第9章直流稳压电源 电子设备所需的直流电源,一般都是采用由交流电 网供电,经“整流”、“滤波”、“稳压”后获得。所 谓“整流”指把大小、方向都变化的交流电变成单向脉 动的直流电,能完成整流任务的设备称为整流器。所谓 “滤波”指滤除脉动直流电中的交流成分,使得输岀波 形平滑,能完成滤波任务的设备称为滤波器。所谓“稳 压”指输入电压波动或负载变化引起输出电压变化时, 能自动调整使输出电压维持在原值。本章将着重介绍单 相桥式整流电路、电容滤波电路、串联型稳压电路、开 关型稳压电路的原理和应用
电子设备所需的直流电源，一般都是采用由交流电 网供电，经“整流”、“滤波”、“稳压”后获得。所 谓“整流”指把大小、方向都变化的交流电变成单向脉 动的直流电，能完成整流任务的设备称为整流器。所谓 “滤波”指滤除脉动直流电中的交流成分，使得输出波 形平滑，能完成滤波任务的设备称为滤波器。所谓“稳 压”指输入电压波动或负载变化引起输出电压变化时， 能自动调整使输出电压维持在原值。本章将着重介绍单 相桥式整流电路、电容滤波电路、串联型稳压电路、开 关型稳压电路的原理和应用。 第9章 直流稳压电源
91整流和滤波电路 9.11整流电路 1.电路组成 单相桥式整流电路如图9.1(a)所示,图9.1(b)是 其简化电路 (a)电路原理图 (b)电路简化图 图91单相桥式整流电路
9.1.1整流电路 1. 电路组成 单相桥式整流电路如图9.1（a）所示，图9.1（b） 是 其简化电路。 （a） 电路原理图 （b）电路简化图 图9.1 单相桥式整流电路 9.1 整流和滤波电路
工作原理 当2()为正半周时,V1、V3正偏而导通,V2、V4反 偏而截止。电流经V1→R1→V3形成回路,R,上输出电 压波形与a2()的正半周波形相同,电流从b流向c 当n2(O)为负半周时,V1、V3截止,V2、V4导通,电 流经V2→R1→V形成回路,R1上输出电压波形是u2( 的负半周波形倒相,电流元仍从b流向c。所以无论u2(t) 为正半周还是负半周,流过R1的电流方向是一致的。 单相桥式整流的输出波形如图9.2所示
2．工作原理 当u2 (t)为正半周时，V1、V3正偏而导通，V2、V4反 偏而截止。电流经V1→RL→V3形成回路，RL上输出电 压波形与u2 (t)的正半周波形相同，电流iL从b流向c。 当u2 (t)为负半周时，V1、V3截止，V2、V4导通，电 流经V2→RL →V4形成回路，RL上输出电压波形是u2 (t) 的负半周波形倒相，电流iL仍从b流向c。所以无论u2 (t) 为正半周还是负半周，流过RL的电流方向是一致的。 单相桥式整流的输出波形如图9.2所示
32 V1 V3 3兀 图92单相桥式整流电路输出波形
图9.2 单相桥式整流电路输出波形
3.参数估算 L 2U sinotdt =-V2U,=0.9U 0.92 R R L L DRM 因此,二极管最大整流应电流满足≥L;最高反 向工作电压应满足UM>U2
3．参数估算 sinωtdt 因此，二极管最大整流应电流满足I F ≥ IL ；最高反 向工作电压应满足URM ≥U2 。 2 2 0 2 2 U T U T L = 2 2 2 0.9 2 = U = U L L L L R U R U I 2 = = 0.9 V L I I 2 1 = UDRM = 2U2
「例9.1如图9.1所示的单相桥式整流电路,若要求 在负载上得到24V直流电压,100mA的直流电流,求 整流变压器次级电压U2,并选出整流二极管。 解: 24 ≈26.7 0.90.9 lF=1=50mA U=U,=375V 根据上述数据,查表可选出最大整流电流为100mA, 最高反向工作电压为50ⅴ的整流二极管2CZ52B
