[工学]模拟电子及技术基础课件-09-直流稳压电源.ppt

* 第九章 直流稳压电源 模拟电子技术基础 第九章 直流稳压电源 §9.1 直流稳压电源的组成和功能 §9.2 单相整流电路 §9.3 滤波电路 §9.4 倍压整流电路的工作原理 §9.5 稳压电路 §9.6 集成稳压电源 * 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 u1 u2 u3 u4 uo 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。 §9.1 直流稳压电源的组成和功能 整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。 常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。 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。 §9.2 单相整流电路 §9.2.1 单相半波整流电路的工作原理 u2 0 时，二极管导通。 iL u1 u2 a T b D RL uo 忽略二极管正向压降： uo=u2 u1 u2 a T b D RL uo iL=0 u20时，二极管截止,输出电流为0。 uo=0 uo 输出电压波形： u1 u2 a T b D RL uo iL §9.2.2 单相桥式整流电路的工作原理 桥式整流电路 + - u2正半周时电流通路 u1 u2 T D4 D2 D1 D3 RL uo 桥式整流电路 - + u0 u1 u2 T D4 D2 D1 D3 RL u2负半周时电流通路 u20 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A ? D1? RL?D3?B u20 时 D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B ? D2? RL?D4?A 输出是脉动的直流电压！ u2 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 uD4,uD2 uD3,uD1 uo u2 D4 D2 D1 D3 RL uo A B 几种常见的硅整流桥外形： + A C - ~+~- ~ + - ~ 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。 交流 电压 脉动 直流电压 整流 滤波 直流 电压 原理：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。 §9.3 滤波电路 电容滤波电路 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。 一、滤波原理 桥式整流电容滤波电路 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + – 1. RL未接入时(忽略整流电路内阻) u2 t uo t 设t1时刻接通电源 t1 整流电路为电容充电 充电结束 没有电容时的输出波形 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + – 2. RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻) u2 t uo t 电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + – u2 t uo t 电容充电时，电容电压滞后于u2。 3. RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻) a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + – 一般取 (T:电源电压的周期) 近似估算: Uo=1.2U2 (2) 流过二极管瞬时电流大。 二、电容滤波电路的特点 (1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。 RLC 愈大? 电容器放电愈慢 ? Uo(平均值)愈大 稳压管 稳压电路 开关型 稳压电路 线性 稳压电路 常用稳压电路 (小功率设备) 以下主要讨论线性稳压电路。 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。 效率较高，目前使用较多。 §9.5 稳压电路 §9.5.1 串联反馈式稳压电路 一、电路结构的一般形式 1. 串联式直流稳压电路的基本形式 负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变化量扩大（1+?）倍。 T UO RL + – + – UZ UI iR iZ iL 实际上是射极输出器，Uo=UZ-UBE 。但带负载的能力比稳压管强。 T UO RL + – + – UZ UI iR iZ iL 串联式直流稳压电路的基本形式 两个主要缺点： (1) 稳压效果不好。 Uo=UZ –UBE (2) 输出电压不可调。 改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反