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1、第第8章章直直流流稳稳压压电电源源8.1小功率单相整流滤波电路小功率单相整流滤波电路8.2串联反馈稳压电路串联反馈稳压电路8.3其其他他电电源源电电路路8.4实际应用电路举例实际应用电路举例8.1小功率小功率单单相整流相整流滤滤波波电电路路图图8.1所所示示为为把把正正弦弦交交流流电电转转换换成成直直流流电电的的直直流流稳稳压压电电源源的的原原理理框框图图，它它一一般般由由四部分四部分组组成，各部分功能如下：成，各部分功能如下：图图8.1直流稳压电源的组成原理框图直流稳压电源的组成原理框图变压变压器：器：将将正正弦弦工工频频交交流流电电源源电电压压变变换换为为符符合合用用电设备电设备所需要的正
2、弦工所需要的正弦工频频交流交流电压电压。整流整流电电路：路：利利用用具具有有单单向向导导电电性性能能的的整整流流元元件件，将将正正负负交交替替变变化化的的正正弦弦交交流流电电压压变变换换成成单单方向的脉方向的脉动动直流直流电压电压。滤滤波波电电路：路：尽尽可可能能地地将将单单向向脉脉动动直直流流电电压压中中的的脉脉动动部部分分(交交流流分分量量)减减小小，使使输输出出电电压压成成为为比比较较平滑的直流平滑的直流电压电压。稳压电路：稳压电路：采用某些措施，使输出的直流电压在采用某些措施，使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。电源发生波动或负载变化时保持稳定。8.1.1整流整流电电路
3、路小小功功率率直直流流电电源源因因功功率率比比较较小小，通通常常采采用用单单相相交交流流供供电电，因因此此，本本节节只只讨讨论论单单相相整整流流电电路路。利利用用二二极极管管的的单单向向导导电电作作用用，可可将将交交流流电电变变为为直直流流电电，常常用用的的二二极极管管整整流流电电路路有有单单相相半半波波整整流流电电路路和和单单相相桥桥式整流式整流电电路等。路等。1.单单相半波整流相半波整流电电路路单相半波整流电路如图单相半波整流电路如图8.2所示，图中所示，图中T为电源变压器，用来将市电为电源变压器，用来将市电220V交流电压交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时变换为整流电路所要求
4、的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。保证直流电源与市电电源有良好的隔离。图8.2 单相半波整流电路 图8.3 单相半波整流电路 2.单单相相桥桥式整流式整流电电路路为为了了克克服服单单相相半半波波整整流流的的缺缺点点，常常采采用用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接接成成电电桥桥形形式式构构成成。图图8.4所所示示为为桥桥式式整整流流电电路的几种画法。路的几种画法。图图8.4单相桥式整流电路的几种画法单相桥式整流电路的几种画法图8.5 桥式整流电路电压电流波形 3.常用整流常用整流组组合元件合元件将单相桥式整流电路的四只二极管制作将单相桥式整流电路
5、的四只二极管制作在一起，封成一个器件称为整流桥。常用的在一起，封成一个器件称为整流桥。常用的整流组合元件有半桥堆和全桥堆。半桥堆的整流组合元件有半桥堆和全桥堆。半桥堆的内部是由两个二极管组成，而全桥堆的内部内部是由两个二极管组成，而全桥堆的内部是由四个二极管组成。是由四个二极管组成。图8.6 半桥堆连接方式及电路符号 图8.7 全桥堆连接方式及电路符号 8.1.2滤滤波波电电路路整整流流电电路路将将交交流流电电变变为为脉脉动动直直流流电电，但但其其中中含含有有大大量量的的直直流流和和交交流流成成分分(称称为为纹纹波波电电压压)。这这样样的的直直流流电电压压作作为为电电镀镀、蓄蓄电电池池充充电电
