直流穩(wěn)壓電源

6.1 單相整流電路6.1.1 直流穩(wěn)壓電源的組成第6章 直流穩(wěn)壓電源 6.1.2 單相半波整流電路1.電路組成及工作原理 6.1.2 單相半波整流電路2.主要參數(shù)的計(jì)算 （1）輸出電壓平均值Uo（2）直流電流IO及通過(guò)二極管的平均電流ID(3）二極管承受的最高反向電壓U RM 6.1.3 單相橋式全波整流電路 1.電路組成及工作原理 為了克服半波整流電路的缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中常采用全波整流電路，最常用的形式是橋式整流電路。它由四個(gè)二極管接成電橋形式，如圖6.1.4（a）所示，圖（b）是簡(jiǎn)化電路。 6.1.3 單相橋式全 波整流電路 （1）輸出電壓平均值Uo （6.1.4）（2）直流電流Io （6.1.5）（3）二極管的平均電流ID 因?yàn)槊績(jī)蓚€(gè)二極管串聯(lián)輪換導(dǎo)通半個(gè)周期，因此，每個(gè)二極管中流過(guò)的平均電流只有負(fù)載電流的一半，即 （6.1.6） 2.主要參數(shù)的計(jì)算2220 9.022)(sin21 UUttdUUO LLoo RURUI 29.0 LoD RUII 245.021 6.1.3 單相橋式全波整流電路 2.主要參數(shù)的計(jì)算（4）二極管承受的最高反向電壓URM （6.1.7） 22 2UUU mRM 在選購(gòu)整流二極管時(shí)，為了使用安全需留有一定的裕量，一般應(yīng)使二極管的額定電流IDM2ID，二極管的最大反向電壓URWM2URM。 6.1.3 單相橋式全波整流電路 6.2.1 電容濾波電路1.電路組成及工作原理 6.2 濾波電路 2.主要參數(shù)的計(jì)算 6.2.1 電容濾波電路（1）濾波電容容量的確定 實(shí)際工作中，為了獲得較平滑的輸出電壓，通常根據(jù)下式確定濾波電容的容量式中，T為交流電的周期。 （2）輸出電壓平均值Uo當(dāng)滿足式 時(shí)，輸出電壓的平均值為 6.2.1 電容濾波電路（4）二極管的平均電流I D 22 2UUU mRM （3）二極管承受的最高反向電壓URM 對(duì)于橋式整流、電容濾波電路，2，和沒(méi)有濾波電容時(shí)一樣。對(duì)于單相半波整流、電容濾波電路，當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)， （最高）。 橋式整流、電容濾波電路中流過(guò)二極管的平均電流是負(fù)載電流的一半，即 因?yàn)榉烹姇r(shí)間常數(shù)越大，二極管的導(dǎo)通時(shí)間就越短，沖擊電流就越大。所以選擇二極管時(shí)應(yīng)選擇最大整流電流IF較大的管子，一般取IF 2ID。2 22 2 2RM mU U U 【例6.2.1】已知單相橋式整流電容濾波電路，負(fù)載為電阻性?，F(xiàn)采用220V、50Hz交流供電。要求輸出直流電壓Uo30V，負(fù)載電流IO150mA。試求電源變壓器副邊電壓u2的有效值，選擇整流二極管及濾波電容器。 6.2.1 電容濾波電路解：（1）變壓器二次側(cè)電壓的有效值（2）選擇整流二極管 6.2.1 電容濾波電路 因此根據(jù)ID和URM，可選用4只2CZ52B整流二極管，其最大整流電流為100mA，最大反向工作電壓為50V。 （3）選擇濾波電容由已知，Uo30V，I O150mA，可求得負(fù)載電阻 所以 6.2.1 電容濾波電路 若考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)10%，則電容器承受的最高電壓為故選用電容器標(biāo)稱值為250F/50 V的電解電容器。 電容濾波電路一般用于要求輸出電壓較高，負(fù)載電流較小并且變化也較小的場(chǎng)合。如果在大電流負(fù)載情況，也就是負(fù)載電阻R L很小的情況下，可采用電感濾波電路。 6.2.2 電感濾波電感濾波主要是利用電感中電流不能突變的特性，使負(fù)載電壓波形平滑的，故電感應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)負(fù)載的電流平滑了，輸出電壓的波形也就平穩(wěn)了。圖6.2.2所示為單相橋全波整流、電感濾波電路。 6.3.1 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.電路組成及穩(wěn)壓原理 硅穩(wěn)壓管組成的并聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖6.3.1所示，經(jīng)整流濾波后得到的直流電壓作為穩(wěn)壓電路的輸入電壓Ui，限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ組成穩(wěn)壓電路，因?yàn)榉€(wěn)壓管與負(fù)載并聯(lián)故名并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。6.3 直流穩(wěn)壓電路 RLIOIRURUo IzIRURUo6.3.1 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理（1）設(shè)RL不變 UiUOIZIRUR Uo（2）設(shè)電網(wǎng)電壓不變 反之亦然 反之亦然 在實(shí)際使用中，上述兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)存在的，而兩種調(diào)整也同樣存在。負(fù)載兩端的電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓管的自動(dòng)調(diào)節(jié)（與限流電阻R配合）都能基本上維持穩(wěn)定。 6.3.1 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路2.穩(wěn)壓電路參數(shù)確定 （1）確定穩(wěn)壓管參數(shù)，一般取 （2）確定限流電阻R maxminminminmaxmax OZ ZiOZ Zi II UURII UU 設(shè)穩(wěn)壓管允許的最大工作電流為IZmax，最小工作電流為IZmin；電網(wǎng)電壓最高時(shí)的整流輸出電壓為Uimax，最低時(shí)為Uimin；負(fù)載電流的最小值為IOmin，最大值為IOmax；則要使穩(wěn)壓管能正常工作，必須滿足下列關(guān)系： Oi OZ OZ UU II UU )32( )55.1( maxmax 1.