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6.1 单相整流电路. 第 6 章 直流稳压电源. 6.1.1 直流稳压电源的组成. 6.1.2 单相半波整流电路. 1. 电路组成及工作原理. 6.1.2 单相半波整流电路. 2. 主要参数的计算. ( 1 )输出电压平均值 U o. ( 2 )直流电流 I O 及通过二极管的平均电流 I D. (3 )二极管承受的最高反向电压 U RM. 6.1.3 单相桥式全波整流电路. 1. 电路组成及工作原理.
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6.1 单相整流电路 第6章 直流稳压电源 6.1.1 直流稳压电源的组成
6.1.2 单相半波整流电路 1.电路组成及工作原理
6.1.2 单相半波整流电路 2.主要参数的计算 (1)输出电压平均值Uo (2)直流电流IO及通过二极管的平均电流ID (3)二极管承受的最高反向电压URM
6.1.3 单相桥式全波整流电路 1.电路组成及工作原理 为了克服半波整流电路的缺点,实际应用中常采用全波整流电路,最常用的形式是桥式整流电路。它由四个二极管接成电桥形式,如图6.1.4(a)所示,图(b)是简化电路。
2.主要参数的计算 6.1.3 单相桥式全波整流电路 (1)输出电压平均值Uo (6.1.4) (2)直流电流Io (6.1.5) (3)二极管的平均电流ID 因为每两个二极管串联轮换导通半个周期,因此,每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半,即 (6.1.6)
2.主要参数的计算 6.1.3 单相桥式全波整流电路 (4)二极管承受的最高反向电压URM (6.1.7) 在选购整流二极管时,为了使用安全需留有一定的裕量,一般应使二极管的额定电流IDM≥2ID,二极管的最大反向电压URWM≥2URM。
6.2.1 电容滤波电路 6.2 滤波电路 1.电路组成及工作原理
6.2.1 电容滤波电路 2.主要参数的计算 (1)滤波电容容量的确定 实际工作中,为了获得较平滑的输出电压,通常根据下式确定滤波电容的容量 式中,T为交流电的周期。 (2)输出电压平均值Uo 当满足式 时,输出电压的平均值为
6.2.1 电容滤波电路 (3)二极管承受的最高反向电压URM (4)二极管的平均电流ID 对于桥式整流、电容滤波电路,URM=U2,和没有滤波电容时一样。对于单相半波整流、电容滤波电路,当负载开路时,URM=2U2(最高)。 桥式整流、电容滤波电路中流过二极管的平均电流是负载电流的一半,即 因为放电时间常数越大,二极管的导通时间就越短,冲击电流就越大。所以选择二极管时应选择最大整流电流IF较大的管子,一般取IF ≥2ID。
6.2.1 电容滤波电路 【例6.2.1】已知单相桥式整流电容滤波电路,负载为电阻性。现采用220V、50Hz交流供电。要求输出直流电压Uo=30V,负载电流IO=150mA。试求电源变压器副边电压u2的有效值,选择整流二极管及滤波电容器。 解:(1)变压器二次侧电压的有效值 (2)选择整流二极管
6.2.1 电容滤波电路 因此根据ID和URM,可选用4只2CZ52B整流二极管,其最大整流电流为100mA,最大反向工作电压为50V。 (3)选择滤波电容 由已知,Uo=30V,IO=150mA,可求得负载电阻
6.2.1 电容滤波电路 所以 若考虑电网电压波动±10%,则电容器承受的最高电压为 故选用电容器标称值为250μF/50 V的电解电容器。 电容滤波电路一般用于要求输出电压较高,负载电流较小并且变化也较小的场合。如果在大电流负载情况,也就是负载电阻RL很小的情况下,可采用电感滤波电路。
6.2.2 电感滤波 电感滤波主要是利用电感中电流不能突变的特性,使负载电压波形平滑的,故电感应与负载串联。因为通过负载的电流平滑了,输出电压的波形也就平稳了。图6.2.2所示为单相桥全波整流、电感滤波电路。
6.3.1 并联型稳压电路 6.3 直流稳压电路 1.电路组成及稳压原理 硅稳压管组成的并联型稳压电路如图6.3.1所示,经整流滤波后得到的直流电压作为稳压电路的输入电压Ui,限流电阻R和稳压管DZ组成稳压电路,因为稳压管与负载并联故名并联型稳压电路。
