直流稳压电源(共9页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第七章 直流稳压电源本章要求： 了解直流稳压电源的组成、作用和主要技术指标； 掌握整流滤波电路的工作原理； 掌握串、并联型稳压电路的工作原理及应用； 熟悉常用三端稳压器的应用电路。 7.1 直流稳压电源概述7.1.1 直流稳压电源的组成与分类1.电源变压器 电源变压器的作用是将交流电网提供的220V、50Hz市电变成所需的交流电压。2.整流器 整流器的作用是将220V、50Hz交流电变成单向脉动的直流电。3.滤波器 滤波器的作用是将整流所得的脉动直流电中的交流成分滤除。4.稳压器 稳压器的作用是将滤波电路输出的直流电压稳定不变，即输出直流电压不随电网电压和负载的变化而

2、变化。 直流稳压电源有三类：一类是并联式稳压电源；二类是晶体管串联调整式稳压电源；三类是开关式稳压电源。7.1.2 直流稳压电源的质量指标1.输出电压范围 通用稳压电源的输出电压通常可在一定的范围内调节，且输出电压在该范围内连续可调。 2.额定负载电流 额定负载电流是稳压电源长时间工作所允许输出的最大电流 。3. 稳定程度 抗电网不稳定度Sr是输出直流电压相对变化量与输入交流电压相对变化量之比，Sr越小越好，通常为千分之几。 4.电源内阻 5.纹波电压 7.2 整流滤波电路7.2.1 整流电路1.半波整流电路 （1）工作原理 变压器次级电压u2 U2sint，由于二极管的单向导电性只允许某半周

3、的交流电通过二极管加在负载上，这样负载电流只有一个方向，从而实现了整流。导通过程为：当次级绕组电压极性上正下负时，VD导通，输出电压uo与u2相同；而另一个半周期内VD因加反向电压不导通，RL上无电压。 （2）特点 半波整流电路的优点是电路简单，元件少，缺点是交流电压中只有半个周期得到利用，输出直流电压低，Uo0.45U2。 2.全波整流电路（1）工作原理 在正半周（u2极性如标识“”和“”所示）时，由于变压器有中心抽头，A点电位最高，B点居中，C点最低，VD1加正向电压导通，VD2加反向电压截止，uou2，电流iD1由点A经VD1和RL至B点形成回路，方向由上至下；在负半周（u2极性与前相反

4、）时，C点电位最高，B点居中，A点最低，VD2加正向电压导通，VD1加反向电压截止，u ou 2，电流iD1由点C经VD2和RL至B点形成回路，方向由下至上。RL上的电流应是正负半周的合成，这样就在RL上获得单方向脉动电流，由于整个周期均被利用，故称全波整流，其输出直流电压Uo0.9U 2 （2）特点 输出电压高，输出电流大，电源利用率高，但要求变压器具有中心抽头，体积大，笨重，电路的利用率低，适用于大功率输出场合。 3.桥式整流电路 （1）工作原理 当u2为正半周（A端为“”，B端为“”）时， VD1和VD3因加正向电压而导通，而VD2、VD4因加反向电压而截止，导通电流iL由A端VD1RL

5、VD3B端，在RL上电流iL的方向由上至下；当u2为负半周（极性与前相反）时，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，导通电流由B端VD2RLVD4A端，在RL上电流iL的方向由下至上。这样在u2的一个周期内VD1、VD3和VD2、VD4轮流导通，在RL上获得同全波整流一样的脉动电流或电压。 （4）特点 桥式整流电路具有变压器利用率高、平均直流电压高、整流元件承受的反压较低等优点，故应用广泛。 7.2.2 滤波电路1.电容滤波电路 （1）滤波电路及原理 在整流电路中的RL两端并联一个大电容(一般为大容量电解电容)，就构成了电容滤波电路。在不加滤波电容的情况下，RL两端的电压波形为脉动直流电。接

6、入滤波电容C后，在接通电源的瞬间，当Uab上升时，电容C两端电压跟随上升，如图中OA段， 在次级输入电压的一个周期中，第二个1/4周期以及第三个1/4周期的部分时间内，由于Uab小于电容C上电压，而电容C两端电压又不能突变，故电容C上的电荷将通过RL放电，直到图中B点，此后Uab大于电容C上电压，又开始对C充电，如此继续下去。可见，接入电容C后，不但脉动大大变小，而且输出直流电压提高了。2.电感滤波电路 （1）电感滤波电路及原理 电感也是一种储能元件，当电流发生变化时，L中的感应电动势将阻止其变化，使流过L中的电流不能突变。当电流有变大的趋势时，感生电流的方向与原电流方向相反，阻碍电流增大，将

