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滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交流交流电源电源负载负载OtuOtuOtuOtuOtu直流电源的原理方框图直流电源的原理方框图,及把交流电变换为直流电的过程。及把交流电变换为直流电的过程。1.整流变压器整流变压器将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2.整流电路整流电路 将交流电压变换为单向脉动电压。将交流电压变换为单向脉动电压。3.滤波器：滤波器：减小整流电压的脉动程度。减小整流电压的脉动程度。4.稳稳压压环环节节：在在交交流流电电源源电电压压波波动动或或负负载载变变动动时时，使使直直流流输输出电压稳定。出电压稳定。整整流流电电路路中中最最常常用用的的是是单单相相桥桥式式整整流流电电路路它它由由四四个个二二极极管管 D1 D4 接成电桥的形式构成。接成电桥的形式构成。12.1 整流电路整流电路RLioD4D3D2D1+u+uo RLio工作原理：工作原理：在在 u 的的正正半半周周，D1 和和 D3 导导通通，D2 和和 D4 截截止止(相相当当于于开开路路)电流的通路如图中电流的通路如图中红色箭头红色箭头所示。所示。D4D3D2D1+u+uo+RLD4D3D2ioD1 在在 u 的负半周，的负半周，D2 和和 D4 导通导通，D1和和 D3 截止截止(相当于相当于开路开路)，电流的通路如图中，电流的通路如图中绿色箭头绿色箭头所示。所示。+u+uo+在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上在一个周期内，通过电阻的电流方向相同，在负载上得到的是全波整流电压得到的是全波整流电压 uo。uD1uD3 to 2 3 uDuD4uD2 to 2 3 uO to 2 3 iOu to 2 3 式中式中 U 是变压器二次电压是变压器二次电压 u 的有效值。的有效值。截止管所承受的最高反向电压截止管所承受的最高反向电压:输出平均电压输出平均电压(直流电压直流电压)：流过负载的平均电流为：流过负载的平均电流为：流过二极管的平均电流：流过二极管的平均电流：根据根据ID和和UDRM选择二极管选择二极管D1D3D2D4单相桥式整流电路的简化画法单相桥式整流电路的简化画法+uo RLio+u 已知负载电阻已知负载电阻 R RL L=80 =80 ，负载电压，负载电压 U UO O=110 V=110 V。今采用。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为单相桥式整流电路，交流电源电压为 380 V380 V。(1)(1)如何选用晶体如何选用晶体二极管？二极管？(2)(2)求整流变压器的变比及容量。求整流变压器的变比及容量。解解(1)负载电流：负载电流：每个二极管通过的平均电流：每个二极管通过的平均电流：变压器二次侧电压的有效值：变压器二次侧电压的有效值：例例 12.1.1考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧考虑到变压器二次绕组及管子上的压降，变压器二次侧的电压大约要高出的电压大约要高出 10%10%，即，即 122 122 1.1=134 V 1.1=134 V。于是。于是因因此此可可选选用用 2CZ55E 晶晶体体二二极极管管，其其最最大大整整流流电电流流为为 1 A，反向工作峰值电压反向工作峰值电压为为 300 V。(2)变压器的变比及容量变压器的变比及容量变压器的变比变压器的变比变压器二次侧电流的有效值为变压器二次侧电流的有效值为变压器的容量为变压器的容量为可选用可选用BK300(300 V A)，380/134 V 的变压器。的变压器。12.2 滤波器滤波器滤波的基本概念滤波的基本概念:滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。经经过过滤滤波波电电路路后后，既既可可保保留留直直流流分分量量、又又可可滤滤掉掉一一部部分分交交流流分分量量，改改变变了了交交直直流流成成分分的的比比例例，减减小小了了电电路路的的脉脉动动系系数数，改改善善了了直流电压的质量。直流电压的质量。电电容容器器 C C 对对直直流流开开路路，对对交交流流阻阻抗抗小小，所所以以C C 应应该该并并联联在在负载两端。负载两端。电电感感器器 L L 对对直直流流阻阻抗抗小小，对对交交流流阻阻抗抗大大，因因此此L L 应应与与负负载载串联。串联。RLD1D4D3D2ioC+uo=uc+u 电容电容电容电容充电充电充电充电电容电容电容电容放电放电放电放电组成和工作原理组成和工作原理:12.2.1 电容滤波器电容滤波器(C 滤波器滤波器)tuOO 2 当当uuuuc c时，二极管导时，二极管导通通,给电容充电；给电容充电；当当uuc时，时，二极管截二极管截止，电容向负载放电。止，电容向负载放电。滤波后输出滤波后输出电压电压 uo 的波形的波形变得平缓，平均值提高。变得平缓，平均值提高。经经 C 滤波后滤波后 uO 的波形的波形 tuO O 2 可可见见放放电电时时间间常常数数 =RLC越越大大，脉脉动动越越小小，输输出出电电压压平平均值越高，一般要求均值越高，一般要求式中式中 T 是是 uO 的周期的周期这时，这时，UO 1.2U一般要求一般要求 有有一一单单相相桥桥式式电电容容滤滤波波整整流流电电路路，已已知知交交流流电电源源频频率率 f=50 Hz，负负载载电电阻阻 RL=200 ，要要求求直直流流输输出出电电压压 UO=30 V，选选择择整流二极管整流二极管及及滤波电容器。滤波电容器。