教學(xué)直流穩(wěn)壓電源

電子世界你的世界我的世界編輯課件就業(yè)中心家電專業(yè)：李老師編輯課件第九章直流穩(wěn)壓電源模擬電路編輯課件實(shí)驗(yàn)室使用的直流穩(wěn)壓電源小型直流電源微機(jī)電源2×1.5V小型快速充電器編輯課件帶整流、電容濾波部分電源變壓器整流部分帶整流部分編輯課件帶整流、電容濾波、集成穩(wěn)壓的3—12V可調(diào)直流電源編輯課件直流電源的發(fā)展趨勢當(dāng)今電源產(chǎn)業(yè)中占主導(dǎo)地位的產(chǎn)品有各種線性穩(wěn)壓電源、通信用的AC/DC開關(guān)電源、AC/DC開關(guān)電源、DC/DC開關(guān)電源、UPS、交流變頻調(diào)速電源、正弦波逆變電源、大功率高頻高壓直流穩(wěn)壓電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電力操作電源、綠色照明電源、高效可靠低污染的光伏逆變電源、風(fēng)光互補(bǔ)型電源等等。發(fā)展趨勢：高效率、低損耗、智能化、數(shù)字化、小型輕量化、安全可靠、無電力公害、電磁干擾小等。編輯課件

退出一、直流穩(wěn)壓電源的分類穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電源：電路簡單，功率小，穩(wěn)壓精度低。晶體管串聯(lián)調(diào)整式穩(wěn)壓電源：電路簡單，工作可靠，功率較大，穩(wěn)壓精度高。集成穩(wěn)壓器：體積小，可靠性高，溫度特性好，使用方便，價(jià)格便宜。開關(guān)穩(wěn)壓電源：效率高，溫升低，便于集成化，但電路復(fù)雜，有高頻干擾。編輯課件電源變壓器: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uo的穩(wěn)定。二、直流穩(wěn)壓電源的分類和組成退出編輯課件＋12V－市電220V功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓u4uou3u2u1交流電源負(fù)載變壓整流濾波穩(wěn)壓編輯課件各組成部分功能1、電源變壓器

將交流電網(wǎng)供給的交流電壓u1變換為符合整流器所需要的交流電壓u2。tu2tu1單相交流220V50HZ電源變壓器編輯課件2、整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒌蛪航涣麟娮儞Q成單向脈動(dòng)直流電（如uD1）.tu2tuD1整流二極管1N40011N4002編輯課件利用電容、電感阻抗特性將脈動(dòng)的直流電（如uD1）變換成較平直的直流電壓（如uD2）。tuD1uD2t3、濾波電路電容器電感器件編輯課件4、穩(wěn)壓電路采用穩(wěn)壓電路使輸出的直流電壓在交流電源電壓上下波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，能夠保持穩(wěn)定（如uD2到us)。tuD2tuo穩(wěn)壓二極管三端集成穩(wěn)壓編輯課件整流電路的作用：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。第二節(jié)整流電路常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。為分析簡單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。退出編輯課件單相半波整流電路的工作原理u2正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二極管正向壓降：

uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u2負(fù)半周時(shí)，二極管截止,輸出電流為0。uo=0退出編輯課件uDO單相半波整流電路3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)–++–aTrDuoubRLioutOuoO(3)二極管上承受的最高電壓：(2)二極管上的平均電流：ID=IL退出編輯課件半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，使用的元件少。缺點(diǎn)：只利用了電源的半個(gè)周期，所以電源利用率低，輸出的直流成分比較低；輸出波形的脈動(dòng)大；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。故半波整流只用在要求不高，輸出電流較小的場合。編輯課件二、單相全波整流電路的工作原理u1u2aTbD1RLuoD2u2iL(1)輸出電壓波形：(2)二極管上承受的最高電壓：uo退出在所有單相整流電路中，全波整流電路，二極管承受的反向電壓最高。編輯課件全波整流的輸出電壓的平均值為半波整流的2倍編輯課件u1u2abuoD2u2iLD1負(fù)極性全波整流電路試分析其工作原理編輯課件單相橋式整流電路的工作原理橋式整流電路+-u2正半周時(shí)電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo退出編輯課件橋式整流電路-+u0u1u2TD4D2D1D3RLu2負(fù)半周時(shí)電流通路退出單相橋式整流電路的工作原理編輯課件u2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:A

D1RLD3Bu2<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！u2橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLuoAB退出編輯課件工作原理分析的前提性能理想的二極管D1~D4(a)(b)理想變壓器u2ωt022Uu2

