第9章 直流稳压电源.ppt
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1、第第9章章 直流稳压电源直流稳压电源9.1 概述概述9.2 单相整流电路单相整流电路9.3 滤波电路滤波电路9.4 稳压电路稳压电路9.5 集成稳压器集成稳压器9.6 开关稳压电源开关稳压电源小结小结9.1 概述概述9.1.1直流稳压电源的基本组成直流稳压电源的基本组成其基本组成如图其基本组成如图9-1所示。所示。整流部分的作用是利用具有单向导电性的整流元件整流部分的作用是利用具有单向导电性的整流元件(一般为半一般为半导体二极管导体二极管),将正负交替的正弦交流电压转变成为单方向的,将正负交替的正弦交流电压转变成为单方向的脉动电压。但是,这种单向脉动电压包含很大的脉动成分,脉动电压。但是,这种
2、单向脉动电压包含很大的脉动成分,距理想的直流电压相差很远。距理想的直流电压相差很远。稳压部分一般较为复杂些,由稳压器件组成,其作用是采取稳压部分一般较为复杂些,由稳压器件组成,其作用是采取某些措施,使脉动系数减小,使输出的直流电压在电网电压某些措施,使脉动系数减小,使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。或负载电流发生变化时保持稳定。下一页下一页9.1 概述概述9.1.2稳压电源的主要技术指标稳压电源的主要技术指标1.特性指标特性指标特性指标是指表明稳压电源工作特征的参数,如输入、输出特性指标是指表明稳压电源工作特征的参数,如输入、输出电压及输出电流,电压可调范围等。电压及输出
3、电流,电压可调范围等。2.质量指标质量指标质量指标是指衡量稳压电源稳定性能状况的参数。质量指标是指衡量稳压电源稳定性能状况的参数。(1)稳压系数稳压系数。(2)输出电阻输出电阻ro。下一页下一页上一页上一页9.1 概述概述9.1.2稳压电源的主要技术指标稳压电源的主要技术指标(3)纹波电压纹波电压S。指稳压电路输出端中含有的交流分量,通常用有效值或峰值指稳压电路输出端中含有的交流分量,通常用有效值或峰值表示。表示。(4)温度系数温度系数ST。上一页上一页返返 回回9.2 单相整流电路单相整流电路9.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路电路如电路如图图9-2所示,其中所示,其中D为整流二极管,
4、为整流二极管,u1为电源变压器的为电源变压器的原边电压,原边电压,u2为电源变压器的副边电压,为电源变压器的副边电压,iL、uL分别为负载分别为负载RL的电流和电压,的电流和电压,uD为二极管上的电压。为二极管上的电压。下一页下一页9.2 单相整流电路单相整流电路9.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路下一页下一页上一页上一页9.2 单相整流电路单相整流电路9.2.2双管全波整流电路双管全波整流电路全波整流电路如全波整流电路如图图9-4所示。所示。由于负载电流由两管轮流供给,因此流过每个整流管的平均由于负载电流由两管轮流供给,因此流过每个整流管的平均电流为电流为0.5U/RL,约比半波整流时
5、减小一半。,约比半波整流时减小一半。下一页下一页上一页上一页9.2 单相整流电路单相整流电路9.2.3桥式全波整流电路桥式全波整流电路桥式整流电路如桥式整流电路如图图9-5(a)所示。所示。桥式整流电路的工作原理可用桥式整流电路的工作原理可用图图9-5(b)和和(c)来说明。来说明。由于在由于在u2的两个半周中,流过的两个半周中,流过RL的电流方向相同,所以桥式的电流方向相同,所以桥式整流电路和全波整流电路的作用一样,具有全波整流的各种整流电路和全波整流电路的作用一样,具有全波整流的各种优点。同时,桥式整流电路中每一个二极管所承受的最大反优点。同时,桥式整流电路中每一个二极管所承受的最大反向电
6、压比全波整流时小了一半,即向电压比全波整流时小了一半,即Udmax=2U2m。下一页下一页上一页上一页9.2 单相整流电路单相整流电路9.2.4倍压整流电路倍压整流电路 图图9-6(a)中电路是一种常用的三倍压整流电路,其工作原理中电路是一种常用的三倍压整流电路,其工作原理见见图图9-6(b)、(c)和和(d)。当交流电压。当交流电压u2为正半周时为正半周时(第一个半第一个半周,这时周,这时1端为正,端为正,2端为负端为负)D1导通,电容导通,电容C1被充电到被充电到U2m,极性如图极性如图9-6(b)所示。所示。该电路中每个整流管所承受的最大反向电压均为该电路中每个整流管所承受的最大反向电压
