電工與電子技術B第十二章第二版

第

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章直流穩壓電源12.1整流電路12.2濾波器12.3直流穩壓電源濾波整流穩壓變壓交流電源負載OtuOtuOtuOtuOtu

下圖是半導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程。圖中各環節的功能如下：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電壓。

整流電路中最常用的是單相橋式整流電路它由四個二極管

D1D4

接成電橋的形式構成。12.1整流電路RLioD4D3D2D1~+u+uo3.濾波器：

減小整流電壓的脈動程度。4.穩壓環節：在交流電源電壓波動或負載變動時，使直流輸出電壓穩定。為符合整流需要的電壓。RLio工作原理：

在u的正半周，D1和D3導通，D2和D4截止(相當于開路)電流的通路如圖中紅色箭頭所示。D4D3D2D1~+u+uo+–RLD4D3D2ioD1

在u的負半周，D2和D4導通，D1和D3截止(相當于開路)，電流的通路如圖中綠色箭頭所示。~+u+uo+–

在一個周期內，通過電阻的電流方向相同，在負載上得到的是全波整流電壓uo。totototo2323Im2233uD1uD3uD4uD2uOuuDiO

由于二極管的正向壓降很小，因此可認為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化畫法+uoRLio~+u

[例1]

已知負載電阻RL=80，負載電壓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)負載電流每個二極管通過的平均電流變壓器二次側電壓的有效值為考慮到變壓器二次繞組及管子上的壓降，變壓器二次側的電壓大約要高出10%，即1221.1=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通時給電容充電，二極管截止時電容向負載放電；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。RLD1D4D3D2ioC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C

濾波后uO的波形tuOtt't

tO2

可見放電時間常數

=RLC越大，脈動越小，輸出電壓平均值越高，一般要求式中T

是uO的周期。這時，UO1.2U

[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二極管的電流取UO=1.2U，所以變壓器二次側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=250F，耐壓為50V的極性電容器。RLL

C~+u12.2.2電感電容濾波器(LC濾波器)

當通過電感線圈的電流發生變化時，線圈中要產生自感電動勢阻礙電流的變化，因而使負載電流和負載電壓的脈動大為減小。頻率越高，電感越大，濾波效果越好，而后又經過電容濾波，使輸出電壓更為平直。返回12.3直流穩壓電源12.3.1穩壓管穩壓電路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI~+

引起電壓不穩定的原因是交流電源電壓的波動和負載電流的變化，下面分析在這兩種情況下的穩壓作用。

(1)當交流電源電壓增加而使整流輸出電壓UI隨著增加時，負載電壓Uo也要增加。Uo即為穩壓管兩端的反向電壓。當負載電壓Uo稍有增加時，穩壓管的電流IZ就顯著增加，因此限流電阻R上的壓降增加，以抵償UI的增加，從而使Uo保持近似不變。(2)當電源電壓保持不變，而負載電流增大時，電阻R上的壓降增大，負載電壓Uo因而下降。只要Uo下降一點，穩壓管電流IZ就顯著減小，使通過電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變，因此負載電壓Uo也就近似穩定不變。選擇穩壓管時一般取UZ=Uo，UI=(2~3)Uo[例1]有一穩壓管穩壓電路，負載電阻RL

由開路變到3k，交流電壓經整流濾波后得出UI=30V。今要求輸出直流電壓UO=12V，試選擇穩壓管DZ。[解]

根據輸出電壓UO=12V的要求，負載電流最大值可選擇穩壓管2CW60，其穩定電壓UZ=(11.5~12.5)V，其穩定電流IZ=5mA，最大穩定電流IZM=19mA。12.3.2集成穩壓電源

本節主要介紹W7800系列(輸出正電壓)和W7900系列(輸出負電壓)，它們的電路符號如下圖所示:W7800++231W790013_2_

這種穩壓器只有輸入端、輸出端和公共端三個引出端，故也稱為三端集成穩壓器。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12

V。W7900系列輸出固定負電壓，其參數與W7800基本相同。

下圖給出了三端集成穩壓器的接線方法，Ci用以抵消輸入端較長接線的電感效應，防止產生自激振蕩。Ci一般在0.1~1F之間Co是為了瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。Co可取1F。Uo=12VW7812123Co++UiCi三端集成穩壓器的幾種應用電路：~24V~24V~220VW7815W7915132321++CC1000F1000FCi0.33FCi0.33FCO1FCO1F+15V15V(1)

同時輸出正、負電壓的電路(2)提高輸出電壓的電路輸出電壓UO=U+UZW78132CiCO

DZ+UO+UI+U+UZ(3)擴大輸出電流的電路

可采用外接功率管T的方法來擴大輸出電流。一般I3很小，可忽略不計，則可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UIIRIBIO設=10，UBE=0.3V，R=0.5，I2=1A，由上式可算出IC=4A，輸出電流IO=I2+