正半周時(shí)編輯課件電壓u2為正半周時(shí)D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止二極管D1、D3電流二極管D1、D3承受的反向電壓u2ωt022Uωt0iD1iD3,L2/2RUωt0uD1uD3,22U詳細(xì)分析編輯課件u2負(fù)半周時(shí)u2ωt022U編輯課件二極管D2、D4電流二極管D2、D4承受的反向電壓電壓u2為負(fù)半周時(shí)D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通u2ωt022Uωt0uD2uD4,22Uωt0iD2iD4,L2/2RU編輯課件工作原理小結(jié)u2為正半周：D1D2D3D4RLuou2u1IoabaD1RLD3bD2D4截止tuou2為負(fù)半周：bD2RLD4aD1D3截止編輯課件輸入電壓整流電路輸出電壓輸出電流u2ωt022Uuoωt022UL2/2RUωt0io輸出電流的平均值編輯課件問題?在下面三種情況下，電路的工作情況如何？2.若D3管反接3.若D3管短路1.若D3管開路解：1.正半周不通，2.3.負(fù)半周正常。結(jié)果？燒壞變壓器，U0=0負(fù)半周變壓器被短路。燒壞變壓器，U0=0結(jié)果？負(fù)半周變壓器被短路。為半波整流，結(jié)果？編輯課件常見的幾種電路形式編輯課件(1)輸出直流電壓高；

(2)脈動(dòng)較?。?/p>

(3)電源變壓器得到充分利用。目前，半導(dǎo)體器件廠已將整流二極管封裝在一起，制成整流橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引線。減少接線，提高了可靠性，使用起來非常方便。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)：編輯課件幾種常見的硅整流橋外形：+AC-~+~-~+-~退出編輯課件AB四、倍壓整流電路1、二倍壓整流電路iD1iD2分析時(shí)的兩個(gè)要點(diǎn)：設(shè)①負(fù)載開路，②電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。u2正半周C1充電：A→VD1→C1→Bu2負(fù)半周，B→C2→VD2→A負(fù)載上獲得的輸出電壓：編輯課件二倍壓整流電路——另一形式u1u2TC2D2D1C1RL＋－＋－U2正半周時(shí)，D1導(dǎo)通、D2截止，電源經(jīng)C1、D1形成回路，向電容C1充電，C1被充電至值；U2負(fù)半周時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止，電源經(jīng)C2、D2、C1形成回路，于是變壓器次級電壓與電容C1兩端電壓相加，通過對C2充電，使C2兩端電壓達(dá)到接近數(shù)值，實(shí)現(xiàn)二倍壓整流。編輯課件2、多倍壓整流電路適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場合。+-+--+u2+-+-+-+-+-編輯課件+–二、多倍壓整流電路+–u2的第一個(gè)正半周：u2、C1、D1構(gòu)成回路，C1充電到：u2的第一個(gè)負(fù)半周：u2、C2、D2、C1構(gòu)成回路，C2充電到：C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6退出編輯課件+–+–+–+–+–+–C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二個(gè)正半周：u2、C1、C3、D3、C2構(gòu)成回路，C1補(bǔ)充電荷，C3充電到：u2的第二個(gè)負(fù)半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1構(gòu)成回路，C2補(bǔ)充電荷，C4充電到：把電容接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲得所需的多倍壓直流輸出。退出編輯課件編輯課件電子蚊拍編輯課件第三節(jié)濾波電路

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)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。方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。編輯課件電容濾波器

1.電路結(jié)構(gòu)2.工作原理

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+Cici–++–aDuoubRLio=uC

3.工作波形uoutOtO編輯課件電容濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。濾波原理橋式整流電容濾波電路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–退出編輯課件1.RL未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束沒有電容時(shí)的輸出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–退出編輯課件2.RL接入（且RLC較大）時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot電容通過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。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–退出編輯課件uoRu2u1C1C2RL二、RC–型濾波電路退出濾波原理：整流輸出的電壓先經(jīng)C1濾波，濾除大部分交流成分，然后在加到由R和C2構(gòu)成的濾波電路中。C2的容抗和R構(gòu)成一個(gè)分壓電路，因C2容抗很小，所以對交流成分的衰減量很大，達(dá)到濾波的目的。注意：加大C1可提高濾波效果，但可能會(huì)燒整流二極管，所以C1容量不可太大；當(dāng)R1不變時(shí)，加大C2可提高濾波效果；當(dāng)C2容量不變時(shí)，加大R可提高濾波效果，但加大R，就會(huì)使輸出的直流電壓U0變小。編輯課件uoRu2u1C1C2uo1′RL退出RC-形濾波器RC形濾波器的體積小、成本低。電路結(jié)構(gòu)簡單，濾波效果好。

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場合。編輯課件三、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u2u1RLLuo退出利用電感通直流阻交流的特性實(shí)現(xiàn)濾波編輯課件濾波原理：對直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:

f越高，XL越大,電壓大部分降在XL上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。u2u1RLLuo退出編輯課件電感濾波的特點(diǎn)負(fù)載越小，濾波效果越好，適用于低電壓大電流(RL較小)的場合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。u2u1RLLuo退出編輯課件四、L-C

型濾波電路u2u1LuoCRLuo1退出原理：相比較單獨(dú)一個(gè)電感濾波，這種濾波電路在負(fù)載上并聯(lián)了一個(gè)電容C，可以使輸出