第九章、直流穩(wěn)壓電源

第九章、直流穩(wěn)壓電源第一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四直流穩(wěn)壓電源的組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓。電子電路工作時都需要直流電源提供能量，電池因使用費用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。

第二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.2單相整流電路整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓。

常見的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流;在電子電路中一般采用單相交流電供電，所以只介紹單相整流電路。分析時可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦?。下面重點分析半波和橋式整流、濾波電路。第三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.2.1單相半波整流電路uDO2.工作原理Va>Vb，二極管D導(dǎo)通。3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)uOOu正半周－－第四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四u2tOuDOVa>Vb，二極管D導(dǎo)通。1.電路結(jié)構(gòu)uOOu正半周

3.工作波形Va<Vb，二極管D截止。

u負半周－9.2.1單相半波整流電路第五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四4.參數(shù)計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值IO(3)流過每個二極管電流平均值ID(4)每個二極管承受的最高反向電壓URM第六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四（5）脈動系數(shù)S整流輸出電壓的脈動系數(shù)定義為輸出電壓的基波最大值Uo1m與輸出直流電壓值Uo之比。用傅里葉級數(shù)可將輸出電壓展開為：第七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四5.整流二極管的選擇平均電流ID與最高反向電壓URM是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時應(yīng)滿足：

IOM

ID，URWMURM

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用的元件少。缺點：只利用了電源的半個周期，所以電源利用率低,輸出的直流成分比較低；輸出波形的脈動大;第八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.2.2單相全波整流電路1.電路與工作原理為提高電源的利用率,可將兩個半波整流電路合起來組成一個全波整流電路,如圖所示。二極管VD1、VD2在正、負半周輪流導(dǎo)電,且流過負載RL的電流為同一方向,故在正、負半周,負載上均有輸出電壓。第九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四第十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四2.直流電壓UO和直流電流IO的計算由輸出波形可看出,全波整流輸出波形是半波整流時的兩倍,所以輸出直流電壓也為半波時的兩倍,即第十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四

3.脈動系數(shù)S全波整流電路輸出電壓的基波頻率為2ω,求得基波最大值為故脈動系數(shù)為第十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.2.3單相橋式整流電路2.工作原理Va>Vb，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)－－u正半周第十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.2.3單相橋式整流電路2.工作原理3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)Va<Vb,二極管D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3截止。uD1uD3－－u負半周第十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四4.參數(shù)計算(1)整流電壓平均值UO(2)整流電流平均值IO(3)流過每個二極管電流平均值ID第十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四(4)每個二極管承受的最高反向電壓URM（5）脈動系數(shù)第十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四(1)輸出直流電壓高；

(2)脈動較??；

(3)二極管承受的最大反向電壓較低；(4)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，制成單相及三相整流橋模塊，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：第十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四單相橋式整流電路的幾種形式第十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.3濾波電路

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

濾波原理：濾波電路利用儲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分，保留其直流成分，達到平滑輸出電壓波形的目的。方法:將電容與負載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負載RL串聯(lián))。第十九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.3.1

濾波電路電容濾波電路第二十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四(1).空載時的情況空載時RL→∞,設(shè)電容C兩端的初始電壓uC為零。接入交流電源后,當(dāng)u2為正半周時,VD1、VD3導(dǎo)通,則u2通過VD1、VD3對電容充電;當(dāng)u2為負半周時,VD2、VD4導(dǎo)通,u2通過VD2、VD4對電容充電。由于充電回路等效電阻很小,所以充電很快,電容C迅速被充到交流電壓u2的最大值。此時二極管的正向電壓始終小于或等于零,故二極管均截止,電容不可能放電,故輸出電壓UO恒為,其波形如圖(a)所示。(2).帶電阻負載時的情況1.工作原理第二十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四圖電容濾波波形第二十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四2、電容濾波的特點A.二極管的導(dǎo)電角

<，流過二極管的瞬時電流很大。B.負載直流平均電壓VL

升高d=

RLC

越大，VL

越高C.直流電壓VL

隨負載電流增加而減少當(dāng)d（35）時，VL=(1.11.2)V2第二十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.4穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電路的輸出電壓大小基本上與電網(wǎng)電壓、負載及環(huán)境溫度的變化無關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實際上，它是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電路是整個電子系統(tǒng)的一個組成部分，也可以是一個獨立的電子部件。第二十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.4.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ

IR

=IO+IZUIUZRL(IO)IR設(shè)UI一定，負載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZIRIZ限流調(diào)壓1.電路RDZ穩(wěn)壓電路第二十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.4.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1.電路2.工作原理UO

=UZ

IR

=IO+IZUIUZ設(shè)負載RL一定，UI

變化UO

基本不變IRRIZIR

UIUZ第二十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四9.4.2

集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用靈活,價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(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。1.固定式三端集成穩(wěn)壓器表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值,以V為單位。輸出電流：78L

/79L

輸出電流100mA78M/79M

輸出電流500mA78/79

輸出電流1.5A5V,6V,

9V,12V,15V,6V,24V等多種輸出電壓：型號命名W78

(輸出正電壓)系列W79(輸出負電壓)系列(1)第二十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期四(2)外形及引腳功能W7800、W7900系列穩(wěn)壓器有金屬封裝和塑料封裝兩種W78系列INOUTGND31278IN123OUTGND金屬封裝塑料封裝IN79123OUTGNDINOUTGND312金屬封裝塑料封裝W79系列外形封裝和引腳功能圖W7800++213_W790013_2符號使用