[例9.1] 如图9.1所示的单相桥式整流电路，若要求 在负载上得到24Ｖ直流电压，100mA的直流电流，求 整流变压器次级电压U2，并选出整流二极管。 解： I F = IL =50mA URM =U2 =37.5V 根据上述数据，查表可选出最大整流电流为100mA， 最高反向工作电压为50V的整流二极管2CZ52B。 V U U L 26.7 0.9 24 0.9 2 = =
1.工作原理 首先电源对电容充电,当充到最大值时电容放电。 由于充电时间常数比放电时间常数小很多,所以充电 快,放电慢。在下一个周期电源电压高于电容电压时 再次对电容充电,以后循环重复,波形如图9.4(b) 所示。 2.参数估算 ≈12U (3~5) 2R U(1.5~2)2 式中T为电网交流电压的周期
1. 工作原理 首先电源对电容充电，当充到最大值时电容放电。 由于充电时间常数比放电时间常数小很多，所以充电 快，放电慢。在下一个周期电源电压高于电容电压时 再次对电容充电，以后循环重复，波形如图9.4（b） 所示。 2. 参数估算 UL ≈1.2U2 C≥(3 ~ 5) UC ≥(1.5 ~ 2)U2 式中T为电网交流电压的周期。 RL T 2
912滤波电路 滤波电路的主要元件是电容和电感,以电容滤波电路最 常用,如图94所示。 计 c充电;C放电:}c放电} a)原理图 (b)波形图 图94电容滤波电路
滤波电路的主要元件是电容和电感，以电容滤波电路最 常用，如图9.4所示。 （a）原理图 （b）波形图 图9.4 电容滤波电路 9.1.2 滤波电路
「例92]已知单相桥式整流电容滤波电路如图94(a 所示。要求U1=12V,1=100mA,电网工作频率为 50Hz。试计算整流变压器次数电压有效值U2,并计算 R1和C的值。 解:U/2 =10V 1.21.2 12 R 1.21g Ⅰ,10 0.02 C≌(3~5)2R,=(3~5) 2×1.2×10 =(243~41.5)μF Uc(1.5~2)U2=15~20V
[例9.2] 已知单相桥式整流电容滤波电路如图9.4（a） 所示。要求UL =12V，IL =100mA，电网工作频率为 50Hz。试计算整流变压器次数电压有效值U2，并计算 RL和C的值。 解： V C≥(3 ~ 5) =(3 ~ 5) =(24.3 ~ 41.5)μF UC ≥(1.5 ~ 2)U2 =15 ~20 V 10 1.2 12 1.2 2 = = = UL U = = = k I U R L L L 1.2 10 12 RL T 2 3 2 1.2 10 0.02
故:整流变压器次数电压有效值为10V,负载R 为12kΩ,滤波电容器的参数为47μF/25V 2电容滤波的特点 (1)滤波后的输出电压中直流分量提高了,交流分 量降低了 (2)电容滤波适用于负载电流较小的场合。 3)存在浪涌电流。可在整流二极管两端并接一只 0.01证F的电容器来防止浪涌电流烧坏整流二极管 (4)RC值的改变可以影响输出直流电压的大小 R开路时,输出U约为142;C开路时,输出约为 0.97;若C的容量减小,则输出U1小于12U2
故：整流变压器次数电压有效值为10V，负载RL 为1.2kΩ，滤波电容器的参数为47μF/25V。 2. 电容滤波的特点 (1) 滤波后的输出电压中直流分量提高了，交流分 量降低了。 (2) 电容滤波适用于负载电流较小的场合。 (3) 存在浪涌电流。可在整流二极管两端并接一只 0.01μF的电容器来防止浪涌电流烧坏整流二极管。 (4) RLC值的改变可以影响输出直流电压的大小。 RL开路时，输出UL约为1.4U2；C开路时，输出UL约为 0.9U2；若C的容量减小，则输出UL小于1.2U2