6、的的电电源源还还是是允允许许的的，但但作作为为大大多多数数电电子子设设备备的的电电源源，将将会会产产生生不不良良影影响响，甚甚至至不不能能正正常常工工作作。在在整整流流电电路路之之后后，需需要要加加接接滤滤波波电电路路，尽尽量量减减小小输输出出电电压压中中交交流流分量，使之接近于理想的直流分量，使之接近于理想的直流电压电压。1.电电容容滤滤波波电电路路电容滤波电路如图电容滤波电路如图8.8所示。所示。图图图图8.88.8桥桥桥桥式整流式整流式整流式整流电电电电容容容容滤滤滤滤波波波波电电电电路路路路假定在假定在t=0时接通电路，时接通电路，u2为正半周，为正半周，当当u2由零上升时，由零上升时
7、，VD1、VD3导通，导通，C被充被充电，因此电，因此uO=uCu2，在，在u2达到最大值时，达到最大值时，uO也达到最大值，见图也达到最大值，见图8.8(b)中中a点，然后点，然后u2下降，此时下降，此时uCu2，VD1、VD3截止，电截止，电容容C向负载电阻向负载电阻R L放电，由于放电时间常放电，由于放电时间常数数=RLC一般较大，电容电压一般较大，电容电压uC按指数规按指数规律缓慢下降。当律缓慢下降。当uO(uC)下降到图下降到图8.8(b)中中b点后，点后，u2uC，VD2、VD4导通，电容导通，电容C再次再次被充电，输出电压增大，以后重复上述充、被充电，输出电压增大，以后重复上述充
8、、放电过程放电过程。整流电路接入滤波电容后，不仅使输整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著减小，同时输出电压变得平滑、纹波显著减小，同时输出电压的平均值也增大了。出电压的平均值也增大了。输输出出电压电压的平均的平均值值近似近似为为：UO1.2U2故二极管的导通时间缩短，一个周期的故二极管的导通时间缩短，一个周期的导通角导通角IQ时，输出电流时，输出电流IO才比较稳定。才比较稳定。8.3其其他他电电源源电电路路8.3.1开关电源电路开关电源电路1.开关开关电电源源电电路的基本工作原理路的基本工作原理图图8.20所示为串联型开关稳压电路的所示为串联型开关稳压电路的基本组成框图。基
9、本组成框图。图8.20 串联型开关稳压电路组成框图 图8.21 开关稳压电源的电压、电流波形 虽虽然然调调整整管管工工作作在在开开关关状状态态，但但由由于于二二极极管管VD的的续续流流作作用用和和L、C的的滤滤波波作作用用，仍可仍可获获得平得平稳稳的直流的直流电压输电压输出。出。2.采用集成开关采用集成开关稳压稳压器器电电源源电电路路集成开关稳压器有集成开关稳压器有CWl52425243524、CW49604962和和CW25752576等系列等系列。CW25752576集集成成稳稳压压器器的的特特点点是是：外外部部元元件件少少，使使用用方方便便；振振荡荡器器的的频频率率固固定定在在52kHz
10、，因因而而滤滤波波电电容容不不大大，滤滤波波电电路路体体积积小小，一般不需要散一般不需要散热热器。器。CW25752576单列直插式塑料封装的外单列直插式塑料封装的外形及管脚排列如图形及管脚排列如图8.22所示，两种系列芯片的所示，两种系列芯片的管脚含义相同。管脚含义相同。图图图图8.228.22CWCW2575/25762575/2576外形及管脚外形及管脚外形及管脚外形及管脚图图图图 8.3.2直直流流直直流流（DC-DC）电电压变换电压变换电路路将一个恒定的直流电压通过电子器件将一个恒定的直流电压通过电子器件的开关作用变换成为可变的直流电压的过的开关作用变换成为可变的直流电压的过程，称为
