電工學(xué)簡(jiǎn)明教程第十二章第二版.ppt

第12章直流穩(wěn)壓電源 12 1整流電路 12 2濾波器 12 3直流穩(wěn)壓電源 交流電源 負(fù)載 下圖是半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖 它表示把交流電變換為直流電的過(guò)程 圖中各環(huán)節(jié)的功能如下 1 整流變壓器將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓 2 整流電路將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓 整流電路中最常用的是單相橋式整流電路它由四個(gè)二極管D1 D4接成電橋的形式構(gòu)成 12 1整流電路 3 濾波器 減小整流電壓的脈動(dòng)程度 4 穩(wěn)壓環(huán)節(jié) 在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí) 使直流輸出電壓穩(wěn)定 為符合整流需要的電壓 RL io 工作原理 在u的正半周 D1和D3導(dǎo)通 D2和D4截止 相當(dāng)于開(kāi)路 電流的通路如圖中紅色箭頭所示 D4 D3 D2 D1 u uo RL D4 D3 D2 io D1 在u的負(fù)半周 D2和D4導(dǎo)通 D1和D3截止 相當(dāng)于開(kāi)路 電流的通路如圖中綠色箭頭所示 u uo 在一個(gè)周期內(nèi) 通過(guò)電阻的電流方向相同 在負(fù)載上得到的是全波整流電壓uo t o t o t o t o 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uD1 uD3 uD4 uD2 uO u uD iO 由于二極管的正向壓降很小 因此可認(rèn)為uO的波形和u的正半波是相同的 輸出電壓的平均值為 式中U是變壓器二次電壓u的有效值 截止管所承受的最高反向電壓為 下圖是單相橋式整流電路的簡(jiǎn)化畫(huà)法 例1 已知負(fù)載電阻RL 80 負(fù)載電壓UO 110V 今采用單相橋式整流電路 交流電源電壓為380V 1 如何選用晶體二極管 2 求整流變壓器的變比及容量 解 1 負(fù)載電流 每個(gè)二極管通過(guò)的平均電流 變壓器二次側(cè)電壓的有效值為 考慮到變壓器二次繞組及管子上的壓降 變壓器二次側(cè)的電壓大約要高出10 即122 1 1 134V 于是 因此可選用2CZ55E晶體二極管 其最大整流電流為1A 反向工作峰值電壓為300V 2 變壓器的變比及容量 變壓器的變比 變壓器二次側(cè)電流的有效值為 變壓器的容量為 可選用BK300 300V A 380 134V的變壓器 返回 電容充電 電容放電 二極管導(dǎo)通時(shí)給電容充電 二極管截止時(shí)電容向負(fù)載放電 12 2 1電容濾波器 C濾波器 電容濾波器的組成和工作原理 如下圖所示 RL D1 D4 D3 D2 io 濾波后輸出電壓uo的波形變得平緩 平均值提高 12 2濾波器 uo uc u 經(jīng)C濾波后uO的波形 t uO t t t t O 2 可見(jiàn)放電時(shí)間常數(shù) RLC越大 脈動(dòng)越小 輸出電壓平均值越高 一般要求 式中T是uO的周期 這時(shí) UO 1 2U 例1 有一單相橋式電容濾波整流電路 已知交流電源頻率f 50Hz 負(fù)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 解 1 選擇整流二極管 流過(guò)二極管的電流 取UO 1 2U 所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為 二極管所承受的最高反向電壓 因此可選用2CZ52B型二極管 其最大整流電流為100mA 反向工作峰值電壓為50V 2 選擇濾波電容器 選用C 250 F 耐壓為50V的極性電容器 RL u 12 2 2電感電容濾波器 LC濾波器 當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流發(fā)生變化時(shí) 線圈中要產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化 因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓的脈動(dòng)大為減小 頻率越高 電感越大 濾波效果越好 而后又經(jīng)過(guò)電容濾波 使輸出電壓更為平直 返回 12 3直流穩(wěn)壓電源 12 3 1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 引起電壓不穩(wěn)定的原因是交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化 下面分析在這兩種情況下的穩(wěn)壓作用 1 當(dāng)交流電源電壓增加而使整流輸出電壓UI隨著增加時(shí) 負(fù)載電壓Uo也要增加 Uo即為穩(wěn)壓管兩端的反向電壓 當(dāng)負(fù)載電壓Uo稍有增加時(shí) 穩(wěn)壓管的電流IZ就顯著增加 因此限流電阻R上的壓降增加 以抵償U(kuò)I的增加 從而使Uo保持近似不變 2 當(dāng)電源電壓保持不變 而負(fù)載電流增大時(shí) 電阻R上的壓降增大 負(fù)載電壓Uo因而下降 只要Uo下降一點(diǎn) 穩(wěn)壓管電流IZ就顯著減小 使通過(guò)電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變 因此負(fù)載電壓Uo也就近似穩(wěn)定不變 選擇穩(wěn)壓管時(shí)一般取UZ Uo UI 2 3 Uo 例1 有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 負(fù)載電阻RL由開(kāi)路變到3k 交流電壓經(jīng)整流濾波后得出UI 30V 今要求輸出直流電壓UO 12V 試選擇穩(wěn)壓管DZ 解 根據(jù)輸出電壓UO 12V的要求 負(fù)載電流最大值 可選擇穩(wěn)壓管2CW60 其穩(wěn)定電壓UZ 11 5 12 5 V 其穩(wěn)定電流IZ 5mA 最大穩(wěn)定電流IZM 19mA 12 3 2集成穩(wěn)壓電源 本節(jié)主要介紹W7800系列 輸出正電壓 和W7900系列 輸出負(fù)電壓 它們的電路符號(hào)如下圖所示 這種穩(wěn)壓器只有輸入端 輸出端和公共端三個(gè)引出端 故也稱為三端集成穩(wěn)壓器 W7800系列1為輸入端 2為輸出端 3為公共端 W7900系列3為輸入端 2為輸出端 1為公共端 W7800系列輸出固定的正電壓有5V 8V 12V 15V 18V 24V多種 例如W7812的輸出電壓為12V W7900系列輸出固定負(fù)電壓 其參數(shù)與W7800基本相同 下圖給出了三端集成穩(wěn)壓器的接線方法 Ci用以抵消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng) 防止產(chǎn)生自激振蕩 Ci一般在0 1 1 F之間Co是為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng) Co可取1 F 三端集成穩(wěn)壓器的幾種應(yīng)用電路 1 同時(shí)輸出正 負(fù)電壓的電路 2 提高輸出電壓的電路 輸出電壓UO U UZ 3 擴(kuò)大輸出電流的電路 可采用外接功率管T的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流 一般I3很小 可忽略