7、均为2U2m2m,,每,每个电容所承受的最大电压不高于个电容所承受的最大电压不高于2U2m。这两点也适用于按照。这两点也适用于按照同样结构原理构成的多倍压整流电路,如同样结构原理构成的多倍压整流电路,如图图9-7所示。所示。4种常用整流电路的特性如种常用整流电路的特性如表表9-1所示。所示。上一页上一页返返 回回9.3 滤波电路滤波电路1.电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。电容滤波电路是使用最多也是最简单的滤波电路。电容滤波电路如图电容滤波电路如图9-8(a)所示,加上电容所示,加上电容C后,负载后,负载RL上的电上的电压波形就与没有滤波电容时的电压波形不同,
8、如图压波形就与没有滤波电容时的电压波形不同,如图9-8(b)所示。所示。2.电感滤波电路电感滤波电路利用电感的电抗性,同样可以达到滤波的目的。在整流电路利用电感的电抗性,同样可以达到滤波的目的。在整流电路和负载和负载RL之间,串联一个电感之间,串联一个电感L就构成了一个简单的电感滤就构成了一个简单的电感滤波电路,如图波电路,如图9-9所示。所示。下一页下一页9.3 滤波电路滤波电路3.复式滤波电路复式滤波电路如如图图9-10为为LC滤波电路。滤波电路。图图9-11为为LC-型滤波电路。另外还型滤波电路。另外还有有RC-型滤波电路。型滤波电路。几种常用滤波器的比较如几种常用滤波器的比较如表表9-
9、2所示。所示。与电容滤波电路比较,与电容滤波电路比较,LC滤波电路的优点是:外特性比较好,滤波电路的优点是:外特性比较好,输出电压对负载影响小,电感元件限制了电流的脉动峰值,输出电压对负载影响小,电感元件限制了电流的脉动峰值,减小了对整流二极管的冲击。它主要适用于电流较大、要求减小了对整流二极管的冲击。它主要适用于电流较大、要求电压脉动较小的场合。电压脉动较小的场合。上一页上一页返返 回回9.4 稳压电路稳压电路9.4.1稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路(并联型稳压电并联型稳压电路路)稳压二极管都是用硅晶体制作的,故也称为硅稳压管。其稳稳压二极管都是用硅晶体制作的,故也称为硅稳压管。其稳压
10、电路如压电路如图图9-12所示。所示。1.稳压原理稳压原理稳压二极管的稳压作用是利用稳压二极管的稳压作用是利用PN结的击穿特性实现的。结的击穿特性实现的。(1)(2)下一页下一页9.4 稳压电路稳压电路9.4.1稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路(并联型稳压电并联型稳压电路路)2.稳压二极管稳压电路参数的选择稳压二极管稳压电路参数的选择1)稳压二极管的选择稳压二极管的选择UZ=UoIZmax(23)Iomax2)输入电压输入电压Ui的确定的确定Ui高,高,R大,稳定性能好,但损耗大。一般大,稳定性能好,但损耗大。一般Ui=(23)Uo下一页下一页上一页上一页9.4 稳压电路稳压电路9.4.1
11、稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路(并联型稳压电并联型稳压电路路)3)限流电阻限流电阻R的选择的选择(1)R的阻值。的阻值。(2)R的功率的功率PR为为下一页下一页上一页上一页9.4 稳压电路稳压电路9.4.2串联型稳压电路串联型稳压电路1.电路结构电路结构典型的串联型三极管稳压电路如典型的串联型三极管稳压电路如图图9-13所示。所示。图图9-14为其原为其原理框图。理框图。2.稳压原理稳压原理(1)下一页下一页上一页上一页9.4 稳压电路稳压电路9.4.2串联型稳压电路串联型稳压电路(2)下一页下一页上一页上一页9.4 稳压电路稳压电路9.4.2串联型稳压电路串联型稳压电路3.输出电压调节
12、范围输出电压调节范围图图9-13所示稳压电路中有一个电位器所示稳压电路中有一个电位器R4串接在串接在R3和和R5之间,之间,可以通过调节可以通过调节R4来改变输出电压来改变输出电压Uo。下一页下一页上一页上一页9.4 稳压电路稳压电路9.4.2串联型稳压电路串联型稳压电路4.调节管的选择调节管的选择调节管承担了全部的负载电流,为此,必须充分考虑其安全调节管承担了全部的负载电流,为此,必须充分考虑其安全问题。问题。1)最大集电极允许电流最大集电极允许电流ICM2)最大允许功耗最大允许功耗PCM3)击穿电压击穿电压U(BR)CEO上一页上一页返返 回回9.5 集成稳压器集成稳压器9.5.1三端固定
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