[工学]模电课件 第十章.ppt

,10 直流稳压电源,交流电是最方便的能源，可电子电路工作时都需要直流电源提供能量，即半导体设备的工作电源是低压直流。电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。于是需要把交流电变成直流电，这就需稳定的直流电源。,10.1 小功率整流滤波电路,10.2 串联反馈式稳压电路,10 直流稳压电源,10.0 引言,引言,直流稳压电源的作用： 将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。,组成,图10.0.1 直流稳压电源结构图和稳压过程,稳压电路：对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力，得到稳定直流电压。,滤波电路：将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。,组成,各部分功能,变压器：降压。将交流电网220V的电压变为所需要的电压值。,整流电路：将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。,图10.0.1 直流稳压电源结构图和稳压过程,10.1 小功率整流滤波电路,10.1.1 单相桥式整流电路,10.1.2 滤波电路,图10.1.1单相桥式整流电路图,10.1.1 单相桥式整流电路,1.工作原理：利用二极管的单向导电性,当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。,当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。,在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。,10.1.1 单相桥式整流电路,全波整流电路,电路如图所示：,2.负载上的直流电压VL和直流电流IL,输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。,用傅立叶级数把输出波形展开：,展开式中的直流分量就是平均值,输出平均电压为,流过负载的平均电流为,2.负载上的直流电压VL和直流电流IL,纹波系数: 定义：直流输出电压中的相对纹波电压的大小。 是纹波电压总有效值与输出电压直流量之比。,输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。,桥式整流电路的纹波系数为：,3. 整流元件参数的计算,(比如v2的正半周， D1, D3通， D2, D4承受的最高反向电压为v2的最大值),流过每个二极管的平均整流电流为,每个二极管所承受的最大反向电压,每只二极管都只导通半个周期，所以流过每只管子的平均电流是负载电流的一半。,滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。 电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。 电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。 经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。,10.1.2 滤波电路,10.1.2 滤波电路,（a）电容滤波电路,（b）电感电容滤波电路（倒L型）,（c）型滤波电路,几种滤波电路,二、滤波电路,常用的滤波电路如图914,(a), (c)适用于小功率电源，利用电容的平波作用滤波；,(b)适用于大功率电源，利用电感的平波作用滤波；,图104,单相桥式电容滤波整流电路:在负载电阻上并联了一个滤波电容C。,10.1.2 滤波电路,图10.1.4 桥式整流、电容滤波电路,1、电容滤波电路,1. 电容滤波电路, 断开RL：正半周时， D1, D3通， v2向C充电。,负半周时， D2, D4通， v2向C充电。,充电时间常数很小。 vC很快充到 ，,且无放电回路， vC保持 不变。,图105,a,b,RL,D1,D2,D3,D4,Tr,(),(+),(+),(),+,S,C,a,b,RL,D1,D2,D3,D4,Tr,(),(+),(+),(),+,S,C, 接上RL：,a. 在t = 0时接上RL，此时， vC v2， D1, D3截止(D2, D4本来就截止)如图106,C经RL放电，放电时间常数为RL 。,如图107的ab段。,b. b点后，v2 vC， D1、D3通，电源一面供给RL电流，一面给C充电，如bc段。,c. c点后，v2 vC， D1、D2、D3、D4止，C又经 RL 放电，如cd段。见图107,t,O,2,3,4,t,RL未接入,RL接入后,iD,iD,O,D1 D3导电,D2 D4导电,D1 D3导电,D2 D4导电,C 放电,C 充电,vC = vL,a,b,c,d,e,v2, vC , vL,图107,电容滤波之特点：, 二极管导通角 ，流过管子的瞬时电流很大。, VL升高，RLC越大，VL越高，波形越平滑，要求： T为电源交流电压的周期,VL= (1.11.2)V2,需要指出的是，当 放电时间常数RLC增加时， t1点要右移， t2点要左移， 二极管关断时间加长， 导通角减小，见曲线3； 反之，RLC减少时，导通 角增加。显然，当L很 小，即IL很大时，电容滤 波的效果不好，见滤波曲线 中的2。反之，当L很大， 即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。,电容滤波的效果,输出特性较差 整流滤波电路中，输出直流电压VL随负载电流 IO的变化关系曲线。,整流滤波电路的外特性,特点：P491,10.1.2 滤波电路,电容滤波的特点,A. 二极管的导电角 ，,流过二极管的瞬时电流很大。,B. 负载直流平均电压 VL 升高,d = RLC 越大， VL 越高,C. 直流电压VL随负载电流增加而减少，输出特性较差。,图10.1.5 桥式整流、电容滤波时的电压、电流和纹波电压波形,10.1.2 滤波电路,电感滤波电路,电感滤波电路,利用储能元件电感器的电流不能突变的性质，把电感与整流电路的负载L相串联，也可以起到滤波的作用。,当电感中通过交变电流时,电感两端便产生出一反电势阻碍电流的变化：当电流增大时,反电势会阻碍电流的增大,并将一部分能量以磁场能量储存起来;当电流减小时,反电势会阻碍电流的减小,电感释放出储存的能量。这就大大减小了输出电流的变化,使其变得平滑,达到了滤波目的。,电感滤波电路,利用储能元件电感器的电流不能突变的性质，把电感与整流电路的负载L相串联，也可以起到滤波的作用。,特点：P491,10.2 串联反馈式稳压电路,10.2.1 稳压电源质量指标,10.2.2 串联反馈式稳压电路工作原理,10.2.3 三端集成稳压器,10.2.4 三端集成稳压器的应用,输出电压,10.2.1 稳压电源质量指标,输出电压变化量,输入调整因数,电压调整率,稳压系数,输出电阻,温度系数,1. 结构,10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理,10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理,2. 工作原理,输入电压波动,负载电流变化,输出电压变化,电压串联负反馈,所以输出电压,满足深度负反馈，根据虚短和虚断有,(+),(+),(+),(+),（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？说明电路中T1、R1、DZ2的作用； （2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值； （3）计算输出电压的调节范围。 （4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,例10.2.1,（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；,例,解：,VI（1.11.2）V2,取 VI1.2V2,则 VI1.2V21.22024V,T1、R1和DZ2为启动电路,（2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；,例,解：,VAVI 24 V,VEVO2VBE12 V1.4 V13.4V,VCE3VAVO24 V12 V12 V,VCVDVZ16 V,12 V,VBVO,（3）计算输出电压的调节范围。,例,解：,VO,= 9V,= 18V,（4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,例,解：,所以 IC3ILIR3IR2 105mA,PC3VCE3IC3 （VA-VO）IC3 1.26W,10.2.3 三端集成稳压器,1. 输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压 78 、负电压 79 ）,10.2.3 三端集成稳压器,1. 输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压 78 、负电压 79 ）,（b）金属封装外形图 （c）塑料封装外形图 （d）方框图,10.2.3 三端集成稳压器,2. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ）,输出电压