第十三章直流穩(wěn)壓電源

124五月2023第十三章直流穩(wěn)壓電源

幾乎所有的電子電路都需要穩(wěn)定的直流電源，有的使用化學電源如電池、電瓶等，但大部分都使用交流電網(wǎng)供電。主要原因是傳輸方便、使用方便、價格便宜等，所以得到了廣泛的應用。整流的主要元件是單向?qū)щ娫?

如二極管、晶閘管。逆變的主要元件是晶閘管。

一般交流電源和直流電源是可以互換的。從交流到直流的稱為整流，從直流到交流的稱為逆變。224五月2023直流穩(wěn)壓電源從工作狀態(tài)可分為：線性穩(wěn)壓電源開關穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源——優(yōu)點：輸出平穩(wěn)，元件少。——缺點：效率低。開關穩(wěn)壓電源——優(yōu)點：效率高?！秉c：紋波大。下面我們討論線性穩(wěn)壓電源的組成部分及工作原理324五月2023半導體直流電源的原理框圖交流電源負載變壓整流濾波穩(wěn)壓ututututut1、整流變壓器：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。2、整流電路：將交流電源電壓變換為單向脈動電壓。3、濾波器：減小整流電壓的脈動程度，以適合負載的需要。4、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在交流電源電壓波動或負載變動時，使直流輸出電壓穩(wěn)定。424五月2023§13–1單相半波整流電路整流電路：iD設變壓器副邊電壓為TrDR+ab~uuottuuoio

根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦?，在二極管加正向電壓時導通，負載兩端有輸出電壓；整流元件：1、電路2、工作原理

而在加反向電壓時二極管截止，負載得不到輸出電壓。

負載的電壓波形及電流波形見右下曲線圖。將交流電壓變換為單向脈動電壓的電路。是具有單向?qū)щ娔芰Φ亩O管或晶閘管。524五月20233、輸出直流電壓UO，直流電流IO

二極管只在半個周期能夠?qū)щ姡撦d上得到的電壓是單一方向，大小隨時間而變的(單向脈動電壓)。

對這種整流的輸出電壓，常用一個周期的平均值來表示它的大小。其平均值為：t0uTUo如果電路負載已知，則整流輸出電流的平均值為624五月20234、二極管的平均電流和最大反向電壓iDTrRab~uuoD二極管所承受的平均電流和最大反向電壓：例有一單相整流電路,負載電阻為750,變壓器副邊電壓為20V，試求Uo、Io及UDRM、并選用二極管。解查二極管參數(shù)(P358)，選用2AP4(16mA,50V)。為了使用安全此項參數(shù)選擇應比計算值大一倍左右。724五月2023~RLuo~RLuuoa~TrRLbuuo~RLuuo13-2、單相橋式整流電路

單相半波整流電路只利用了電源的半個周期，并且整流電壓的脈動較大。為此常采用全波整流電路，最常見的就是單相橋式整流電路，它有四個二極管接成電橋的形式構(gòu)成。下圖給出了橋式整流電路的四種畫法。1、電路該電路的特點是：兩陰兩陽接負載，陰陽交會接電源。824五月2023

在變壓器副邊電壓u為正半周時，二極管D1、D3導通，而二極管D2、D4截止；uoa~TrRLbuD1D2D3D4uoa~TrRLbuD2D4t0u0T

當副邊電壓u為負半周時，二極管D2、D4導通，而二極管D1、D3截止。2、橋式整流電路的工作原理t0uD2、D4通D1、D3通D1、D3通D2、D4通924五月20233、輸出直流電壓與直流電流TUot0u1024五月2023t0u0uoa~TrRLbuD2D4t0uTD1、D3通D1、D3通D2、D4通D2、D4通uoa~TrRLbuD1D2D3D44、二極管的平均電流和最大反向電壓1124五月2023UUoIoUUoIoUUoUIo整流電壓平均值t0uot0uot0uo電路整流電壓波形二極管平均電流二極管反向電壓副邊電流有效值常見的幾種整流電路1224五月2023

從前面的討論得知，無論是哪種整流電路，其輸出電壓或電流都存在著脈動現(xiàn)象。這在少數(shù)要求不高的場合，如電鍍、電解以及直流電磁鐵等處可以應用。而各種電子設備，都要求平穩(wěn)的直流電源，因此要加濾波器以改善輸出波形的脈動程度。對整流電路的濾波，一方面要盡量降低輸出電壓中的脈動成份，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。§13-3濾波電路1324五月2023

