要內(nèi)容】5.1整流電路5.2濾波電路5.3直流穩(wěn)壓電源35.1整流電路【本節(jié)目標(biāo)】掌握單相半波、橋式整流電路的工作原理及電路特點(diǎn)

45電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能6穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)輸出電壓范圍：輸出電壓連續(xù)可調(diào)的范圍額定負(fù)載電流：長(zhǎng)時(shí)間工作允許輸出的最大電流穩(wěn)定程度：抗電網(wǎng)不穩(wěn)定度SR，表明穩(wěn)壓電源抗拒電網(wǎng)電壓變化的能力電源內(nèi)阻：衡量直流電源適應(yīng)負(fù)載電流變化能力的指標(biāo)，內(nèi)阻越小，輸出電壓愈穩(wěn)定紋波電壓：輸出的直流電壓中所含的交流成分，通常以有效值或峰峰值表示整流電路的任務(wù)：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。整流濾波電路常見(jiàn)的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。單相整流電路89單相半波整流電路u2>0:導(dǎo)通i0u1u2aTbDRLu0忽略二極管正向壓降：u0=u2uiuoi0=u0/RL10u2<0時(shí)，二極管截止,輸出電流為0。截止u0=0u1u2aTbDRLu0i0uiuoi0=0vo(4)輸出電壓平均值（Vo）：(1)輸出電壓波形：v1v2aTbDRLvoiL(3)二極管上承受的最高電壓：(2)二極管上的平均電流：ID=ILuD20tUDRM12單向全波整流電路+–+–+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止。13全波整流電壓波形u2uLuD1t2340uD214uL20tIL=UL/RL=0.9U2

/RL

（2）輸出電流平均值IL：（1）輸出電壓平均值UL：IL15uD20t（3）流過(guò)二極管的平均電流：ID

=IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：7.1.3單相橋式整流電路橋式整流電路+-v2正半周時(shí)電流通路v1v2TD4D2D1D3RLvo1.工作原理橋式整流電路-+v0v1v2TD4D2D1D3RLv2負(fù)半周時(shí)電流通路v2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:A

D1RLD3Bv2<0時(shí)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:BD2RLD4A輸出是脈動(dòng)的直流電壓！v2橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形vD4,vD2vD3,vD1vov2D4D2D1D3RLvoAB幾種常見(jiàn)的硅整流橋外形：+AC-~+~-~+-~u2uL+

–

20負(fù)載電壓U0的平均值:負(fù)載上的(平均)電流:每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。流過(guò)每只整流二極管的平均電流ID是負(fù)載平均電流的一半。二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：uo(io)5.2濾波電路【本節(jié)目標(biāo)】掌握電容濾波和電感濾波電路的工作原理、電路特點(diǎn)能進(jìn)行濾波器性能測(cè)試和簡(jiǎn)單濾波器的電路設(shè)計(jì)22電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能濾波電路交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓原理：利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。24電容器電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’25u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入時(shí)u2t設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1充電結(jié)束忽略整流電路內(nèi)阻u0t沒(méi)有電容時(shí)的輸出波形1.電容濾波(以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析)v2tvot只有整流電路輸出電壓大于vo時(shí)，才有充電電流iD

。因此整流電路的輸出電流是脈沖波。整流電路的輸出電流iDav1v2v1bD4D2D1D3RLvoSC+–iD可見(jiàn)，采用電容濾波時(shí)，整流管的導(dǎo)通角較小。27u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且RLC較大）時(shí)u2tuot電容通過(guò)RL放電，在整流電路電壓小于電容電壓時(shí)，二極管截止，整流電路不為電容充電，uo會(huì)逐漸下降。28近似估算:UL=1.2U2(b)流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD的峰值電流越大電容濾波電路的特點(diǎn)：(a)UL與RLC的

關(guān)系：RLC愈大C放電愈慢UL(平均值)愈大RLC較大一般?。?T:電源電壓的周期)u2tuc=uL結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。1)電感濾波電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。電感濾波電路v2v1RLLvo30電感器(INDUCTOR)是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲(chǔ)起來(lái)的元件。電感器，它只阻止電流的變化。如果電感器在沒(méi)有電流通過(guò)的狀態(tài)下，有電流通過(guò)，則它阻止電流流過(guò)它；如果電感器在有電流通過(guò)的狀態(tài)下，電路斷開(kāi)，則它將試圖維持電流不變。312.電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L。

UL=0.9U2諧波分量:

f越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：32電感濾波的特點(diǎn)整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。u2u1RLLuo333.其它濾波電路為進(jìn)一步改善濾波特性，采取多級(jí)濾波。LC濾波電路RCπ型濾波電路345.3直流穩(wěn)壓電源【本節(jié)目標(biāo)】掌握穩(wěn)壓電路的工作原理正確理解直流穩(wěn)壓電源的組成和各部分作用了解集成穩(wěn)壓器的工作原理和使用方法35直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓36穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。

由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。++++UDziLRz-oU-++RUIZILI37(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)UiUZUoUoURIIZ++++UDziLRz-oU-++RUIZILI38(2)當(dāng)負(fù)載電壓變化時(shí)穩(wěn)壓過(guò)程：

++++UDziLRz-oU-++RUIZILI

IL↑→I↑→UR↑→UZ↓（UO↓）→IZ↓→I↓→UR↓→UO↑39穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路優(yōu)點(diǎn) 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用方便缺點(diǎn) 輸出電壓不可調(diào)穩(wěn)壓精度低串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。T+_VIVO比較放大基

準(zhǔn)取

樣VRFVO+_C2RL調(diào)整元件+–+–具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路T+_VIVO比較放大基

準(zhǔn)取

樣VRFVO+_C2RL調(diào)整元件+–+–調(diào)整元件T：與負(fù)載串聯(lián)，通過(guò)全部負(fù)載電流?？梢允菃蝹€(gè)功率管，復(fù)合管或用幾個(gè)功率管并聯(lián)。比較放大器：可以是單管放大電路，差動(dòng)放大電路，集成運(yùn)算放大器。基準(zhǔn)電壓：可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路:取出輸出電壓VO的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。42由四部分組成：基準(zhǔn)電壓、調(diào)整管、取樣電路、放大比較環(huán)節(jié)。1.串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成432.工作原理（1）輸入電壓變化時(shí)實(shí)質(zhì)：電壓負(fù)反饋UiUfUoUoUo1UCE44（2）負(fù)載電流變化時(shí)ILUo1UoUCEUoUf集成穩(wěn)壓電源隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。本節(jié)主要介紹常用的W7800系列三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。該組件的外形如下圖，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過(guò)熱保護(hù)環(huán)節(jié)。1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形1231端:公共端2端:輸出端3端:輸入端W7900系列穩(wěn)壓器外形123注：型號(hào)后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V、18V、

24V等

。三端集成穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式正穩(wěn)壓W78XX負(fù)穩(wěn)壓W79XX1)集成穩(wěn)壓電源的分類1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負(fù)電壓79

）恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護(hù)過(guò)熱保護(hù)啟動(dòng)電路取樣電路

一、輸出為固定電壓的電路2)應(yīng)用電路輸出為固定正壓時(shí)的接法如圖所示。注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！+_W7800系列穩(wěn)壓器

基本接線圖CoW7800CIVI+_Vo1320.1~1F1μF50輸出負(fù)電壓的穩(wěn)壓電路二

、輸出正負(fù)電壓的電路正負(fù)電壓同時(shí)輸出電路W78XXCIVI+_VO132+_CIW79XX13COCO2