《實用汽車電工電子技術》模塊5-LM

1模塊五直流穩(wěn)壓電源【學習目標】掌握單相半波、橋式整流電路的工作原理、電路特點了解濾波電路的作用，能進行簡單濾波器的電路設計掌握穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的形式、工作原理及電路特點掌握直流穩(wěn)壓電源的組成，能進行安裝與測試

2模塊五直流穩(wěn)壓電源【主要內(nèi)容】5.1整流電路5.2濾波電路5.3直流穩(wěn)壓電源35.1整流電路【本節(jié)目標】掌握單相半波、橋式整流電路的工作原理及電路特點

45電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能6穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標輸出電壓范圍：輸出電壓連續(xù)可調(diào)的范圍額定負載電流：長時間工作允許輸出的最大電流穩(wěn)定程度：抗電網(wǎng)不穩(wěn)定度SR，表明穩(wěn)壓電源抗拒電網(wǎng)電壓變化的能力電源內(nèi)阻：衡量直流電源適應負載電流變化能力的指標，內(nèi)阻越小，輸出電壓愈穩(wěn)定紋波電壓：輸出的直流電壓中所含的交流成分，通常以有效值或峰峰值表示整流電路的任務：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓。整流濾波電路常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。為分析簡單起見，把二極管當作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。單相整流電路89單相半波整流電路u2>0:導通i0u1u2aTbDRLu0忽略二極管正向壓降：u0=u2uiuoi0=u0/RL10u2<0時，二極管截止,輸出電流為0。截止u0=0u1u2aTbDRLu0i0uiuoi0=0vo(4)輸出電壓平均值（Vo）：(1)輸出電壓波形：v1v2aTbDRLvoiL(3)二極管上承受的最高電壓：(2)二極管上的平均電流：ID=ILuD20tUDRM12單向全波整流電路+–+–+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應出兩個相等的電壓u2當u2正半周時，D1導通，D2截止。當u2負半周時，D2導通，D1截止。13全波整流電壓波形u2uLuD1t2340uD214uL20tIL=UL/RL=0.9U2

/RL

（2）輸出電流平均值IL：（1）輸出電壓平均值UL：IL15uD20t（3）流過二極管的平均電流：ID

=IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：7.1.3單相橋式整流電路橋式整流電路+-v2正半周時電流通路v1v2TD4D2D1D3RLvo1.工作原理橋式整流電路-+v0v1v2TD4D2D1D3RLv2負半周時電流通路v2>0時D1,D3導通D2,D4截止電流通路:A

D1RLD3Bv2<0時D2,D4導通D1,D3截止電流通路:BD2RLD4A輸出是脈動的直流電壓！v2橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形vD4,vD2vD3,vD1vov2D4D2D1D3RLvoAB幾種常見的硅整流橋外形：+AC-~+~-~+-~u2uL+

–

20負載電壓U0的平均值:負載上的(平均)電流:每個二極管只有半周導通。流過每只整流二極管的平均電流ID是負載平均電流的一半。二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：uo(io)5.2濾波電路【本節(jié)目標】掌握電容濾波和電感濾波電路的工作原理、電路特點能進行濾波器性能測試和簡單濾波器的電路設計22電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持輸出電壓u0的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能濾波電路交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓原理：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份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的。24電容器電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’25u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入時u2t設t1時刻接通電源t1充電結(jié)束忽略整流電路內(nèi)阻u0t沒有電容時的輸出波形1.電容濾波(以單向橋式整流電容濾波為例進行分析)v2tvot只有整流電路輸出電壓大于vo時，才有充電電流iD

。因此整流電路的輸出電流是脈沖波。整流電路的輸出電流iDav1v2v1bD4D2D1D3RLvoSC+–iD可見，采用電容濾波時，整流管的導通角較小。27u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且RLC較大）時u2tuot電容通過RL放電，在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管截止，整流電路不為電容充電，uo會逐漸下降。28近似估算:UL=1.2U2(b)流過二極管瞬時電流很大整流管導電時間越短iD的峰值電流越大電容濾波電路的特點：(a)UL與RLC的

關系：RLC愈大C放電愈慢UL(平均值)愈大RLC較大一般?。?T:電源電壓的周期)u2tuc=uL結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負載電流較小且負載變動不大的場合。1)電感濾波電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。電感濾波電路v2v1RLLvo30電感器(INDUCTOR)是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲起來的元件。電感器，它只阻止電流的變化。如果電感器在沒有電流通過的狀態(tài)下，有電流通過，則它阻止電流流過它；如果電感器在有電流通過的狀態(tài)下，電路斷開，則它將試圖維持電流不變。312.電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):在橋式整流電路與負載間串入一電感L。

UL=0.9U2諧波分量:

f越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。直流分量:

XL=0相當于短路,電壓大部分降在RL上當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：32電感濾波的特點整流管導電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場合。缺點是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。u2u1RLLuo333.其它濾波電路為進一步改善濾波特性，采取多級濾波。LC濾波電路RCπ型濾波電路345.3直流穩(wěn)壓電源【本節(jié)目標】掌握穩(wěn)壓電路的工作原理正確理解直流穩(wěn)壓電源的組成和各部分作用了解集成穩(wěn)壓器的工作原理和使用方法35直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓36穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。

由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。++++UDziLRz-oU-++RUIZILI37(1)當輸入電壓變化時UiUZUoUoURIIZ++++UDziLRz-oU-++RUIZILI38(2)當負載電壓變化時穩(wěn)壓過程：

++++UDziLRz-oU-++RUIZILI

IL↑→I↑→UR↑→UZ↓（UO↓）→IZ↓→I↓→UR↓→UO↑39穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路優(yōu)點 電路結(jié)構(gòu)簡單使用方便缺點 輸出電壓不可調(diào)穩(wěn)壓精度低串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由基準電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。T+_VIVO比較放大基

準取

樣VRFVO+_C2RL調(diào)整元件+–+–具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路T+_VIVO比較放大基

準取

樣VRFVO+_C2RL調(diào)整元件+–+–調(diào)整元件T：與負載串聯(lián)，通過全部負載電流。可以是單個功率管，復合管或用幾個功率管并聯(lián)。比較放大器：可以是單管放大電路，差動放大電路，集成運算放大器?；鶞孰妷海嚎捎煞€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路:取出輸出電壓VO的一部分和基準電壓相比較。42由四部分組成：基準電壓、調(diào)整管、取樣電路、放大比較環(huán)節(jié)。1.串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成432.工作原理（1）輸入電壓變化時實質(zhì)：電壓負反饋UiUfUoUoUo1UCE44（2）負載電流變化時ILUo1UoUCEUoUf集成穩(wěn)壓電源隨著半導體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應用的單片集成穩(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。本節(jié)主要介紹常用的W7800系列三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。該組件的外形如下圖，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過熱保護環(huán)節(jié)。1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形1231端:公共端2端:輸出端3端:輸入端W7900系列穩(wěn)壓器外形123注：型號后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V、18V、

24V等

。三端集成穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式正穩(wěn)壓W78XX負穩(wěn)壓W79XX1)集成穩(wěn)壓電源的分類1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負電壓79

）恒流源基準電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護過熱保護啟動電路取樣電路

一、輸出為固定電壓的電路2)應用電路輸出為固定正壓時的接法如圖所示。注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！+_W7800系列穩(wěn)壓器

基本接線圖CoW7800CIVI+_Vo1320.1~1F1μF50輸出負電壓的穩(wěn)壓電路二

、輸出正負電壓的電路正負電壓同時輸出電路W78XXCIVI+_VO132+_CIW79XX13COCO2