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第8章 直流稳压电源
2022-06-21 | 阅:  转:  |  分享 
  
稳压电源类型:以下主要讨论线性稳压电路。稳压管稳压电路开关型稳压电路线性稳压电路常用稳压电路(小功率设备)电路最简单,但
是带负载能力差,一般只提供基准电压,不作为电源使用。效率较高,目前用的也比较多,但因学时有限,这里不做介绍。1.稳压电路的
主要性能指标(1)稳压系数S(越小越好)稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时,输出电压的相对变
化量与输入电压的相对变化量之比。(2)输出电阻Ro(越小越好)输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。定义为当输入电压固
定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。2.串联反馈式稳压电路(1)电路结构的一般形式
串联式稳压电路的组成:(1)基准电压;(2)比较放大;(3)输出电压取样电路;(4)调整元件
UOT+_UI比较放大基准电压Uo取样URFUORL调整元件+–+–因调整管与负载接成射极输
出器形式,为深度串联电压负反馈,故称之为:串联反馈式稳压电路。若因输入电压变化或负载变化而使UO加大,比较
放大电路使UB1变小,从而使UO降低.UOT1+_UI比较放大基准电压Uo取样URFUORL调整元件+
–+–UB1+UIUoRLR3比较放大T1调整管R3、T2比较放大R1、RW、R2采样电阻R
、UZ基准电压(2)一种实际的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+
_+_UIUB2稳压原理UoUB2UBE2=(UB2-UZ)UC2(UB1)Uo当UI增加或输
出电流减小使Uo升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UI
UB2UC2(UB1)(3)输出电压的确定和调节范围因为:OU2BEZUU+22WRR+
21WRRR++=()22221BEZWWOUURRRRRU+++
+=所以:2221ZWWURRRRR+++=忽略UBE2R3T1T2UZRR
W1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2例:UI=18V,UZ=4V,R1=R2=RW=
4.7k?,求输出电压的调节范围。R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+
_UIUB2221ZWWOminURRRRRU+++=?4=6V4.74.7++
=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU++=?4=12V4.74.7
++=4.74.7(4)实际的稳压电源采取的改进措施1.比较放大级采用差动放大器或集成运放2.调整管采用复合三
极管3.采用辅助电源(比较放大部分的电源)4.用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5.内部加短路和过热保护电路R
3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化?集成稳压电源
五、集成稳压电源特点:体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉内部电路:串联型晶体管稳压电路类型:W7800系列——稳定正
电压W7805输出+5V
W7809输出+9VW7812输出+12
VW7815输出+15VW7900
系列——稳定负电压W7905输出-5V
W7909输出-9VW7912
输出-12VW7915输出-15V1端:输入端
2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo
132CI0.1~1?FCo1μF+10V+5V注意:输入与输出端之间的电压不
得低于3V!1端:公共端2端:输入端3端:输出端W7900系列稳压器外形及接线图12
3–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1?FCo1μF-10V-5V集成稳
压电源应用电路u2u1C1300μFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V
+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1?F第8章直流稳压电源一、直流稳压电源
的组成和功能二、单相整流电路三、滤波电路四、稳压电路五、集成稳压电源电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压
u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:
清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。一、直流稳压电源的组成和功能整流电路滤波电路稳压电
路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo单相三相二极管可控硅桥式倍压整流半
波全波本课主要介绍:单相半波整流,单相全波整流,单相桥式整流把交流电压转变为直流脉动的电压。整流电路分类:整流电路的任
务:二、单相整流电路1.单相半波整流电路二极管导通,忽略二极管正向压降,uo=u2u1u2aT
bDRLuo为分析简单起见,把二极管当作理想元件处理,即二极管的正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。二极管截止,uo=
0+–io+–u2>0时:u2<0时:单相半波整流电压波形u1u2aTbDRLuouDu2
uouD?t?2?3?4?0输出电压平均值(Uo),输出电流平均值(Io):()ò=pwp2
021tduUoo=()òpwp021tdsinwt22U=p22
45.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/R
