第十九章

19.1 整流电路
整流电路的作用: 整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压 整流原理: 整流原理: 利用二极管的单向导电性 常见的整流电路: 常见的整流电路: 单相半波 单相全波 单相桥式 三相半波 半波, 全波, 桥式, 半波, 单相半波,单相全波,单相桥式,三相半波,三 相桥式 分析时可把二极管当作理想元件处理: 分析时可把二极管当作理想元件处理: 二极管的正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大. 二极管的正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大.
变压器副边电压有效值U U O = 0.9U 变压器副边电压有效值 变比: 变比:
U O 10.0 U= = = 11.1 V 0.9 0.9
220 = 19.8 K= 11. 11.1
U DRM = 2 U = 2 × 11.1 = 15.7 V
UO IO = = 0.1 A RL
ID = 1 I O = 0.05 A 2
19.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a 4 1 ⊕+ u -– 3 2 b io + ⊕ uo RL – - 3. 工作波形 u
2U
uo
2U
ωt
2. 工作原理 u 正半周,Va>Vb,二极管 D1, 正半周, D3 导通, D2, D4 截止 . 导通, u 负半周,Va<Vb,二极管D2, 半周, 二极管D D4 导通, D1, D3 截止 . 导通,
例: 有一单相桥式整流滤波电路, 有一单相桥式整流滤波电路,已知交流电源频 率 f=50Hz,负载电阻 RL = 200,要求直流输出电 , 压Uo=30V,选择整流二极管及滤波电容器. ,选择整流二极管及滤波电容器. 解:1. 选择整流二极管 ~ 流过二极管的电流 + u – +
C RL
+ uo –
(T — 电源电压的周期) 电源电压的周期)
近似估算取: Uo = 1. 2 U ( 桥式,全波) 近似估算取: 桥式,全波) Uo = 1. 0 U (半波) 半波) 当负载R 开路时, 当负载RL 开路时,UO ≈ 2U
结论: 结论 采用电容滤波时, 采用电容滤波时,输出电压受负载变化影 响较大,即带负载能力较差. 响较大,即带负载能力较差. 因此电容滤波适合于要求输出电压较高, 因此电容滤波适合于要求输出电压较高, 负载电流较小且负载变化较小的场合. 负载电流较选择 (1) UZ = UO (2) IZM= (1.5 ~ 5) IOM (3) UI = (2 ~ 3) UO (4)
适用于输出电压固 输出电流不大, 定,输出电流不大,且 负载变动不大的场合. 负载变动不大的场合.
UImin UO UIM UO < R< IZ + IOM IZM + Iomin
ωt
2U
4. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo 1 π Uo = ∫ο 2Usinω td(ω t )= 0.45U 2π Uo U = 0.45 (2) 整流电流平均值 Io Io =
RL
RL
(3) 流过每管电流平均值 ID ID = Io (4) 每管承受的最高反向电压 UDRM UDRM = 2U 5. 整流二极管的选择 平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整 流二极管的主要依据. 流二极管的主要依据. 选管时应满足:IOM >ID , URWM > UDRM 选管时应满足:
4. 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 输出电压的脉动程度与平均值 常数R 有关 有关. 常数 LC有关. RLC 越大 → 电容器放电越慢 输出电压的平均值U 越大,波形越平滑. → 输出电压的平均值Uo 越大,波形越平滑. 为了得到比较平直的输出电压
T τ 一般取 = RLC ≥ (3 5) 2
C RL
+ uo –
可选用C=250F,耐压为 ,耐压为50V的极性电容器 可选用 的极性电容器
0.05 0.05 6 C= = = 250×10 F = 250F 200 RL
19.3 直流稳压电源
稳压电路(稳压器)是为电路或负载提供稳定的 稳压电路(稳压器) 输出电压的一种电子设备. 输出电压的一种电子设备. 稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压, 稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压,负 载及环境温度的变化无关. 载及环境温度的变化无关.理想的稳压器是输出阻 抗为零的恒压源.实际上,它是内阻很小的电压源. 抗为零的恒压源.实际上,它是内阻很小的电压源. 其内阻越小,稳压性能越好. 其内阻越小,稳压性能越好. 稳压电路是整个电子系统的一个组成部分, 稳压电路是整个电子系统的一个组成部分,也可 以是一个独立的电子部件. 以是一个独立的电子部件.
