dizhang直流稳压电源.pptx

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1、1 电路组成及工作原理 图3.2是单相半波整流电路，它由整流变压器T、整流二极管V及负载RL组成。单相半波整流电路及电压、电流的波形如图3.3所示,即 9.1 单相半波整流电路第1页/共51页图9.2 单相半波整流电路第2页/共51页图9.3单相半波整流电路电压与 电流的波形第3页/共51页2 整流电路的主要技术指标 1.输出电压平均值 在图7.5所示波形电路中，负载上得到的整流电压是单方向的，但其大小是变化的，是一个单向脉动的电压，由此可求出其平均电压值为 2.流过二极管的平均电流iv由于流过负载的电流就等于流过二极管的电流，所以第4页/共51页 3.二极管承受的最高反向电压URM 在二极管

2、不导通期间，承受反压的最大值就是变压器次级电压u2的最大值，即 第5页/共51页9.2 单相桥式整流电路1.电路组成及工作原理 在图9.4（a）所示电路中，当变压器次级电压u2为上正下负时，二极管V1和V3导通，V2和V4截止，电流i1的通路为aV1RLV3b，这时负载电阻RL上得到一个正弦半波电压如图3.5中（0）段所示。当变压器次级电压u2为上负下正时，二极管V1和V3反向截止，V2和V4导通，电流i2的通路为bV2RLV4a，同样，在负载电阻上得到一个正弦半波电压，如图9.5中（2）段所示。第6页/共51页图9.4 单相桥式整流电路组成第7页/共51页图9.4 单相桥式整流电路组成第8页

3、/共51页图9.4 单相桥式整流电路组成第9页/共51页图9.4 单相桥式整流电路组成第10页/共51页图9.5 单相桥式整流电路 电压与电流波形第11页/共51页2.技术指标计算及分析 （1）输出电压平均值Uo。由以上分析可知，桥式整流电路的整流电压平均值Uo比半波整流时增加一倍，即（2）直流电流Io。桥式整流电路通过负载电阻的直 流电流也增加一倍，即 第12页/共51页（3）二极管的平均电流iV。因为每两个二极管串联轮换导通半个周期，因此，每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，即（4）二极管承受的最高反向电压URM。由图9.4（a）可以看出，当V1和V3导通时，如果忽略二极管正向压

4、降，此时，V2和V4的阴极接近于a点，阳极接近于b点，二极管由于承受反压而截止，其最高反压为u2的峰值，即第13页/共51页9.3 滤波电路整流输出的电压是一个单方向脉动电压，虽然是直流，但脉动较大，在有些设备中不能适应（如电镀和蓄电池充电等设备）。为了改善电压的脉动程度，需在整流后再加入滤波电路。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。第14页/共51页1.电容滤波电路 图9.6所示为一单相半波整流电容滤波电路，由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波目的。;滤波过程及波形如图9.7所示。第15页/共51页图9.6 单相半波整流电容滤波电路

5、第16页/共51页图9.7 电容滤波原理及输出波形第17页/共51页在u2的正半周时，二极管V导通，忽略二极管正向压降，则uo=u2，这个电压一方面给电容充电，一方面产生负载电流Io，电容C上的电压与u2同步增长，当u2达到峰值后，开始下降，UCu2，二极管截止，如图9.7中的A点。之后，电容C以指数规律经RL放电，UC下降。当放电到B点时，u2经负半周后又开始上升，当u2UC时，电容再次被充电到峰值。UC降到C点以后，电容C再次经RL放电，通过这种周期性充放电，以达到滤波效果。第18页/共51页由于电容的不断充放电，使得输出电压的脉动性减小，而且输出电压的平均值有所提高。输出电压平均值Uo的

6、大小，显然与RL、C的大小有关，RL愈大，C愈大，电容放电愈慢，Uo愈高。在极限情况下，当RL=时，Uo=UC=U2，不再放电。当RL很小时，C放电很快，甚至与u2同步下降，则Uo=0.9U2，RL、C对输出电压的影响如图3.7中虚线所示。可 见 电 容 滤 波 电 路 适 用 于 负 载 较 小 的 场 合。当 满 足RLC（35）T/2时，则输出电压的平均值为 其中T为交流电源电压的周期。第19页/共51页2.电感滤波及复式滤波电路 （1）电感滤波电路。由于通过电感的电流不能突变，用一个大电感与负载串联,流过负载的电流也就不能突变，电流平滑，输出电压的波形也就平稳了。其实质是因为电感对交流