11、直流程，称为直流直流变换，即直流变换，即DC-DC变换。变换。PWM是为保持变换器的输出电压稳定，是为保持变换器的输出电压稳定，所采用占空比控制技术中的脉宽调制技术。所采用占空比控制技术中的脉宽调制技术。1.集成集成PWM控制器的控制器的组组成和原理成和原理目目前前，常常见见的的单单片片集集成成PWM控控制制器器产产品品有有SG3524、TL494、MC34060、SGl525SGl529等等，功功能能大大同同小小异异。由由于于型型号号很很多多，在在实实际际应应用用中中应应参参考考各各厂厂家家的的产产品品说说明明，以以便便选选择择适适合合的的集集成成PWM控控制制器器。下下面面介介绍绍集集成成
12、PWM控控制制器器的的PWM信信号号产产生生电电路路组组成及原理。成及原理。图图8.23表示了表示了PWM信号产生电路框图信号产生电路框图及其波形及其波形。图图8.23PWM信号信号产产生生电电路及波形路及波形2.SGl525SGl527系列集成系列集成PWM控制器控制器SGl525SGl527系系列列集集成成PWM控控制制器器是是美美国国硅硅通通用用公公司司的的第第二二代代产产品品，我我国国的的集集成成电电路路制制造造厂厂家家已已生生产产出出国国产产此此种种系系列列的的PWM控控制制器器。SGl525在在SG1524基基础础上上增增加加了了振振荡荡器器外外同同步步、死死区区调调节节、PWM锁
13、锁存存器器以以及及输输出出级级的的最最佳佳设设计计等等，是是一一种种性性能能优优良良、功功能能完完善善、通通用用性性强强的的集集成成PWM控制器。控制器。SGl525与与SGl524的电路结构相同，仅的电路结构相同，仅输出级不同。输出级不同。SGl525输出正脉冲，适用于输出正脉冲，适用于驱动驱动NPN功率管或功率管或N沟道功率沟道功率MOSFET管。管。SGl527输出负脉冲，适用于驱动输出负脉冲，适用于驱动PNP功率功率管或管或P沟道功率沟道功率MOSFET管。管。SG2525和和SG3525也属这个系列，内部结构及功能相也属这个系列，内部结构及功能相同，仅工作电压及工作温度有些差异。同，
14、仅工作电压及工作温度有些差异。8.4实际应实际应用用电电路路举举例例1.电电阻限流阻限流电电池充池充电电电电路路如如图图8.24所所示示,稳稳压压管管保保证证电电池池两两端端电电压压不不超超过过最最大大规规定定电电压压，电电阻阻R限限制制充充电电电电流。此流。此电电路路电电流一般小于流一般小于200mA。图图8.24电电阻限流阻限流电电池充池充电电电电路路2.场场效效应应管恒流管恒流电电池充池充电电电电路路如如图图8.25所所示示，四四只只场场效效应应管管接接成成恒恒流流二二极极管管，并并联联后后以以足足够够电电流流给给4节节镍镍镉镉电电池池充充电电，电电流流一一般般不不超超过过500mA。需
15、需要要电电流流较较大大时时，可以增加，可以增加场场效效应应管的个数。管的个数。图图8.25场场效效应应管恒流管恒流电电池充池充电电电电路路3.具有反接保具有反接保护护的的电电池充池充电电电电路路如如图图8.26所所示示，电电池池放放置置正正确确并并且且电电池池电电压压大大于于0.6V时时，恒恒流流充充电电电电流流约约50mA；如如果果电电池池接接反反，则则晶晶体体管管VT2截截止止，保保护护了了电电池。池。图图8.26具有反接保具有反接保护护的的电电池充池充电电电电路路4.稳压稳压集成集成块块恒流源恒流源电电池充池充电电电电路路如如图图8.27所所示示，输输入入电电压压24V时时，充充电电电电池可池可为为110节节。图图8.27稳压稳压集成集成块块恒流源恒流源电电池充池充电电电电路路5.简单简单的限流限的限流限压电压电池充池充电电电电路路如如图图8.28所所示示，利利用用三三端端可可调调稳稳压压器器317，可可以以组组成成限限流流限限压压充充电电电电路路。最最大大输输出出电电流流约约等于等于0.6V/R4。图图8.28限流限限流限压电压电池充池充电电电电路路