直流穩(wěn)壓電源(4)ppt課件

1、18.2 濾波器濾波器18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源18.1 整流電路整流電路第第1818章直流穩(wěn)壓電源章直流穩(wěn)壓電源功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適 的直流電壓的直流電壓u4uou3u2u1t uDO u 負(fù)半周，負(fù)半周，VaVb，二極，二極管管 1、3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，2、4 截止截止 。uouD t tuD1uD3 ut U2U2U2 4. 參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算LLRURUI9 . 0oo o21DII UU2DRM o11. 1 d) sin(2122mIttII ) d( sin21ttU U0.9 oU (1) 輸出直流電壓高；輸出直流電壓高； (2

2、) 脈動(dòng)較??；脈動(dòng)較?。?(3) 二極管承受的最大反向電壓較低；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。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，提高了可靠出直流引線。減少接線，提高了可靠性，使用起來非常方便。性，使用起來非常方便。V 1119 . 01009 . 0o UU A122121oD IIV 17212222DRM UU A250110Loo RUI 考慮到變壓器副繞

3、組及二極管上的壓降，變壓器考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出副邊電壓一般應(yīng)高出 5%10%，即取，即取 U = 1.1 111 122 V例例1：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為：單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為 220 V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 50，負(fù)載電壓，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。81122220 .K 變比變比 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A 變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓 U 122 V A1D IV 172DRM U 可選用二極管可選用二極管

4、2CZ11C，其最大整流電流為，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為反向工作峰值電壓為300V。uo+_u+_RLD2D4 D1D3 uo u 2 34tt234oo 如果如果D2D2或或D4D4接反接反 則正半周時(shí)，二極管則正半周時(shí)，二極管D1D1、D4D4或或D2D2、D3D3導(dǎo)通，電流導(dǎo)通，電流經(jīng)經(jīng)D1D1、D4D4或或D2D2、D3D3而造成電源短路，電流很大，因而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及此變壓器及D1D1、D4D4或或D2D2、D3D3將被燒壞。將被燒壞。 如果如果D2D2或或D4D4因擊穿燒壞而短路因擊穿燒壞而短路 則正半周時(shí)，情況與則正半周時(shí)，情況與D2D2或或D

5、4D4接反類似，電源及接反類似，電源及D1D1或或D3D3也將因電流過大而燒壞。也將因電流過大而燒壞。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o 三相變壓器原繞組接成三三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形角形，副繞組接成星形共陽極組共陽極組共陰極組共陰極組 在在 t1 t2 期間期間共陰極組中共陰極組中a點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D1 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽極組中共陽極組中b點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D4 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uoua ub uC2 t

6、uoott1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9 在在 t2 t3 期間期間共陰極組中共陰極組中a點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D1 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽極組中共陽極組中c點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D6 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uoua ub uC2 t t1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uoto 在在 t3 t4 期間期間共陰極組中共陰極組中b點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D3 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽極組中共陽極組中c點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D6 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io C

7、bau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uoua ub uC2 t t1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uoto 在在 t4 t5 期間期間共陰極組中共陰極組中b點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D3 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽極組中共陽極組中a點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D2 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uoua ub uC2 t t1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uotot1 t2 t3t4 t5t6 t7 t8 t9uoto D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+ o變壓器

8、副邊電壓變壓器副邊電壓負(fù)載電壓負(fù)載電壓uoua ub uC2 t LL34. 2oRURUI o31DII UU23DRM ) )d(30 sin(231ab26ttU UU2.34 交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，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。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濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓壓( (或通過電感中的電流或通過電感中的電流) )不能突變的特性不能突變的特性, , 濾掉整濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份

9、，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。 方法：將電容與負(fù)載方法：將電容與負(fù)載RLRL并聯(lián)并聯(lián)( (或?qū)㈦姼信c負(fù)載或?qū)㈦姼信c負(fù)載RLRL串聯(lián)串聯(lián)) )。 u uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的供電的同時(shí)也給電容充電，同時(shí)也給電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 u uC時(shí)，二極管截止，電容通過負(fù)載時(shí)，二極管截止，電容通過負(fù)載RL 放電，放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，按指數(shù)規(guī)律下降， uo= uC 。+Cici +aDuoubRLio= uC 二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為 。UU22DRM uoU2U2u tO