7、呈现很大的阻抗，频率愈高，感抗越大，则交流成分绝大部分降到了电感上,若忽略导线电阻，电感对直流没有压降，即直流均落在负载上，达到了滤波目的。电感滤波电路如图9.8所示。在这种电路中，输出电压的交流成分是整流电路输出电压的交流成分经XL和RL分压的结果，只有LRL时，滤波效果才好。第20页/共51页图9.8 带电感滤波器的桥式整流电路图第21页/共51页（2）输出电压平均值Uo。一般小于全波整流电路输出电压的平均值，如果忽略电感线圈的铜阻，则Uo0.9U2。虽然电感滤波电路对整流二极管没有电流冲击，但为了使L值大，多用铁芯电感，但体积大、笨重，且输出电压的平均值Uo较低。（3）复式滤波电路。为了

8、进一步减小输出电压的脉动程度，可以用电容和铁芯电感组成各种形式的复式滤波电路。电感型LC滤波电路如图9.9所示。整流输出电压中的交流成分绝大部分降落在电感上，电容C又对交流接近于短路，故输出电压中交流成分很少，几乎是一个平滑第22页/共51页图 9.9 桥式整流电感型LC滤波电路第23页/共51页的直流电压。由于整流后先经电感L滤波，总特性与电感滤波电路相近，故称为电感型LC滤波电路，若将电容C平移到电感L之前，则为电容型LC滤波电路。第24页/共51页（4）型滤波电路。图9.10所示为LC型滤波电路。整流输出电压先经电容C1，滤除了交流成分后，再经电感L上滤波电容C2上的交流成分极少，因此输

9、出电路几乎是平直的直流电压。但由于铁芯电感体积大、笨重、成本高、使用不便。因此，在负载电流不太大而要求输出脉动很小的场合，可将铁芯电感换成电阻，即RC型滤波电路。电阻R对交流和直流成分均产生压降，故会使输出电压下降，但只要RL1/(C2)，电容C1滤波后的输出电压绝大多数降在电阻RL上。RL愈大，C2愈大，滤波效果愈好。第25页/共51页图9.10 型滤波电路（a）LC型滤波电路;（b）RC型滤波电路 第26页/共51页图9.10 型滤波电路（a）LC型滤波电路;（b）RC型滤波电路第27页/共51页9.4 稳压电路通过整流滤波电路所获得的直流电源电压是比较稳定的，当电网电压波动或负载电流变化

10、时，输出电压会随之改变。电子设备一般都需要稳定的电源电压。如果电源电压不稳定，将会引起直流放大器的零点漂移，交流噪声增大，测量仪表的测量精度降低等。因此必须进行稳压，目前中小功率设备中广泛采用的稳压电源有并联型稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路及开关型稳压电路。第28页/共51页1 硅稳压管组成的并联型稳压电路 1.电路组成及工作原理 硅稳压管组成的并联型稳压电路如图9.11所示，经整流滤波后得到的直流电压作为稳压电路的输入电压Ui，限流电阻R和稳压管V组成稳压电路，输出电压Uo=UZ。第29页/共51页图9.11 稳压管稳压的直流电源电路第30页/共51页在这种电路中，不论是电网电压波动

11、还是负载电阻RL的变化，稳压管稳压电路都能起到稳压作用，因为UZ基本恒定，而Uo=UZ。下面从两个方面来分析其稳压原理：（1）设RL不变，电网电压升高使Ui升高，导致Uo升高，而Uo=UZ。根据稳压管的特性，当UZ升高一点时，IZ将会显著增加，这样必然使电阻R上的压降增大，吸收了Ui的增加部分，从而保持Uo不变。第31页/共51页反之亦然。第32页/共51页（2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大时，IL减小，限流电阻R上压降UR将会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以导致Uo升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基

12、本不变，导致压降UR基本不变，则Uo也就保持不变。第33页/共51页反之亦然。在实际使用中,这两个过程是同时存在的，而两种调整也同样存在。因而无论电网电压波动或负载变化，都能起到稳压作用。第34页/共51页2.稳压电路参数确定 （1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两个极限情况考虑，则有 当Ui为最小值，Io达到最大值时，即 Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此时IZ值应大于IZmin，即IZ