2. 稳压过程 T + UI –
由电路图可知 R1′ R1 ′ R1′ + R 2 R3 U = Uf = UO ∞ + – R1 + R 2 +R1′′ + RL UO U + = U Z + + + – UB Uf R UZ DZ 2 U B = Auo (U Z U f ) – – –
当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电 升高时,有如下稳压过程: 压UO 升高时,有如下稳压过程: IC ↓ UO↑ Uf ↑ UB ↓ UCE ↑ UO↓ 由于引入的是串联电压负反馈, 由于引入的是串联电压负反馈,故称串联型稳 压电路. 压电路.
19.3.1 稳压管稳压电路 限流调压
1. 电路 + u – IR R IO Iz + + + C UI DZ RL UO – – 稳压电路 I UZ U
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ 一定,负载R 设UI一定,负载 L变化
→ RL↓(IO↑)→ IR ↑ UO (UZ ) ↓ → IZ↓ → UO 基本不变← IR (IRR) 基本不变 ←
单相桥式全波整流电路二极管上承受的最高反向电压: 单相桥式全波整流电路二极管上承受的最高反向电压:
iD io
u1 u2
RL
uo
UDRM = 2U 2
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例1:单相桥式整流电路,已知交流电网电压为 :单相桥式整流电路, 220 V,负载电阻 RL = 100,负载电压 负载电压Uo=10V, , , 试求变压器的变比,并选择二极管. 试求变压器的变比,并选择二极管.
第19章 直流稳压电源 19章
19.1 整流电路 19.2 滤波器 19.3 直流稳压电源
第19章 直流稳压电源 19章
本章要求: 本章要求: 1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及 参数的计算; 参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路的工作原理; 了解稳压管稳压电路的工作原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用. 了解集成稳压电路的性能及应用.
为保证稳压 管安全工作 为保证稳压 管正常工作
UIM UO IOm < IZM in R
UImin UO IOM > IZ R
19.3.2
恒压源
由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源. 由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源. +U RF +U RF R1 R R R1 – ∞ ∞ R2 + + – + + + + + + RL UO DZ UZ – RL UZ DZ UZ R2 – – – 反相输入恒压源 同相输入恒压源 RF RF UO = UZ UO = (1 + )UZ R1 R1
可选用二极管2CP11,其最大整流电流为0.1A,反向工 ,其最大整流电流为 可选用二极管 , 作峰值电压为50V. 作峰值电压为 .
19.2 滤波器
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流, 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流, 其中既有直流成份又有交流成份. 其中既有直流成份又有交流成份. 滤波原理: 滤波原理:滤波电路利用储能元件电容两端的电 压(或通过电感中的电流 不能突变的特性, 滤掉整流 或通过电感中的电流)不能突变的特性 或通过电感中的电流 不能突变的特性 电路输出电压中的交流成份,保留其直流成份, 电路输出电压中的交流成份,保留其直流成份,达 到平滑输出电压波形的目的. 到平滑输出电压波形的目的. 方法:将电容与负载 并联(或将电感与负载R 方法:将电容与负载RL并联(或将电感与负载 L串 联) .
1 1 UO 1 30 ID = IO = × = × = 0.075 A 2 2 RL 2 200 变压器副边电压的有效值 U = UO = 30 = 25V 1.2 1.2 二极管承受的最高反向电压
可选用二极管2CP11 可选用二极管 UDRM = 2U = 2 × 25 = 35 V I =100mA U =50V OM DRM
19.2.1 电容滤波器
1. 电路结构 io D i a 2U ic + + O + u RL uo = uC C uo – –
3. 工作波形 u
ωt
2U b O 2. 工作原理 ωt u >uC时,二极管导通,电源在给负载RL供电的 二极管导通,电源在给负载 同时也给电容充电, 增加, 同时也给电容充电, uC 增加,uo= uC . u <uC时,二极管截止,电容通过负载RL 放电,uC 二极管截止,电容通过负载R 放电, 按指数规律下降, 按指数规律下降, uo= uC . 二极管承受的最高反向电压为 UDRM = 2 2U .
有一单相桥式整流滤波电路, 例: 有一单相桥式整流滤波电路,已知交流电源频 率 f=50Hz,负载电阻 RL = 200,要求直流输出电 , 压Uo=30V,选择整流二极管及滤波电容器. ,选择整流二极管及滤波电容器. 解:2. 选择滤波电容器 ~ 取 RLC = 5 × T/2 1 50 RLC = 5× = 0.05 S 2 已知R 已知 L = 200 + u – +