Luo?2?0?t二极管上的平均电流及承受的最高反向电压:u1u2aTbDRLuouDiouD
?2?0?tUDRM二极管上的平均电流:ID=IOUDRM=22U承受的最高反向电压:2.单相全波
整流电路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理:+–+–变压器副边中心抽头,
感应出两个相等的电压u2当u2正半周时,D1导通,D2截止。当u2负半周时,D2导通,D1截止。u1u2aT
bD1RLuoD2u2io单相全波整流电压波形u2uouD1?t?2?3?4?0uD2+–
+–0~?:uD2=2u2+忽略二极管正向压降输出电压平均值(Uo),输出电流平均值(Io):u1u2
aTbD1RLuoD2u2iouo?2?0?t()ò=pwp01tduU
oo=()òpwp01tdsinwt22UIo=Uo/RL=0.9U2/RL
=p229.02UU=2二极管上的平均电流及承受的最高反向电压:u1u2aTbD1RL
uoD2u2io二极管上的平均电流:oDII21=uD?2?0?tDRM22UU=2
二极管承受的最高反向电压:3.单相桥式整流电路u1u2TD3D2D1D4RLuo组成:由四个二极管组成桥
路RLD1D3D2D4u2uou2uo+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周时
电流通路D1、D4导通,D2、D3截止-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2负半周时电流通路D
2、D3导通,D1、D4截止u2>0时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a?D1?RL?D4?bu2
<0时D2,D3导通D1,D4截止电流通路:b?D2?RL?D4?a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u
2D3D2D1D4RLuoab整流输出电压平均值:Uo=0.9U2负载电流平均值:Io=
Uo/RL=0.9U2/RL二极管平均电流:ID=Io/2二极管最大反向电压:DRM22UU=u2
uD2,uD3uD1,uD4uo集成硅整流桥:u2uo+?–?~+~-??+–4.整流
电路的主要参数负载电压Uo的平均值为:()ò=πootduπU2021w负载上的(平均)
电流:LoRUIo=(1)整流输出电压的平均值uo?2?0?tS定义:整流输出电压的基波峰值Uo1M
与Uo平均值之比。S越小越好。2.脉动系数S用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得:uo?2?0?t基波
基波峰值输出电压平均值平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管的主要依据。oDII21=例如:
在桥式整流电路中,每个二极管只有半周导通。因此,流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受
的最大反向电压:(3)二极管平均电流与反向峰值电压(选购时:二极管额定电流?2ID)(选购时:最大反向电压?2URM)
三、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。交流电压脉动直流电压整流滤波直流
电压RLLRLC1.电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析,其电路如图所示。(1)电容滤波原理a桥
式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL未接入时(忽略整流电路内阻)u2t
uot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1
D3RLuoSCucRL接入(且RLC较大)时(忽略整流电路内阻)u1u2u1bD4D2D1D
3RLuoSCu2tuot无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形uotu2上升,u2大于电容上的
电压uc,u2对电容充电,uo=uc?u2u2下降,u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放
电,uc按指数规律下降,时间常数?=RLCu2tuot只有整流电路输出电压大于uc时,才有充电电流。因此二极管
中的电流是脉冲波。二极管中的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot电容充电
时,电容电压滞后于u2。RLC越小,输出电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入(
且RLC较大)时(考虑整流电路内阻)一般取)105(TCRτL-3=(T:电源电压的周期)近似
估算:Uo=1.2U2Io=Uo/RL(b)流过二极管瞬时电流很大RLC越大?
Uo越高?负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短?iD的峰值电流越大(2)电容滤波电路的特点(a)输出电压平
均值Uo与时间常数RLC有关RLC愈大?电容器放电愈慢?Uo(平均值)愈大(c)二极管承受的最高反向电压2.
电感滤波电路电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo电感滤波原理对谐波分量:f越高,XL越大,电压大部分降在XL上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时,输出平均电压约为:u2u1RLLuo对直流分量:XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上3.RC–?型滤波器改善滤波特性的方法:采取多级滤波uoRu2u1C1C2uo1′RLRC–?型滤波器将RC–?型滤波器中的电阻换为电感,变为LC–?型滤波器四、稳压电路稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流滤波有波纹的直流电压稳压直流电压
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