13、=(Uimin-UZ)/R-IomaxIZmin,则 第35页/共51页当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax，Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin为最大值。为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R-IominIZmax，则所以限流电阻R的取值范围为在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。第36页/共51页（2）确立稳压管参数。一般取第37页/共51页2 串联型晶体管稳压电路 并联型稳压电路可以使输出电压稳定，但稳压值不能随意调节，而且输出电流很小，由上式可知，Iomax=（1/32/3）IZma

14、x，而IZmax一 般 只 有2040mA。为了加大输出电流，使输出电压可调节，常用串联型晶体管稳压电路,如图9.12所示。第38页/共51页图9.12 串联型稳压电路（a）分立元件的串联型稳压电路;（b）运算放大器的串联型稳压电路第39页/共51页图9.12 串联型稳压电路（a）分立元件的串联型稳压电路;（b）运算放大器的串联型稳压电路第40页/共51页3.单片式三端集成稳压器 单片式三端稳压器有输入端、输出端和公共端（接地）三个接线端子，所需外接元件少，使用方便，工作可靠，所以应用较多。按输出电压是否可调，三端集成稳压器可分为固定式和可调式两种。1.固定输出的三端稳压器 1）正电压输出稳压

15、器 常用的三端固定正电压稳压器有7800系列，型号中的00两位数表示输出电压的稳定值，分别为5、6、9、12、15、18、24 V。例如,7812的输出电压为 12 V，7805输出电压是5 V。第41页/共51页按输出电流大小不同，又分为:CW7800系列，最大输出电流11.5 A；CW78M00系列，最大输出电流0.5 A;CW78L00系列，最大输出电流100 mA左右。7800系列三端稳压器的外部引脚如图9.13(a)所示，1脚为输入端，2脚为输出端，3脚为公共端 2）负电压输出稳压器 常用的三端固定负电压稳压器有7900系列，型号中的00两位数表示输出电压的稳定值，和7800系列相对

16、应，分别为-5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 V。第42页/共51页图9.13 三端固定式集成稳压器外形及管脚排列第43页/共51页按 输 出 电 流 不 同，和 7800系 列 一 样，也 分 为 CW7900系 列、CW79M00系列和CW79L00系列。管脚图如图9.13（b）所示，1脚为公共端，2脚为输出端，3脚为输入端。2.三端可调输出稳压器 前面介绍了78、79系列集成稳压电路，这些都是固定输出的稳压电源。这些在实用中不太方便。实际应用中还有可调的CW117、CW217、CW317、CW337和CW337L系列。图9.14(a)所示为正可调输出稳压器，图9.14(b)

17、为负可调输出稳压器。三端可调集成稳压器的输出电压为1.25 V37V，输出电流可达1.5 A。第44页/共51页 图9.14 CW317和CW337外形图第45页/共51页使用这种稳压器非常方便，只要在输出端接两个电阻，就可得到所要求输出电压值，它的应用电路如图9.15所示，是可调输出稳压源标准电路。在图9.15 标准电路中，因CW117/217/317的基准电压为1.25 V，这个电压在输出端3和调整端1之间，输出电压只能从1.25 V上调。输出电压表达式为 UO=1.25(1+上式中的第二项，即5010-6表示从CW117/217/317调整端流出的经过电阻R2的电流为50A。它的变化很小

18、，所以在R2阻值很小时，可忽略第二项，即为第46页/共51页第47页/共51页三端集成稳压器的应用 1）基本应用 图9.16是三端固定输出集成稳压器的基本应用电路。图中输入端电容Ci用以抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时也可不用。输出端CO用以改善负载的瞬态响应，减少高频噪声。2）正负电压同时输出的稳压电路 图9.16是正负同时输出的稳压电路。当需要正负两组电源输出时，可以采用7800系列正压单片稳压器和7900系列负压单片稳压器各一块，按图3.17接线，构成正负两组电源。第48页/共51页图9.16 某型号电视机电源电路图第49页/共51页图9.17 正负对称的稳压电路第50页/共51页感谢您的欣赏！第51页/共51页