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1、第11章 直流稳压电源,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,滤 波 电 路,稳 压 电 路,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u0的稳定。,直流稳压电源的组成和功能,整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。 整流电路应用了二极管的单向导电性. 为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,11.1 单相整流电路,11
2、.1.1单相半波整流电路,u20时，二极管导通。,二极管导通,忽略二极管正向压降： u0=u2,u20时，二极管截止,输出电流为0。,二极管截止,u0=0,输出电压波形与大小,输出电压平均值（U0）：,输出电压波形：,u2,0,0,io,uo,uo,io,0,uD,uD1,输出电流平均值(I0）：,输出电压波形与大小,二极管上承受的最高电压：,二极管上的平均电流：,ID=I0,u2,0,0,io,uo,uo,io,0,uD,uD1,11.1.2 单相桥式整流电路,单相桥式整流电路的其他画法,桥式整流电路,u2正半周时电流通路,单相桥式整流电路的工作原理,单相桥式整流电路的工作原理,桥式整流电路
3、,u0,u2负半周时电流通路,u20 时,D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 由+经D1 RLD3-,u20 时,D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: 由-经D2 RLD4+,输出是脉动的直流电压！,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,u0平均值U0：,U0=0.9U2,输出电流平均值（I0）：,二极管上承受的最高电压：,二极管上的平均电流：,11.2 滤波电路,滤波原理:,交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。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, 将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)，滤掉整流电
4、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。,脉动电压=交流分量+直流分量,滤波的思路,11.2.1 电容滤波电路,桥式整流电容滤波电路,u1,u2,u1,a,b,D4,D2,D1,D3,RL,u0,C,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,1、滤波原理,u0,RL接入（且RLC较大）时,忽略整流电路内阻,电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，u0会逐渐下降。,u0,忽略整流电路内阻,只有整流电路输出电压大于u0的时间区间，才有充电电流。因此整流电路的输出电流是脉冲波。,整流电路的输出电流,RL接入（且RLC较
5、大）时,u1,u2,u1,a,b,D4,D2,D1,D3,RL,u0,S,C,由于无放电回路,保持最大值不变。,RL不接入时,电路元器件的选择,1 ) 滤波电容的选择：,滤波电容越大，负载电阻RL越大，放电时间常数=RLC越大，输出电压越平滑，直流电压越高。,T为交流电压u2的周期；滤波电容一般取几十uF几千uF， 通常采用电解电容，使用时要注意正负极性，不能接反。,负载开路，在交流电压正半周，D1, D3导通， 电容器上电压充至交流电压最大值2U2，由于负载开路， 电容器不能放电，随后D1 , D3截止，导致该电压一直维持。,一般取：(1.52)U2,故电容耐压应大于此值：,负载上的直流电压
6、,接入滤波电容后，负载直流电压升高，通常取：,负载开路时：,（1）滤波原理:,对直流分量( f=0):XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。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。,U0=0.9U2,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：,（2）电感滤波的特点:,整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。,稳压管组成稳压电路时，需满足的条件：,1、稳压管工作在反向击穿区；,2、与限流电阻R串联；,3、与负载电阻RL并联；,4、IZMAXI
7、ZIZMAX；,稳压电路,稳压原理：,11.3串联型稳压电路,11.3.1电路的组成和工作原理,串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,T,+ _,UI,+ _,+ _,UO,比较放大,基 准,取 样,UZ,UF,+ _,C2,RL,调整元件,调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。基准电压可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。 因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。,一种实
8、际的串联式稳压电源,当UI增加使U0升高时,注：,1）输出电流IO大（取决于T管功率）,2）输出电压UO更加稳定,3）输出电压UO可以调节,11.3.2输出电压的调节范围,11.4集成稳压电源,简介,随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，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，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。 本节主要介绍常用的CW78XX和CW79XX系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。 该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。,1端: 输入端 2端: 公
9、共端 3端: 输出端,CW7800系列稳压器外形,1端: 公共端 2端: 输入端 3端: 输出端,CW7900系列稳压器外形,分类:,型号后XX两位数字 代表输出电压值,CW78系列(输出正电压) CW79系列(输出负电压),输出电压额定电压值有:,5V、9V、12V 、18V、 24V等 。,一、输出为固定电压的电路,CW78XX系列稳压器 基本接线图,应用电路,输出为固定正压时的接法如图所示。,输入与输出端之间的电压不得低于3V！,正负电压同时输出电路,二 、输出正负电压的电路,UXX: 为CW78XX固定输出电压 UO=UXX+UZ,三 、提高输出电压的电路,运算放大器作为电压跟随器使用, 它的电源就借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高 ,输出阻抗很低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。,四、 输出电压可调式电路,用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W78XX组成的可调式稳压电源。,作业：11-1，11-2,u1,u2,T,D4,D2,D1,D3,RL,+,-,+,-,+,-,uO,C,A,B,uo,