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1、第18章 直流穩(wěn)壓電源,18.2 濾波器,18.3 直流穩(wěn)壓電源,18.1 整流電路,半導體直流電源的組成,整流變壓器：把交流電壓變成符合整流需要的電壓。,整流電路：將交流電壓變換為單向脈動電壓。,濾波電路：減小整流電壓的脈動程度，以適合負載的 需要。,穩(wěn)壓電路：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。,18.1 整流電路,整流電路的作用: 將交流電壓轉變?yōu)閱蜗蛎}動的直流電壓。,常見的整流電路,分析時可把二極管當作理想元件處理： 二極管的正向導通電阻為零，反向電阻為無窮大。,整流原理：利用二極管的單向導電性。,單相半波整流,單相橋式整流,三相橋式整流,18.1.1 單相半波整流電

2、路,1. 電路結構,2. 工作原理,u正半周，VaVb，二極管D導通，uo= u,u 負半周，Va Vb， 二極管D 截止， uo= 0,3. 工作波形,設,動畫,4. 參數(shù)計算,(1) 整流電壓平均值 Uo,(2) 整流電流平均值 Io,(3) 流過二極管電流平均值 ID,(4) 二極管承受的最高反向電壓 UDRM,5. 整流二極管的選擇,根據(jù)二極管的電流 ID 和最高反向電壓UDRM來選擇。,選管時應滿足：IOM ID URWM UDRM,例1 有一單相半波整流電路，已知負載電阻RL=750，變壓器二次側電壓U=20V，試求Uo，Io及URM，并選擇二極管。,解：,二極管選用2AP4 (1

3、6mA，50V)。,半波整流的特點：,優(yōu)點：結構簡單，使用元件少缺點：1)只利用了電源的半個周期，電源的利用率低 2)輸出直流成分較低 3)輸出波形的脈動大一般用于要求不高，輸出電流較小的場合。,18.1.2 單相橋式整流電路,1. 電路結構,2. 工作原理,u 正半周，VaVb，二極管D1、D3 導通，D2、D4 截止 。,3. 工作波形,uD2uD4,18.1.2 單相橋式整流電路,1. 電路結構,2. 工作原理,u 負半周，VaVb，二極管D2、D4 導通，D1、D3 截止 。,3. 工作波形,uD1uD3,4. 參數(shù)計算,(1) 整流電壓平均值 Uo,(2) 整流電流平均值 Io,(3

4、) 流過每管電流平均值 ID,(4) 每管承受的最高反向電壓 UDRM,橋式整流電路的特點：,優(yōu)點：1) 輸出直流電壓高 2) 電源變壓器得到充分利用3) 輸出波形的脈動小缺點：二極管用得比較多,5. 整流二極管的選擇,根據(jù)二極管的電流 ID 和最高反向電壓UDRM來選擇。,選管時應滿足：IOM ID ，URWM UDRM,硅橋堆,例2：,單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負載電阻 RL=100，負載電壓UO=12V。(1)電源變壓器副邊電壓的有效值U應為多少？(2) 整流二極管的正向平均電流ID和最大反向電壓UDRM為多少？,解：(1),(2),例3：,試分析圖示橋式整流電路中，

5、 (1)二極管D2或D4斷開時負載電壓的波形；(2)如果D2或D4 接反，后果如何？(3)如果D2 或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？,解：(1) 當D2或D4斷開時,電路為單相半波整流電路。正半周時，D1和D3導通，負載電壓 uo=u；負半周時，D1和D3截止，負載中無電流通過，uo=0,(2) 如果D2或D4接反 正半周時，二極管D1、D2或D3、D4導通，電流經(jīng)D1、D2或D3、D4而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D2或D3、D4將被燒壞。,(3)如果D2或D4因擊穿燒壞而短路 正半周時，情況與D2或D4接反類似，電源及D1或D3也將因電流過大而燒壞。,18.2 濾波器,