Ui↑→UO↑→IZ↑→IR↑→UR↑ Uo↓ RL↓→IO↑→IR↑→UR↑→Uo↓ Iz↓→IR↓→UR↓→Uo↑ 6.3.1 并联型稳压电路 稳压原理 (1)设RL不变 反之亦然 (2)设电网电压不变 反之亦然 在实际使用中,上述两个过程是同时存在的,而两种调整也同样存在。负载两端的电压经过稳压管的自动调节(与限流电阻R配合)都能基本上维持稳定。
6.3.1 并联型稳压电路 2.稳压电路参数确定 (1)确定稳压管参数,一般取 (2)确定限流电阻R 设稳压管允许的最大工作电流为IZmax,最小工作电流为IZmin;电网电压最高时的整流输出电压为Uimax,最低时为Uimin;负载电流的最小值为IOmin,最大值为IOmax;则要使稳压管能正常工作,必须满足下列关系:
6.3.2 串联型直流稳压电路 硅稳压管组成的并联型稳压电源只适用于输出电压不需调节,负载电流小,要求不甚高的场合。为了加大输出电流,使输出电压可以调节,常采用串联型直流稳压电路。 1.电路组成及稳压原理 串联型直流稳压电路如图6.3.2所示,其中,Ui是经整流滤波后的不稳定输入电压,Uo为可调节大小的稳定输出电压。
6.3.2 串联型直流稳压电路 电路包括四个组成部分: 采样电路;基准电压源; 放大电路;调整管 由图6.3.2可见 假如由于某种原因(如电网电压波动或负载电流变化等)使输出电压Uo增大
6.3.2 串联型直流稳压电路 2.输出电压的调节范围 该电路通过调节电位器R2的滑动触点位置,便可在一定范围内调节输出电压UO大小。 在图6.3.2中,因为U-= UF,U+=UZ,又因为“虚短”,即U+=U-,所以有 解得 当R2的滑动触点调至最上端时,UO达到最小值,此时 当R2的滑动触点调至最下端时,UO达到最大值,此时
6.3.2 串联型直流稳压电路 【例6.3.1】电路如图6.3.2。设稳压管工作电压UZ=6V,采样电路中R1=R2=R3,估算稳压电路输出电压UO的调节范围。 所以该电路的输出电压能在9V~18V之间调节。
6.3.3 三端集成稳压器及其应用 1.三端固定式集成稳压器 (1)型号及封装形式 常用的三端固定集成稳压器有W7800系列(输出固定正电压)和W7900(输出固定负电压)系列,其外型如图6.3.3所示。型号中78表示输出为正电压值,79表示输出为负电压值,00表示输出电压的稳定值,输出电压等级主要有±5V、±6V、±9V、±12V、±15V、±18V和±24V。
6.3.3 三端集成稳压器及其应用 (2)三端固定式集成稳压器典型应用 ① 基本应用电路 三端固定式集成稳压器最基本的应用电路如图6.3.4所示。整流滤波后得到的直流电压Ui接在输入端和公共端之间,在输出端即可得到稳定的输出电压UO。为使三端稳压器能正常工作,Ui与UO之差应大于2~3V,且Ui≤35V。
6.3.3三端集成稳压器及其应用 ② 提高输出电压的电路 图6.3.5所示电路能够使输出电压高于固定输出电压。图中U××为W78××稳压器的固定输出电压,显然输出电压 Uo=U××+UZ
6.3.3三端集成稳压器及其应用 ③ 能同时输出正、负电压的电路
6.3.3三端集成稳压器及其应用 ④ 扩大输出电流的电路
6.3.3三端集成稳压器及其应用 2. 三端可调集成稳压器 (1)型号组成及封装形式 常用的三端可调集成稳压器W317和W337,外形如图6.3.7所示。型号中第一位数字为3时,表示为民品(1为军品,2为工业、半军品),第二位和第三位数字17表示输出为正电压值,37表示输出为负电压值。
6.3.3三端集成稳压器及其应用 (2)基本应用电路 三端可调集成稳压器的基本应用电路如图6.3.9所示,输出电压近似由下式决定
解:Rp的大小可根据 和输出电压的调节范围来确定 6.3.3 三端集成稳压器及其应用 【例6.3.2】由W317组成的可调稳压电路如图6.3.8所示。已知R1=240Ω。为了获得1.25V~37V的输出电压,试求RP的最大阻值。 当滑动端位于最下方时,RP=0,Uo=1.25V;当滑动端位于最上方时,RP最大,Uo=37V,则有 解得 RP≈6.86KΩ
6.3.4 稳压电源的质量指标 1.电压调整率SV 3.输出电阻RO 4.温度系数ST 2.电流调整率SI