10、tO25)(3LTCR 一般取一般取(1) (1) 輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值UoUo與放電時(shí)間與放電時(shí)間 常數(shù)常數(shù)RLCRLC有關(guān)。有關(guān)。 RLC 越大越大 電容器放電越慢電容器放電越慢 輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值Uo 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。近似估算取：近似估算?。?Uo = 1. 2 U ( 橋式、全波）橋式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）（半波）U2 為了得到比較平直的輸出電壓為了得到比較平直的輸出電壓有電容濾波有電容濾波 無電容濾波無電容濾波0.45U UooIO 結(jié)論結(jié)論 采用電容濾波時(shí)，輸出電采用電容濾波時(shí)，輸出電壓受負(fù)載變化

11、影響較大，即壓受負(fù)載變化影響較大，即帶負(fù)載能力較差。帶負(fù)載能力較差。 因此電容濾波適合于要求因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場合。小且負(fù)載變化較小的場合。 RLC RLC 越大越大O O 越高，越高，IO IO 越大越大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短短 iD iD 的峰值電流越大。的峰值電流越大。uoU2 tOiD tO例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓Uo=30V，選擇整流二極管

12、及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：1. 選擇整流二極管選擇整流二極管25V1.230 21O .UU可選用二極管可選用二極管2CP11IOM =100mA URWM =50V 例：有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻例：有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50S 05

13、. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 選擇濾波電容器選擇濾波電容器F250F102502000.05 0506L R.C可選用可選用C=250F，耐壓為，耐壓為50V的極性電容器的極性電容器L uRLuo+C LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場合，用于高頻時(shí)更為合適。的場合，用于高頻時(shí)更為合適。 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，濾波器更好，但二極管的沖但二極管的沖擊電流較大。擊電流較大。 比比 形形 LC 濾波器的體積濾波器的體積小、成本低。小、成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLuo+C2+C1 R 愈大，愈大

14、，C2愈大，濾波效果愈好。但愈大，濾波效果愈好。但R 大將使直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。出電壓脈動(dòng)很小的場合。交直流收擴(kuò)兩用機(jī)電源交直流收擴(kuò)兩用機(jī)電源N1N3C20.047FD2D3D4D12CZ12A4N2FU23A2000F/50V+C124VFU11A直流直流24V交流交流220V 如圖電源輸出電如圖電源輸出電壓為壓為24V, 電流為電流為1.8A。變壓器副繞組變壓器副繞組N3 的電的電壓約為壓約為20V, C2起抑制起抑制高頻干擾作用；副繞高頻干擾作用；副繞組組N2的電壓為的電壓為5.5V，供照

15、明指示燈用。直供照明指示燈用。直流流 24V電池的極性可電池的極性可任意接入。任意接入。UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL(IO) IR 設(shè)設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化UO 基本不變基本不變 IR (IRR) 基本不變基本不變 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流調(diào)壓限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIzZMOOIMmin IIRUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) U

16、I = (2 3) UO(4) RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin 由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。UORFR2R1+ RL+UZRDZ+UUORFR2R1+ +RLRDZ+UZ+U反相輸入恒壓源反相輸入恒壓源同相輸入恒壓源同相輸入恒壓源ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改變改變 RF 即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。UiTR2UZRL UO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、

17、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。路和調(diào)整元件四部分組成。調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓取樣取樣電路電路 當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓壓UO UO 升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過程：升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UOUf UB UOIC UCE 由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。壓電路。UITR2UZRL UO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R Z211BO)(1URRRUU 輸出電壓輸出電壓UiTR2UZRL UO +R3+

18、UB+DZ+Uf+R11R 1R 單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用靈活用靈活, ,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端引出端, ,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1. 分類分類三三端端穩(wěn)穩(wěn)壓壓器器輸出固定電壓輸出固定電壓輸出正電壓輸出正電壓78XX 輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)）W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1輸入端輸入端3 公共端公共端2 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外

19、形1 公共端公共端3輸入端輸入端2 輸出端輸出端 輸出電流超過輸出電流超過 1. 5 A加散熱器）加散熱器） 不需要外接元件不需要外接元件 內(nèi)部有過熱保護(hù)內(nèi)部有過熱保護(hù) 內(nèi)部有過流保護(hù)內(nèi)部有過流保護(hù) 調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) 輸出電壓容差為輸出電壓容差為 4% (1) 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率SU(穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)) 反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)對穩(wěn)壓電路的影響。動(dòng)對穩(wěn)壓電路的影響。0 0 o 100oo TIIU% UUUS (2) 電流調(diào)整率電流調(diào)整率SI 反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變化反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境