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7 直流稳压电源 7.1 直流稳压电源的基本组成 7.2 整流电路 7.3 滤波电路 7.4 稳压电路 7.5 集成稳压电路 7.1 直流稳压电源的基本组成 直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。 对直流稳压电源的主要要求: 4)具有保护功能。 7.2 整流电路 7.2.1 半波整流电路 几个概念 整流电流: 7.2.2 桥式全波整流电路 桥式全波整流输出电压波形 输出电压的平均值 桥式全波整流电路的优点—— 输出电压高,输出电压脉动较小,电源利用率高。 7.3 滤波电路 滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波。它是利用电容或电感的能量存储作用来实现的,因此一般由电抗元件组成。 7.3.1 电容滤波 电容滤波输出电压波形 注意 输出电压平均值Uo是(0.9~ √2)U之间的不同数值。 一般要求: RLC≥(3~5)T/2 输出电压平均值Uo可按经验公式计算: Uo=1.2U 滤波电容的数值——一般在几十微法到几千微法。 7.3.2 其他滤波电路 1.LC滤波电路 7.4 稳压电路 7.4.l 稳压二极管稳压电路 稳压过程 1)当负载RL不变,稳压电路的输入电压Ui增大时, 稳压二极管稳压电路的主要不足——稳压值不能随意改变;当电网电压和负载电流变化太大时,将不能适应。 7.4.2 晶体管串联型稳压电路 为克服稳压二极管稳压受负载影响大的不足,可采用晶体管串联型稳压电路,它是利用射极输出器的特点构成的。 晶体管V起调整电压的作用,称为调整管,调整管与负载电阻串联,因此称为晶体管串联型稳压电路。 7.4.3 晶体管开关型稳压电路 晶体管串联型稳压电路中的调整管工作在线性放大区,负载电流较大时,管子功耗相当大,不仅降低稳压电路的效率,而且电路要配备庞大的散热装置,使整个电源设备的体积和重量都增大。 7.4.4 稳压电路中的保护电路 为防止因稳压电路输出过载或短路,或输入电压过高,流过调整管的电流过大而造成调整管的损坏,在稳压电路中常接入必要的电流保护电路。 在正常工作情况下,保护电路应对稳压电路基本上没有影响,一旦发生过载或输出短路,输出电流超过规定的最大额定值时,要求保护电路立即发生作用,从而达到限制或减少输出电流,保护调整管的目的。 保护电路常用的有限流式保护电路和截流式保护电路。 7.5 集成稳压电路 CW7800系列三端式集成稳压器外形图 整流电路的作用是将交流电压变成单方向脉动的直流电压,它是利用二极管的单向导电作用来完成的。常用的整流电路有半波、全波、桥式和倍压等形式。 电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的交流电压值。半导体电路常用的直流电源有5、6、12、24V等额定电压值,因此电源变压器主要是起降压作用。 由于整流后的电压还有较大的交流成分,因此必须通过滤波电路加以滤除,以获得比较平滑的直流电压。它是利用电抗元件的电抗大小随频率变化的原理来滤除不需要的交流电压分量。常见的有电容滤波、电感电容滤波和电阻电容滤波等三种基本电路形式。 经过滤波得到的输出电压还会随电网电压波动(一般有10%左右的波动),且随负载和温度的变化而变化,因此在整流、滤波电路之后,还需加稳压电路,以维持输出电压的稳定。稳压电路可以利用稳压二极管的反向击穿特性来稳压,实际中广泛使用的是晶体管串联型稳压电路和晶体管开关型稳压电路。 1)输出电压要稳定。 定义稳压系数r为: 2)电源内阻要小。 3)输出纹波要小。输出纹波的大小主要取决于滤波和稳压电路的质量。 负载上得到的整流电压是单方向的、大小变化的脉动电压,uo的大小常用一个周期的平均值来表示: uo是一个非正弦周期电压,可用傅里叶级数表示为 最高反向电压UDRm: 纹波系数(脉动系数)kr: 对半波整流,有: 半波整流的主要缺点—— 输出波形脉动大,直流成分(平均值)比较低,交流电压有半个周期没有利用上。一般不适于用作电源。 桥式全波整流电路及其简化表示法 流过负载电阻RL的电流io的平均值Io 流经每个二极管的平均电流 最高反向电压UDRm 纹波系数(脉动系数)kr 桥式整流电容滤波电路 电容滤波电路输出电压的平均值Uo的大小与电容C和负载RL的大小有关。空载(RL)时,Uo=√2U;RL越小,时间常数RLC越小,放电越快,输出电压平均值UO减小。当RL很小(输出电流很大)时,输出电压平均值Uo与桥式整流无电容滤波电路的输出电压平均值(UO=0.9U)接近相等。 整流电路负载变化对输出直流电压的影响 电容滤波电路简单,负载上直流电压Uo较高,纹波也较小。 缺点——外特性较差,冲击电流大。 适用于负载变化不大的场合。 π型LC滤波电路
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