電路組成及穩(wěn)壓原理6.3.2 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路如圖6.3.2所示，其中，Ui是經(jīng)整流濾波后的不穩(wěn)定輸入電壓，Uo為可調(diào)節(jié)大小的穩(wěn)定輸出電壓。 硅穩(wěn)壓管組成的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源只適用于輸出電壓不需調(diào)節(jié)，負(fù)載電流小，要求不甚高的場(chǎng)合。為了加大輸出電流，使輸出電壓可以調(diào)節(jié)，常采用串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路。 6.3.2 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路 由圖6.3.2可見(jiàn) 假如由于某種原因（如電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化等）使輸出電壓Uo增大 電路包括四個(gè)組成部分：采樣電路；基準(zhǔn)電壓源；放大電路；調(diào)整管 6.3.2 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路 2.輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍 該電路通過(guò)調(diào)節(jié)電位器R2的滑動(dòng)觸點(diǎn)位置，便可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓UO大小。 在圖6.3.2中，因?yàn)閁= UF，U=UZ，又因?yàn)椤疤摱獭?，即U=U，所以有解得 當(dāng)R 2的滑動(dòng)觸點(diǎn)調(diào)至最上端時(shí),UO達(dá)到最小值，此時(shí) 當(dāng)R2的滑動(dòng)觸點(diǎn)調(diào)至最下端時(shí),UO達(dá)到最大值，此時(shí) 【例6.3.1】電路如圖6.3.2。設(shè)穩(wěn)壓管工作電壓UZ=6V，采樣電路中R1=R2=R3，估算穩(wěn)壓電路輸出電壓UO的調(diào)節(jié)范圍。 6.3.2 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路 所以該電路的輸出電壓能在9V18V之間調(diào)節(jié)。 6.3.3 三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 1.三端固定式集成穩(wěn)壓器 （1）型號(hào)及封裝形式 常用的三端固定集成穩(wěn)壓器有W7800系列（輸出固定正電壓）和W7900（輸出固定負(fù)電壓）系列，其外型如圖6.3.3所示。型號(hào)中78表示輸出為正電壓值，79表示輸出為負(fù)電壓值，00表示輸出電壓的穩(wěn)定值，輸出電壓等級(jí)主要有5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。 6.3.3 三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 （2）三端固定式集成穩(wěn)壓器典型應(yīng)用6.3.3 三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 基本應(yīng)用電路 三端固定式集成穩(wěn)壓器最基本的應(yīng)用電路如圖6.3.4所示。整流濾波后得到的直流電壓Ui接在輸入端和公共端之間，在輸出端即可得到穩(wěn)定的輸出電壓U O。為使三端穩(wěn)壓器能正常工作，Ui與UO之差應(yīng)大于23V，且Ui35V。 6.3.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 提高輸出電壓的電路 圖6.3.5所示電路能夠使輸出電壓高于固定輸出電壓。圖中U為W78穩(wěn)壓器的固定輸出電壓，顯然輸出電壓 Uo=U +UZ 6.3.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 能同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電路 擴(kuò)大輸出電流的電路6.3.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 6.3.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 2. 三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器（1）型號(hào)組成及封裝形式 常用的三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器W317和W337，外形如圖6.3.7所示。型號(hào)中第一位數(shù)字為3時(shí)，表示為民品（1為軍品，2為工業(yè)、半軍品），第二位和第三位數(shù)字17表示輸出為正電壓值，37表示輸出為負(fù)電壓值。 6.3.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 6.3.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 （2）基本應(yīng)用電路 三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路如圖6.3.9所示，輸出電壓近似由下式?jīng)Q定 6.3.3 三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 【例6.3.2】由W317組成的可調(diào)穩(wěn)壓電路如圖6.3.8所示。已知R1=240。為了獲得1.25V37V的輸出電壓，試求RP的最大阻值。 解：Rp的大小可根據(jù) 和輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍來(lái)確定 當(dāng)滑動(dòng)端位于最下方時(shí)，RP=0，Uo=1.25V；當(dāng)滑動(dòng)端位于最上方時(shí)，RP最大，Uo=37V，則有 解得 R P6.86K 6.3.4 穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)1.電壓調(diào)整率SV2.電流調(diào)整率SI 3.輸出電阻RO4.溫度系數(shù)ST