濾波器的基本組成元件是電容或電感。利用它們在所供給的能量較多時儲存一部分能量，然后再逐漸釋放出來，從而得到比較平滑的波形。下面介紹幾種常用的濾波電路

從另一個角度來看，是利用L、C對不同頻率所呈顯的不同阻抗，將其合理地安排在電路中，就可以降低不需要的交流成分，保留直流成分，達到濾波的目的。t0u§13-3濾波電路1424五月2023TrDRLab~uC=uoCt0u0D截止D導通D導通D截止D導通t0u0電容濾波器的作用1、電路與工作原理（1）未接電容時的波形（2）接電容以后根據(jù)以上的分析，負載上的電壓的脈動程度大為減小，對于全波及橋式整流電路，其原理相同，只是波形更加平穩(wěn)。13.4、電容濾波電路(C濾波器)1524五月2023

在負載不同的情況下，取用輸出電流Io愈大輸出平均電壓Uo愈小。其外特性曲線如右圖：

采用電容濾波時，輸出電壓的脈動程度與電容器的放電時間常數(shù)RLC有關，其值愈大則脈動程度就愈小。一般認為或即可達到要求，此時輸出電壓Uo由下式估算：(半波)(全波)

電容濾波器輸出電壓的脈動程度有所改善，但帶負載能力較差。IoUo01.4U電容濾波0.45U無電容濾波(RL=∞)1619煙五計月辛20舟23由于史二極視管的寬導通撿時間違較短五，因處此通款過二歇極管貴的的厭電流性峰值重較大蘆，應稍避免磚電流梅沖擊什損壞樓二極恨管；由于泡濾波棟電容歐保持土有電蠟壓輸脫出，她應注顫意二絲式極管嬸截止鋪時所護承受艷的最孩高反紫向電宵壓UDR赴M有所攜不同傾，帶誦電容魚濾波厘的半罵波整始流電才路帶電弱容濾拳波的恨橋式屈整流烏電路UDR均M不變報；常用位電容舒器一呼般在101~1免03微法挖，視惰負載納電流年大小毯而定諸。其媽耐壓滑值應升大于閱輸出強電壓愚的最時大值圾，一孝般大拍容量蓄電容斤具有稼極性躍。電容諷濾波系電路倡中元唉件的差選擇他：1719針五霜月儀20伸23~TrRLuCL電感李電容候濾波徒電路由于撈電感笑線圈系對整持流電辯流的括交流革分量以具有單阻抗眠，L比RL大得映愈多粗則濾嫌波效重果就串愈好絮。一般沾需要慚線圈械的電行感量貴較大泊，但友其直脊流電登阻也叛較大賓，因尤而會甘造成請輸出暈電壓騎的下懷降。LC濾波攻器適盜于電續(xù)流較供大、梨輸出期電壓上脈動亡很小并的場疊合，孤更適波合于多高頻輝濾波若。13鉗.5、電繼感電舉容濾毛波器(L鏡C濾波涌器)要進齒一步癢減小仍輸出斧電壓卻的脈驅(qū)動程旺度，戶可在喜濾波渠電容郵之前民串入萄鐵心隸電感絹線圈L—蠟—即LC濾波記器。1819許五忌月暗20點23-24VN2C1N3N13A2000F50VFU2C21A.047FFU12CZ124直流交流24V~220V如圖食電源判輸出失電壓闖為24述V，電社流為1.念8A。變掀壓器刃副繞硬組N3的電產(chǎn)壓約刊為20牌V，C2起抑清制高獸頻干到擾作須用；暴副繞鑰組N2的電遙壓為5.督5V，供假照明崗指示合燈用重。直流24席V電池因的極讀性可撐任意膠接入念。實際挪電源悄舉例1919昨五鴉月賣20馬23RLUiC~UoIo經(jīng)整丙流和秩濾波病后，它雖脈慕動程螞度有陶了最婦大改銅善，振但直虹流電論壓幅他度還關會隨身著電場網(wǎng)的援波動俊或負恐載的縫變化愉而變唇化。如圖徐采用橋式持整流和電容憐濾波，得周到直流虧電壓Ui，再各經(jīng)過發(fā)限流軟電阻R和穩(wěn)擺壓管DZ，使車負載打得到福一個嫩比較塘穩(wěn)定份的直何流電煩壓。穩(wěn)壓公管穩(wěn)邁壓電躲路§1央3.哈6直流輛穩(wěn)壓梯電源一、透電路13禾.6蒼.1、穩(wěn)脫壓管直穩(wěn)壓折電路（并守聯(lián)式芽穩(wěn)壓犁電源碑）DZRIZ最簡捕單的碑直流悄穩(wěn)壓互電源倍是利映用穩(wěn)離壓管悶組成燈的。2019伏五濫月盞20驚23RLUiDZRC~UoIZIo穩(wěn)壓掠管穩(wěn)繡壓電蚊路保持贏負載令電壓Uo近似張不變劉。當電潤源電丸壓升激高時當負煙載增貼加時→保持巷負載模電壓Uo近似軟不變段。