现代电子线路06直流稳压电源课件.ppt

*School of Physics, Peking University 第六章：直流稳压电源 本章内容： §6.1　整流滤波电路 §6.2　稳压电路 §6.1　整流滤波电路 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 u1 Uo u2 u3 u4 RL 直流稳压电源的结构 u1 ：市电。220V，50Hz（中国）；110V，60Hz（美国）。 电源变压器：将电网电压u1变为合适的交流电压u2。 滤波电路：将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路：清除电网波动及负载变化的影响，保持输出直流电压Uo的稳定。 整流电路：将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 一、单相桥式整流电路 uo D4 D2 D1 D3 RL u1 u2 iL 利用二极管单向导电性，使变压器次级电压在RL上产生单向电流，实现电压的单向化。 1 2 u2正半周：D1、D3导通，D2、D4截止。 电流通路为：1→D1→RL→D3→2 u2负半周：D2、D4导通，D1、D3截止。 电流通路为：2→D2→RL→D4→1 RL上的电流均为从上到下（单向化） iL 简化画法 工作波形 u2 uo uo RL u1 u2 将uo展开为傅里叶级数： 直流分量： 振幅 有效值 定义脉动系数 整流二极管的选择： 最大正向电流 最高反向峰值电压 二、电源滤波电路 1、滤波电路结构 电容滤波 Γ型滤波 π型滤波 （多用于小电流负载） （多用于小电流负载） （对负载电流适应性较强，用于大电流负载时可不接电容） C + C L + C2 R C1 + + 2、电容滤波电路 D4 D2 D1 D3 uo 0 iD 0 io iD io ⑴、工作原理 ①、未接负载时，（S断开） 整流桥对C充电， 输出电压恒定 ②、接入负载后，（S闭合） 电容通过负载RL放电，电压下降，同时u2电压上升，当u2uC时，整流桥导通，向电容充电，同时提供负载电流。随着u2的下降，当u2uC时，整流桥截止，电容又开始放电。 D1D3导通 D2D4导通 uo RL io S C u1 u2 + ⑵、特点 ②、整流二极管导通角θπ。而负载功率由整流桥提供，故整流二极管导通时的瞬时电流很大，比输出电流大很多倍。且滤波效果越好，导通角越小，瞬时电流越大。通常选择整流二极管时要求IF2~3IRL。 ①、负载平均电压Uo升高，纹波减小。 RLC越大，电容放电越缓慢，负载电压中的纹波成分越小，脉动系数越小，平均电压越高。 为得到平滑的输出，一般取 T为电源周期 ③、滤波效果与负载电流的关系 随着负载电流Io的增加，输出电压Uo减小，脉动系数S增加。 0 Uo RLC=∞ RLC大 RLC小 Uo与RLC的关系 Uo与Io的关系 若满足 时， 0 Uo Io RLC减小 S与Io的关系 0 S Io RLC减小 0.67 §6.2　稳压电路 一、稳压管稳压电路 1、工作原理 并联型稳压电路。DZ为稳压管，R为限流电阻，若流过DZ的电流在稳定电流范围（IZmin~IZmax）内，可使Uo基本恒定。 C u1 u2 R UI DZ IR Uo RL IO IZ 稳压电路 + 当UI变化、负载不变时： UI UO IZ、 IO I R UO=UI-IR 当UI不变、负载变化时： RL IZ I 几乎不变 UO基本不变 IO C u1 u2 R UI DZ IR Uo RL IO IZ + 2、电路参数 ⑴、稳压电路指标 ①、输出电压与输出电流 （不可调） ②、稳压系数与输出电阻 交流等效电路 稳压系数 R ΔUI rZ ΔUo RL Ro rZ越小，稳压性能越好；R越大，对UI波动的抑制越好。 ⑵、元件参数选择 已知Uo、负载电流范围（IRmin~IRmax）、电网电压（u1）波动（如±10%） ①、确定UI ——经验公式 ②、选择稳压管 查稳压管型号参数表（手册）确定稳压管型号 C u1 u2 R UI DZ Uo RL IO + ③、选择限流电阻R 当u1最低、IR最大时，IZ最小，可确定R的最大值 当u1最高、IR最小时，IZ最大，可确定R的最小值 则R的取值范围是： 稳压管稳压电路结构简单，输出电压固定且不可调，带负载能力差，适用于负载变化不大、电压稳定性能不高的场合。 二、串联型稳压电路 1、工作原理 uo RL u1 调整电路 放大电路 取样电路 基准电路 ＋ － ＋ － 串联型稳压电源由取样电路、基准电压电路、放大电路和调整电路四部分组成，另外，为使电路安全工作，通常还需设置保护电路。 ⑴、方框图 各部分功能： 调整电路：根据放大电路的输出变化调节输出电压的值。 基准电路：为放大电路提供固定的参考电压（基准电压）； 取样电路：按比例将输出电压的一部分反馈到放大电路的输入端， 构成负反馈，稳定输出