第12章 直流稳压电源（共4学时，2次课） 第 1 次课 整流滤波电路 一．学时：2学时 二．目的和要求：了解单相整流滤波; 掌握分析方法及应用。 三．重点：工作原理，波形分析法。 四．难点：波形分析。 五．教学方式：多媒体 六．习题安排：12.1.1、12.1.3 七．教学内容： 12.1 单相桥式整流电路： 1. 电路原理图(如图形12.1.1)  2. 原理分析 电压、电流波形图如图形12.1.2所示： u2>0时，a点为正、b点为负。D1、D3同时正向导通,。D2、D4截止，导通路径是：a→D1→RL→D3→b。此时负载电阻RL上得到一个上正、下负的半波电压，如图12.1.2(b)中的0～π段所示; u2<0时,D2、D4同时正导通，而D1、D3截止，导通路径为：b→D2→RL→D4→a。同样在负载电阻上得到一个上正、下负的半波电压。如图12.1.2（b）中的π～2π段所示。 可见: 一个周期内D1、D3与D2、D4轮流导通，在负载电阻RL上得到的整流电压u0在正、负半周内都有，而且是同一方向。 3. 平均值的计算： 全波整流电路的整流电压的平均值为  负载电流（整流电流的平均值）为  流过每只二极管的电流平均值为负载电流的一半，即  4. 二极管的选择：URWM>UDRM= IOM>ID=1/2I0 5. 变压器副边电流有效值： I2=1 .11I0 6. 单相桥式整流电路的优劣： 变压器利用率高、U0大，脉动小、使用范围广、但元件多，安装不便，电路复杂。 12.2滤波电路： 电容滤波：与负载并联一个容量足够大的电容就是电容滤波电容，利用电容器的充放电，以发送输出电压U0的脉动程度。 1. 电路图:  2. 原理分析：由电路图看出: 当u2>uc时,二极管导通，电源在给负载供电时，也对电容器C进行充电。充电电压uc随着正弦电压u2升至峰值，如图12.2.2中0～m＇段波形所示。但u2由峰值下降时，由于uc下降较慢; 当u2<uc时（即m点），二极管截止。电容C放电，直到下一个正半周到出现u2＞uc（即n点）为止二极管又重新导通，电源再一次放电。如此重复. 负载得到的是在全周期内都变化不大的平滑直流电。也就是说，不仅波形脉动程度大大减小，而且负载得到的整流电压数值也提高了。一般有: U0=1.2U2 3. 电容滤波的选择 (1). 电容值C 为获得较好的滤波效果，通常选择  因此C≥ (1.5～2.5)T/RL 式中T是交流电源的周期。 (2.) 电容耐压值≥U2 4. 二极管的选择: URWM> IOM>(1.5～2)ID 这里：(1.5～2)是考虑浪涌电流而引出的安全裕量. 电感滤波：(了解) 1.工作原理： 整流电路和负载电阻之间串接一个铁芯线圈L，即构成电感滤波电路。电感线圈的电流发生变化时，线圈中要产生一个自感电动势阻碍电流的变化,通过负载的电流脉动受到抑制，波形变得平滑。L值愈大。滤波效果愈好。 2.主要优点： 外特性好，适用于负载电流较大和负载变化较大的场合。 3.主要缺点： 体积大、笨重、成本高。 例题解析： 有一单相半波整流电路如图12.1.1所示，已知负载电阻RL=300Ω，要 输出电压UO=24V，交流电源电压为220V。求整流变压器副边电压U2，计算整流二极管通过的电流ID和所承受的最高反相UDRM。 【解】 （mA） 变压器的副边电压 （V） 三极管承受的最高反向电压 （V） 有一单相桥式整流电路，要求输出40V的直流电压和2A的直流电流，交流电源电压为220V。试选择整流二极管。 【解】 变压器副边电压有效值为  二极管承受的最高反向电压为  二极管的平均电流为  根据: URWM>UDRM IOM>ID 因此:查手册知,可能性选用2CZ56C型硅整流二极管。其最高反向工作电压URWM为100V，最大整流电流IOM为3A。 有一单相桥式滤波整流电路,如图(12.2.1)已知交流电源频率f=50HZ, 负载电阻RL=200Ω,要求直流输出电压U0=30V,选择整流二极管及滤波电容器. 