6、交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是單向脈動直流，其中既有直流成份又有交流成份。,濾波原理：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。,方法：將電容與負載RL并聯(lián)(或將電感與負載RL串聯(lián))。,18.2.1 電容濾波器,1. 電路結構,2. 工作原理,u uC時，二極管導通，電源在給負載RL供電的同時也給電容充電， uC 增加。,u uC時，二極管截止，電容通過負載RL 放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降。,3. 工作波形,二極管承受的最高反向電壓為 。,4. 電容濾波電路的特點,輸出電壓的脈動程度與平均值U

7、o與放電時間常數(shù)RLC有關。,RLC 越大 電容器放電越慢, Uo 越大，波形越平滑。,采用電容濾波時，輸出電壓受負載變化影響較大，即帶負載能力較差。,電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負載電流較小且負載變化不大的場合。,近似估算?。?Uo = 1.2U (橋式)Uo = 1.0U (半波),當負載RL 開路時，,5. 二極管的選擇,(1) 導通期間 ID Io,(2) 最高反向電壓 UDRM,6. 濾波電容的選擇,(T ：電源電壓u的周期),例1：,有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率 f=50Hz，負載電阻 RL = 200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。,

8、解：1. 選擇整流二極管,流過二極管的電流,二極管承受的最高反向電壓,變壓器副邊電壓的有效值,可選用二極管2CZ52B(100mA，50V),例1：,有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率 f=50Hz，負載電阻 RL = 200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。,取 RLC = 5 T/2,解：2. 選擇濾波電容器,可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器。,例2：,在橋式整流濾波電路中，已知RL= 40， U2=20V， C=1000F。試問： (1) 正常時，Uo=？ (2) 如果測得Uo為下列數(shù)值，可能出現(xiàn)了什么故障？ Uo=18V； Uo=28V；

9、Uo=9V。,解：,(1) 正常時，Uo=1.2U2=1.220=24V,(2) 當Uo=18時，此時Uo=0.9U2成為橋式整流電路。表明電容開路。,當Uo=28時，此時Uo=1.4U2。表明是負載開路的情況。,當Uo=9V時，此時Uo=0.45U2是半波整流電路?？膳卸ㄊ撬闹欢O管中有一只開路，且電容也開路。,18.3 直流穩(wěn)壓電源,18.3.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,1. 電路結構,限流電阻,穩(wěn)壓電路,經(jīng)整流和濾波后的電壓會隨著交流電源電壓的波動和負載的變化而改變，因此需穩(wěn)壓電路。,2、穩(wěn)壓原理,UO= UZ IR= IO+IZ,RL(IO) IR,(1) 設UI一定，負載RL變化,IR ,

10、UO (UZ ) , IZ,UO ,UI UZ ,(2)設負載 RL一定， UI 變化,UO RIR, IZ , IR ,適用于輸出電壓固定、輸出電流不大、且負載變動不大的場合。,18.3.3 集成穩(wěn)壓電源,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。,1. 分類,三端集成穩(wěn)壓器,(1.25 37V 連續(xù)可調),輸出電壓額定值有: 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。,2. 外形及引腳功能,W7800系列穩(wěn)壓器外形,W7900系列穩(wěn)壓器外形,塑料封裝,3. 集成穩(wěn)壓器的應用,(1) 輸出為固定電壓的電路,Ci：用來抵消輸入端接線較長時的電感效應，防止產(chǎn)生自激振蕩；Co：為了瞬時增減負載電流時，不致引起輸出電壓有較大的波動。,(2)同時輸出正、負電壓的電路,(3) 提高輸出電壓的電路,UXX：W78XX固定 輸出電壓,UO= UXX + UZ,(4) 輸出電壓可調的電路,UI,R2,UO,+,+,+,+,UXX,+,R1,W78XX,Ci,Co,調整電阻R2與R1的比值，可以調節(jié)輸出電壓的大小。,P176 習題 A 選擇題(除18.3.3外) B 基本題 18.1.7；18.2.5；18.3.8,本章作業(yè)：,希望同學獨立作業(yè)，認真完成！,本章學習結束 Goodbye!,