7、部分能量储存起来；当电流有变小的趋势时，感生电流的方向与原电流方向相同，放出部分储存能量，阻碍电流减小。于是使输出电流与电压的脉动减小。 （2）特点 通过二极管的电流不会出现瞬间值过大 当不考虑L的直流电阻时，L对直流无影响，对交流起分压作用因L的直流电阻很小，负载上得到的输出电压和纯电阻负载相同 UoURL0.9U2 3.组合滤波电路 如图7-7所示为常见的组合滤波电路，或称复式滤波电路，其工作原理是上述两种滤波电路的组合 7.3 稳压管稳压电路7.3.1 稳压管稳压电路及稳压原理1.稳压电路 2.稳压原理（1）电网电压波动时，使Ui变化时的稳压过程 （2）负载电流Io(负载电阻RL)变化时

8、的稳压过程 3.稳压管稳压电路的特点 优点是电路简单，工作可靠，稳压效果也较好。缺点是：输出电压的大小要由稳压管的稳压值来决定，不能根据需要加以调节；负载电流Io变化时，要靠Iz的变化来补偿，而Iz的变化范围仅在Izmin和Izmax之间，负载变化小；再是电压稳定度不够高，动态内阻还比较大（约几欧到几十欧姆）。 7.3.2 限流电阻的计算选择限流电阻应遵从的条件为：IzminIzIzmax 限流电阻R应在其可选的最大值与最小值之间选取 7.4 串联型稳压电源7.4.1 电路原理 UoUiUR，若Ui增加，会引起Uo增加,可调节可变电阻R，使压降UR加大，Ui的增量完全可以通过调整由R分走，使U

9、o基本不变，从而达到稳压的目的；反之，若Ui减小，会引起Uo减小，可调节可变电阻R使压降UR减小，使Uo基本不变，从而也达到稳压的目的。但是这种调整不能靠手动去完成，必须使R能自动调节。常用的方法是用晶体三极管的UCE去代替UR，如图7-10b)所示。改变基极电流IB，IC、UCE也会随之而变，从而使UCE随IB的控制而变化 。7.4.2 串联型晶体管稳压电路1.电路组成 （1）调整电路：作用是调节自身的压降，保证输出电压不变；（2）比较放大电路：将输出电压同参考电压比较后所得的控制信号加以放大；（3）基准电压电路：获得恒定不变的电压，作为比较输出电压变化与否的标准；（4）取样电路：用于取出一

10、部分输出电压。 2.稳压原理 (1)当Ui减小而RL不变时，电路可使Uo基本不变。其稳压过程如下： (2)当Ui不变而RL增大时，电路可使Uo基本不变。其稳压过程如下：3.输出电压的调整方法 从电路上看，可将RW分为上下两部分，分别同R1、R2合二为一成R1和R2，在忽略VT2基极电流的情况下，流过R1和R2中的电流近似相等 。只要对RW进行调整，则可得到不同的输出电压Uo 7.4.3 影响输出电压稳定的因素1.取样电路的影响 必须保持取样电压只与输出电压有关，选取样电阻时，要选择温度特性好、精度高的电阻。2.基准环节的影响 输出电压Uo的大小与UZ有关，必须保持UZ恒定，才能使Uo稳定。 3

11、.比较放大环节的影响 一般要求比较放大电路的放大倍数大、稳定、零漂要小，才能提高输出电压的稳定度。 4.调整管的影响 调整灵敏度要高，取决于比较放大环节提供的推动电流的大小，在Io较大的场合，单级比较放大器不能提供足够的推动电流 。7.5 三端集成稳压电路7.5.1 结构框图 三端集成稳压电路只有三个引出端：输入端、输出端和公共端（调整端），使用十分方便。7.5.2 三端集成稳压器的类型1三端固定电压稳压器 （1）三端固定正电压稳压器 （2）三端固定负电压稳压器 2.三端可调电压稳压器（1）三端可调正电压稳压器 （2）三端可调负电压稳压器 7.5.3 三端集成稳压电路的应用1.品种选择方法 选

12、择合适的类型 、对不同使用场合，选择不同的参数 、是否需要附加功能 2.使用中的注意事项3应用电路举例 （1）固定输出正电压输入端加短路保护的稳压器，如图7-13所示，图中的C1、C2为高频旁路电容，可抑制电路引入的高频干扰。 （2）扩展输出电压的稳压器，如图7-14所示，图中的稳压管也可用电阻R代替。 （3）用PNP型大功率管扩展输出电流的稳压器，如图7-15所示。输出电流为晶体三极管的集电极电流与稳压块的输出电流之和。 （4）输出电压连续可调的集成稳压器，如图7-16所示。图中VD1、VD2都是用于保护集成稳压内的调整管，改变RW的阻值，可使输出电压在一定范围内变化。 （5）图7-17为三端可调式集成稳压器CW317的基本应用电路，其输出电压Uo=1.2(1+R2/R1)，为保证空载时Uo的稳定，R1不宜高于240。 （6）图7-18为CW317的低电压输出电路，它把调整端直接接地，Uo=1.2V。 （7）图7-19为CW317的可调高精度恒流源电路，由于IADJ很小可忽略，故输出电流Io=1.2/R,其中R的值为0.812，则Io为大于100mA的高精度恒流源。专心-专注-专业