直流稳压电源的组成和功能..

忽略UBE2
例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求输 出电压的调节范围。
+ R
UI _ R3 T1 R1 RW1 RW2 UB2 R 2 + RL UO _
T2 UZ
RW
R1 + R2 + RW UZ UO = RW 2 + R2 R1 + R 2 + RW + 4.7+ 4.7 4.7 UOmin = UZ = 4=6V + 4.7 4.7 RW + R 2 R1 + R 2 + RW + 4.7+ 4.7 4.7 UOmax = UZ = 4=12V 4.7 R2
T u1
u2 D3 D1 D4 D2
RL
u0
+
D2、D3 导通， D1 、D4截止
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
u2>0 时
D3 u2 b
u2
u2<0 时
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路: b D2 RLD4a
D4
D1
D2
RL
uo
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a D1 RLD4b
UB1
RL
Uo
(b)一种实际的串联式稳压电源 T1调整管
+ R UI _
R1 、 RW 、R2采样电阻
+ RL UO _
R3
T1
T2 UZ RW1
R1 RW2 UB2 R 2 RW
R3 、 T2比较放大
R 、 UZ基准电压
稳压原理
+ R UI _ R3 T1 T2 UZ
UC2 （UB1 ）
R1
RW1
改善滤波特性的方法：采取多级滤波 RC – 型滤波器 u1 u2 C1 R uo1´ C2 RL
uo
将RC – 型滤波器中的电阻换为电感，
变为LC – 型滤波器
15.4 稳压电路
稳压电路的作用:
直 流 电 压
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
有波纹的 直流电压
稳压
稳压电源类型:
常用稳压电路 (小功率设备) 稳压管 稳压电路 线性 稳压电路
开关型 稳压电路
效率较高， 目前用的也 比较多。
电路最简单， 但是带负载能 力差，一般只 提供基准电压， 不作为电源使 用。
以下主要讨 论线性稳压 电路。
(1) 稳压电路的主要性能指标
(a)稳压系数 S（越小越好）
稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影 响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化 量与输入电压的相对变化量之比。
D1
S
C D2 RL uo
RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻ro) u2 电容充电时， 电容电压滞后 于u2。 uo RLC越小，输 出电压越低。
t
t
(b)电容滤波电路的特点 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大
一般取 = RLC (3 ~ 5)
u2上升， u2大于电容 上的电压uc，u2对电容充电，
uo= uc u2
规律下降，时间常数 = RL C
u1
u1
u2
D4
D3 b u2
只有整流电路输 出电压大于uc时， 才有充电电流。 因此二极管中的 uo 电流是脉冲波。
D1
S C uo RL
D2
t
二极管中的 电流
t
u1
u1
u2
D4
D3
b
T (T:电源电压的周期) 2
近似估算: Uo=1.2U2 流过二极管瞬时电流很大
Io= Uo/RL
RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ;
整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大
二极管承受的最高反向电压
U RM =
2U 2
电容滤波原理的 低通滤波器解释
u
t 0

2
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
整流电路的任务：
把交流电压转变为直流脉动的电压。 整流电路分类： 单相 三相 半波 桥式 二极管
全波
倍压整流
可控硅
本课主要介绍：
单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流
15.2 单相整流电路
(1)单相半波整流电路
T u1 + u2 – b – a D io u2 >0 时: 二极管导通，忽略二 极管正向压降， RL uo
2 4 4 4 ui = 2U 2 ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) 3 15 35
整 流 电 路
+ r o u
+ C RL uo
频率越高，电容的容抗越小
(2)电感滤波电路
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。 L
用运放作为比较放大器的串联型稳压电路
+ RZ1 UI UZ1 DZ1 T1 + R1 + + RZ UZ DZ RW RL UO
T2
R2

最大输出电压
最小输出电压
U Omax
R1 + R2 + RW = UZ R2
U Omin
R1 + R2 + RW = UZ R2 + RW
t
t
整流输出电压平均值： Uo=0.9U2 负载电流平均值:
uo
uD2,uD3
t
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
t 二极管平均电流：ID=Io/2 二极管最大反向电压： U DRM = 2 U2
uD1,uD4
集成硅整流桥：
+ – u2 ~ + ~ -
–
+
uo
(4) 整流电路的主要参数
RL UO
–
串联式稳压电路的组成： （1）基准电压； （2）比较放大； （3）输出电压取样电路；（4）调整元件
调整元件
+
UI – + 基 _ 准 电 压 UR
T1 比 较 取 放 FU O 样 大 Uo
+
RL UO – +UI
R3
因调整管与负载接成射极输出器形式， 为深度串联电压负反馈，故称之为： 比 较 串联反馈式稳压电路。 放 大 若因输入电压变化或负载变化而使 UO加大,比较放大电路使UB1变小,从 而使UO降低.
u1
u2
RL
uo
电感滤波原理(低通滤波器解释） L
u1 u2
RL
uo
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上
对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。
因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 约为： Uo=0.9U2
(3) RC – 型滤波器
S=
U o
Uo
U I
UI
(b)输出电阻Ro （越小越好） 输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。 定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出 电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效 电路的内阻。
(2)串联反馈式稳压电路
(a)电路结构的一般形式
调整元件
+ UI – + 基 _ 准 电 压 UR T1 比 较 取 放 大 FUO 样 Uo +
0 2
t

0



0
2U2 sin td ( t)
=
2 2U2

0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压： D1 T a 二极管上的平均电流： io u1 u2 RL 1 u2 b D2 二极管承受的最高反向电压： U DRM = 2 2U2 uo uD
1 I D = Io 2
（选购时：二极管额定电流>ID)
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
U RM = 2U 2 5.3 滤波电路
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或
电感与负载RL串联。 L C RL RL
基波
基波峰值
U o1M S= Uo
4 2U 2 2 3 π = = 0.67 3 2 2U 2 输出电压平均值 π
(c)二极管平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管 的主要依据。 例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周 导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。
uo=u2
u2<0时: 二极管截止, uo=0
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
+
单相半波整流电压波形 u2 T uD D
0 2 3 t 4
a u2 b
u1
uo
RL uo uD
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： uD D T a io u o u1 u2 RL uo
(a)整流输出电压的平均值 uo 负载电压 Uo的平均值为:
t
0 2
1 Uo = 2π

2π
0
u o d ( t )
Uo Io = RL
负载上的(平均)电流:
(b)脉动系数Ｓ
uo
t 0

2