二、識工作阻原理u↑→Ui↑→Uo↑→IZ↑↑→UR↑→Uo↓（RL↓）→慌Io↑→UR↑→Uo↓→IZ↓↓→UR↓2119推五迅月亭20籍23三、R的選衡擇RLUiDZRC~UoIZIo最壞叨的情退況U(V)0.400.8-8-4I(mA)204010-20-1030-12反向正向IZm灣axIZm胡in2219伙五淚月躺20比23三、R的選夏擇RLUiDZRC~UoIZIoR稱為條限流那電阻濱，也寇叫穩(wěn)拍壓電鄉(xiāng)豐阻。最壞向的情炎況注意傭：R可能數(shù)無解各；同陸時注籌意電肯阻的束功率噸。2319磁五窩月慈20惑23四、DZ的選藥擇：優(yōu)點逆：結(jié)贏構(gòu)簡歪單，培調(diào)試憲方便缺點掉：輸出UO不能昂調(diào)整，輸出瓣電流烘受限，輸出電昌壓的汽穩(wěn)壓喉性較旅差。效援率很態(tài)低RLUiDZRC~UoIZIo2419簡五靠月銹20唯2313搜.6奔.2恒壓喚源RLUODZRFUZR2+UR++–R1RLUODZRFUZR2+UR++–R1反相菠輸入洞恒壓焰源同相謹輸入劈燕恒壓端源2519憂五固月筒20闖23§1感3.礙6.球3串聯(lián)石型穩(wěn)此壓電盯路一、肅穩(wěn)壓變管穩(wěn)著壓電娛路的孤缺點二、陣串聯(lián)洽型晶芒體管炮穩(wěn)壓選電路掙的引貴出UiDZRC~IZIoRLUoUoRL3、輸閉出穩(wěn)依定性淚不高船。2、工斧作電矮流小煎，帶向負載鑒差。1、輸薯出電葡壓不侮能任業(yè)意調(diào)堡整。2619籍五怪月站20細23UiDZRC~IZIoRLUoUoRLRLUODZC~UZRT1Io由于秧晶體與管和刪負載迎是串門聯(lián)的確，所是以稱名為串彩聯(lián)型嘗穩(wěn)壓涂電源即。T叫調(diào)鞠整管艦，二、溫串聯(lián)德型晶共體管蠅穩(wěn)壓燙電路喘的引呈出2719貿(mào)五肢月樂20溝23RLUODZC~R1UZR2R1R2UfR4R3T1T2Io輸出辮電壓浙的求媽法三、刮具有之放大孫環(huán)節(jié)暗的串拼聯(lián)型對晶體型管穩(wěn)趨壓電跟路的閘原理賭圖2819除五錘月抵20穴23四、桑使用秩運算存放大拔器的律串聯(lián)速型穩(wěn)取壓電搶源RLUODZR1UZR2R1R2U1R3TIo++–2919難五仗月日20晨23§1躺3.酷7集成妥三端棒穩(wěn)壓腎電器穩(wěn)壓叢電源禍的應樓用場徑合相集當廣蹤蝶泛，趁但分倘立件品串聯(lián)遼型穩(wěn)其壓電趣源及潔由運仇放構(gòu)貧成的區(qū)穩(wěn)壓擾電源濟結(jié)構(gòu)波比較安復雜泄，還譯要注襲意加脫接保建護電毯路。姑因此室，單壁片集桿成穩(wěn)羽壓電剩源應初運而回生并振且得障到廣炕泛應炊用?；罨鞠铱梢耘圩龅胶鹈庹{(diào)椅試，卵且體育積小遺、可野靠性栗高、氣使用縫靈活放、價揉格低亞廉。3019艦五典月圖20胃23一、神外形盾圖和泡主要矩參數(shù)123123W78159824型號W7805W7809W7812W7815Uo(V)591215UiMax(V)35ΔUMin2~3Iom(A)2.2Ro(Ω)0.03~0.15目前反最普勾遍應針用的陳單片班穩(wěn)壓呢電源碎是W（LM）78鳥00系列氏和W（LM）79遺00系列奪。其漿內(nèi)部甜電路私是在句串聯(lián)點型晶溫體管六穩(wěn)壓嘉電路果的基堪礎上兔構(gòu)成婆的。凍只有達三個啦引出與端：綁輸入舌端1、輸諸出端2和公能共端3(俗稱誦三端肝集成洲穩(wěn)壓璃器)。3119囑五霸月些20從23CiCoW7800123UiUo+–+–++CiCoW7900321UiUo++––++W7陷80腸0系列剛為正園電源潔輸出羊，典鋸型應協(xié)用只統(tǒng)需在棋輸入葵端和容輸出判端與屆地之食間各瓶并聯(lián)氏一個勞電容沙即可殺。前乎者抵停消較她長輸架入線遺的電蘇感效崖應，鑄防止燦產(chǎn)生矛自激魚振蕩傲。后機者用砌于吸畫收負災載突察變所身產(chǎn)生飛的電鍛壓抖繁動雜攻波。W7斬90傍0系列朽為負穴電壓拉輸出震，除愿功能伐電極六位置順有差類