直流稳压电源整理ppt.ppt

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1、第10章 直流稳压电源,10.1 小功率整流滤波电路,10.2 串联反馈式稳压电路,直流稳压电源的组成和功能,电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整 流 电 路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤 波 电 路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳 压 电 路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出 电压uo的稳定。,10.1.1 整流电路,整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。,常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。,分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,整流原理：

2、 利用二极管的单向导电性,A. 单相半波整流电路,2. 工作原理,u 正半周，VaVb， 二极管D导通；,3. 工作波形,u 负半周，Va Vb， 二极管D 截止 。,1. 电路结构,4. 参数计算,(1) 整流电压平均值 Uo,(2) 整流电流平均值 Io,(3) 流过每管电流平均值 ID,(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM,5. 整流二极管的选择,平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二极管的主要依据。,选管时应满足： IOM ID ， URWM UDRM,演示,B. 单相桥式整流电路,1 电路结构,由变压器Tr，四只D和负载RL组成，由于D和负载接成电桥形式故称桥式全

3、波整流。,2 工作原理,u 正半周，VaVb，二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。,u 负半周，Va Vb，二极管 D2、 D4 导通， D1、 D3 截止 。,3 工作波形,uD2uD4,uD1uD3,在U的整个周期内都有电流流过负载，且方向一致，故称为全波整流电路。,4 主要参数,(1) 整流电压平均值 Uo,(2) 整流电流平均值 Io,(4) 每管承受的最高反向电压 URM,比半波整流增加了一倍,5 整流二极管的选择,由于每两个二极管串连导电半周，因此，每个二极管中流过的电流只有负载电流的一半。,选管时应满足： IDOM 0.5IO= 0.45U/RL， URWM UR

4、M,演示,动画,几种常见的硅整流桥,例：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？,解：当D2或D4断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。,如果D2或D4接反 则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。,如果D2或D4因击穿烧坏而短路 则正半周时，情况与D2或D

5、4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。,10.1.2 滤波电路,滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。 方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。,A. 电容滤波器（以单相半波为例） 1. 电路结构,2. 工作原理,u uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC =u。,u uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC按指数规律下降， uo= uC 。,= uC,3. 工作波形,二极管承受的最高反向电

6、压为 。,演示,单相桥式电容滤波电路,单相桥式滤波整流电路演示,4. 电容滤波电路的特点,(T 电源电压的周期),(1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。,RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。,近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）,当负载RL 开路时，Uo ,为了得到比较平直的输出电压,动画,(2) 外特性曲线,有电容滤波,1.4U,结论,采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。 因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。,(3) 流

7、过二极管的瞬时电流很大,选管时一般取： IOM =2 ID,RLC 越大O 越高，IO 越大整流二极管导通时间越短 iD 的电流冲击越大。,(4) 电容要选择极性电容器，耐压大于输出电压的最大值,B. 电感滤波电路（单向桥式）,对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,Uo(AV)0.9U2,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压:,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。,C. 电感电容滤波器,1. 电路结构,LC滤波适合于电

8、流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。,D. 形滤波器, 形 LC 滤波器,滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。,比 形 LC 滤波器的体积小、成本低。, 形 RC 滤波器,R 愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R 大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。,稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。 稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。,稳压电路的作用:,10.2 串联反馈式稳压电路,输

9、出电压,10.2.1 稳压电源质量指标,输出电压变化量,输入调整因数,电压调整率,稳压系数,输出电阻,温度系数,这些系数越小越好,一 稳压管稳压电路,2. 工作原理,UO = UZ IR = IO + IZ,RL(IO) IR ,设UI一定，负载RL变化, UO (UZ ) , IZ,1. 电路,限流调压,稳压电路,UI UZ ,设负载RL一定， UI 变化, IZ , IR ,二 恒压源,由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。,反相输入恒压源,同相输入恒压源,改变 RF 即可调节恒压源的输出电压。,10.2.2 串联型稳压电路,1. 电路结构,串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路

10、和调整元件四部分组成。,调整元件,比较放大,基准电压,取样电路,当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO 升高时，有如下稳压过程：,2. 稳压过程,由电路图可知,UO,Uf ,UB ,UO,IC ,UCE ,由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。,动画,3. 输出电压及调节范围,输出电压:,带隙基准电压电路,例：如图桥式整流滤波及稳压电路，R1=R2=3k，R3=2k，变压器副边电压有效值U212v，稳压管的稳定电压Uz4.5v，50。 D1D4构成什么电路，二极管最高反向电压应不低于多少？ 电容C的作用，若C的容量较大，Ud大约是多少？ 求该电路输出电压的变化范围。 (4)若U

11、o8v，RL80，求调整管T的管耗和运放的输出电流,（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？ （2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值； （3）计算输出电压的调节范围。 （4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；,解：,VI（1.11.2）V2,取 VI1.2V2,则 VI1.2V21.22024V,（2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接

12、负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；,解：,VAVI 24 V,VEVO2VBE12 V1.4 V13.4V,VCE3VAVO24 V12 V12 V,VCVDVZ16 V,12 V,VBVO,（3）计算输出电压的调节范围。,解：,VO,= 9V,= 18V,（4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,解：,所以 IC3ILIR3IR2 105mA,PC3VCE3IC3 （VA-VO）IC3 1.26W,10.2.3 三端集成稳压电源,单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。 最简单的集成稳压电源只有输入，

13、输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。,1. 分类,XX两位数字为输出电压值,（1. 25 37 V 连续可调）,2. 外形及引脚功能,W7800系列稳压器外形,W7900系列稳压器外形,塑料封装,输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。,输出为固定正电压时的接法如图所示。,(1) 输出为固定电压的电路,输入与输出之间的电压不得低于23V！,4. 三端固定输出集成稳压器的应用,0.11F,1F,为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。,用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以

14、改善波形。,(2)同时输出正、负电压的电路,UXX: 为W78XX固定输出电压 UO= UXX + UZ,（3）提高输出电压的电路,IO= I2 + IC,（4）提高输出电流的电路,当 IO较小时，UR较小，T截止 ，IC=0。,当 IO IOM时，UR较大，T导通 ，IO=IOM + IC,R 可由功率管 T的UBE和稳压器的IOM确定, 即R UBE /IOM 。,（5）输出电压可调的电路,5. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ）,输出电压,可调式应用举例,例：如图所示桥式整流滤波及稳压电路，R1=R2=R3=3k，变压器副边电压有效值U215v 试找出电路中的错误，并改正。 7805的2、3端之间的电压为多少？ 求该电路输出电压的最大值Vomax和Vomin最小值。 (4) 7805的输入与输出端之间电压差的变化范围为多少？,试求图中输出电压o的可调范围是多大？,