【解】 (1)选择整流二极管 ID=I0/2=U0/2RL=30/(2×200)=75mA U=U0/1.2=30/1.2=25V ==35V 根据: URWM>UDRM IOM>ID 因此：查手下册知，可选用二极管2CZ55B,其最高反向工作电压URWM为50V，最大整流电流IOM为1000 mA。 选择滤波电容 RL=5×1/50=0。05s C=0.05/RL=0.05/200=250uF 根据：电容耐压值≥U2 C≥ (1.5～2.5)T/RL 因此：选用C=250uF，耐压为50V的极性电容器。 第 2 次课 直流稳压电源 一．学时：2学时 二．目的和要求：了解稳压电路的组成、工作原理； 掌握分析方法及应用。 三．重点：集成三端稳压器的应用 四．难点：稳压过程分析 五．教学方式：多媒体，例题分析 六．习题安排：12.3.1、12.3.2 七．教学内容： 12.3 直流稳压电源 1．稳压管稳压电路： （1）电路图如图12.3.1所示 图12.3.1由桥式整流电路整流和电容滤波器滤波后得到的直流电压U1，经过限流电阻R和稳压管Dz组成的稳压电路接到负载电阻RL上。这样，负载上得到的就是一个比较稳定的电压。因DZ与RL并联，故又称为并联型稳压电路。。  （2）. 原理分析： 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。因此分析时因从这两种情况对稳压过程进行讨论： ①当交流电源电压波动时的稳压过程：（不妨设电源电压增加） 电源电压增加而使整流输出电压U1随着增加时，负载电压U0（U0即为稳压管两端的反向压降）也要增加。当负载电压U0稍有增加，稳压管的电流IZ就显著增加，因此电阻R上的压降增加，以抵偿U1的增加，从而使负载电压U0保持近似不变。用箭头表示其变化过程如下： U1↑→UO↑=UZ↑→IZ↑→R(IZ+IO)↑→UZ↓=UO↓ 如果交流电源电压降低而使U1降低时，也有相应的稳压过程（请同学自行分析）。 ②电源电压保持不变，负载电流变化引起负载电压U0改变时的稳压过程： 不妨设负载电流增大。当负载电流增大时，电阻R上的电压增大，负载电压UO因而下降。只要UO下降一点，稳压管电流就显著减小，通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变，因此负载电压UO也就近似稳定不变。 当负载电流减小时，同样可以维持输出电压基本不变（请同学自行分析）。 （3）元件的选取：    例题分析：有一稳压管稳压电路，如图12.3.1所示，负载电阻RL由开路变到了3kΩ， 交流电压经整流滤波后得出U1=30V。今要求输出直流电压U0=12V，试选择稳压管DZ 根据输出电压U0=12V的要求，负载电流最大值 IO.max=U0/RL=12/（3×103）= 4mA 查附录B，选择稳压管2CW60，其稳定电压UZ=（11.5 ～12.5）V,稳定电流IZ=5mA,最大稳定电流IZM=19mA 2．集成电路稳压电源（.W7800系列）： （1）.W7800系列的外形及接线图如图12.3.2  （2）．输出电压与型号的关系：U0=U23=10X+Y（V）（对于W78XY型） (3). 三端集成稳态器的应用： ①正、负电压同时输出的稳态电路。 大输出 电流的电路 出电压可调的电路。 例题解析： 有一稳压管稳压电路，如图11.3.1所示。负载电阻RL由开路变到 3KΩ,交流电 经过整流滤波后得出U1＝45V。今要求输出直流电压U0＝15V，试选择稳压管DZ。 【解】 根据输出电压UO＝15V的要求，负载电流最大值，即二极管的电流最大 选择稳压二极管2CW20,其稳定电压UZ＝(13.5～17)V，稳压电流IZ＝5mA，IZM=15mA 电路如图P10.16所示，设I’I ≈I’O =1.5A，晶体管T的UEB≈UD R1＝1Ω，R2＝2Ω，ID＞＞IB。求解负载电流IL与I’O 的关系式。 【解】：因为，IC≈IE，所以  在图所示电路中，R1＝240Ω，R2＝3kΩ；W117输入端和输出端电压允许范围为3～40V，输出端和调整端之间的电压UR为1.25V。试求解： （1）输出电压的调节范围； （2）输入电压允许的范围； 【解】：（1）输出电压的调节范围  （2）输入电压取值范围