解解 (1)选择选择整流二极管整流二极管流过二极管的电流流过二极管的电流取取 UO=1.2U，所以变压器二次侧电压的有效值所以变压器二次侧电压的有效值:例例 12.2.1二极管所承受的最高反向电压二极管所承受的最高反向电压 因因此此可可选选用用 2CZ52B 型型二二极极管管，其其最最大大整整流流电电流流为为100 mA，反向工作峰值电压反向工作峰值电压为为 50 V。(2)选择滤波电容器选择滤波电容器选用选用 C=250 F，耐压为，耐压为 50 V 的极性的极性电容器。电容器。RLL C+u 12.2.2 电感电容滤波器电感电容滤波器(LC 滤波器滤波器)当当通通过过电电感感线线圈圈的的电电流流发发生生变变化化时时，线线圈圈中中要要产产生生自自感感电电动动势势阻阻碍碍电电流流的的变变化化，因因而而使使负负载载电电流流和和负负载载电电压压的的脉脉动动大大为为减减小小。频频率率越越高高，电电感感越越大大，滤滤波波效效果果越越好好，而而后后又又经经过过电容滤波，使输出电压更为平直。电容滤波，使输出电压更为平直。12.3 直流稳压电源直流稳压电源12.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI+引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。的变化，下面分析在这两种情况下的稳压作用。(1)当当交交流流电电源源电电压压增增加加而而使使整整流流输输出出电电压压 UI 随随着着增增加加时时，负负载载电电压压 Uo 也也要要增增加加。Uo 即即为为稳稳压压管管两两端端的的反反向向电电压压。当当当当负负载载电电压压 Uo 稍稍有有增增加加时时，稳稳压压管管的的电电流流 IZ 就就显显著著增增加加，因因此此限限流流电电阻阻 R 上上的的压压降降增增加加，以以抵抵偿偿 UI 的的增增加加，从从而而使使 Uo 保持近似不变。保持近似不变。(2)当当电电源源电电压压保保持持不不变变，而而负负载载电电流流增增大大时时，电电阻阻 R 上上的的压压降降增增大大，负负载载电电压压 Uo 因因而而下下降降。只只要要 Uo下下降降一一点点，稳稳压压管管电电流流 IZ 就就显显著著减减小小，使使通通过过电电阻阻 R 的的电电流流和和电电阻阻上上的的压压降降保持近似不变，因此负载电压保持近似不变，因此负载电压 Uo 也就近似稳定不变。也就近似稳定不变。选择稳压管时一般取选择稳压管时一般取 UZ=Uo，UI=(2 3)Uo 例例 1 有有一一稳稳压压管管稳稳压压电电路路，负负载载电电阻阻 RL 由由开开路路变变到到 3 k，交交流流电电压压经经整整流流滤滤波波后后得得出出 UI=30 V。今今要要求求输输出出直直流电压流电压 UO=12 V，试选择，试选择稳压管稳压管 DZ。解解 根据输出电压根据输出电压 UO=12 V 的要求，负载电流最大值的要求，负载电流最大值可选择稳压管可选择稳压管 2CW60，其稳定电压，其稳定电压 UZ=(11.5 12.5)V，其稳其稳定电流定电流 IZ=5 mA，最大，最大稳定电流稳定电流 IZM=19 mA。12.3.2 集成稳压电源集成稳压电源 本本节节主主要要介介绍绍 W7800 系系列列(输输出出正正电电压压)和和 W7900 系系列列(输出负电压输出负电压)，它们的电路符号如下图所示它们的电路符号如下图所示:W7800+231W790013_2_ 这这种种稳稳压压器器只只有有输输入入端端、输输出出端端和和公公共共端端三三个个引引出出端端，故故也也称称为为三三端端集集成成稳稳压压器器。W7800 系系列列 1 为为输输入入端端，2 为为输输出出端端，3 为为公公共共端端；W7900 系系列列 3 为为输输入入端端，2 为为输输出出端端，1 为为公公共共端端。W7800 系系列列输输出出固固定定的的正正电电压压有有 5 V，8 V，12 V，15 V，18 V，24 V 多多种种。例例如如 W7812 的的输输出出电电压压为为 12 V。W7900 系列输出固定负电压，其参数与系列输出固定负电压，其参数与 W7800 基本相同。基本相同。下下图图给给出出了了三三端端集集成成稳稳压压器器的的接接线线方方法法，Ci 用用以以抵抵消消输输入入端端较较长长接接线线的的电电感感效效应应，防防止止产产生生自自激激振振荡荡。Ci 一一般般在在 0.1 1 F 之之间间 Co 是是为为了了瞬瞬时时增增减减负负载载电电流流时时不不致致引引起起输输出出电电压压有有较较大的波动。大的波动。Co 可取可取 1 F。Uo=12 VW7812123Co+UiCi三端集成稳压器的几种应用电路：三端集成稳压器的几种应用电路：三端集成稳压器的几种应用电路：三端集成稳压器的几种应用电路：24 V24 V220 VW7815W7915132321+CC1000 F 1000 F Ci0.33 F Ci0.33 F CO1 F CO1 F+15 V 15 V(1)同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路(2)提高输出电压的电路提高输出电压的电路输出电压输出电压 UO=U +UZW78 132 Ci CO DZ+UO+UI +U +UZ (3)扩大输出电流的电路扩大输出电流的电路 可可采采用用外外接接功功率率管管 T 的的方方法法来来扩扩大大输输出出电电流流。一一般般 I3 很很小，可忽略不计，则可得出小，可忽略不计，则可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UI IRIBIO 设设 =10，UBE=0.3 V，R=0.5 ，I2=1 A，由由上上式式可可算算出出 IC=4 A，输输出出电电流流 IO=I2+IC=5 A，比比 I2 扩大了。扩大了。(4)输出电压可调的电路输出电压可调的电路W78 Ci CO+UI +U +UO R1R2R3R4 可可见见移移动动电电位位器器滑滑动动端端，改改变变电电阻阻 R2 和和 R1的的比比值值，便便可可调调节节输输出出电压电压 UO 的大小。的大小。本章结束下一章下一章总目录总目录结束放映结束放映