第十四章直流稳压电源(1课时)

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1、第十四章第十四章 直流稳压电源直流稳压电源 14-1 整流和滤波电路整流和滤波电路 14-2 直流稳压电路的工作原理直流稳压电路的工作原理 引言引言 组成和功能组成和功能 14-3 集成稳压器件集成稳压器件1引言引言:直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能v电源变压器电源变压器:交流电网交流电网220V电压电压u1 合适的交流电压合适的交流电压u2。v整流电路整流电路:交流电压交流电压u2 脉动的直流电压脉动的直流电压u3。v滤波电路滤波电路:脉动直流电压脉动直流电压u3 平滑的直流电压平滑的直流电压u4。v稳稳压电路压电路:清除清除电网波动电网波动及及负载变化负载变化的影响的影响,

2、保持输出电压保持输出电压uo的稳定。的稳定。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo21、半波整流电路、半波整流电路二极管导通，二极管导通，vo=v2v1v2aTbDRLvo为分析简单，二极管为分析简单，二极管理想元件理想元件二极管截止二极管截止,vo=0+io+v2 0 时时:v2 0 时时D1,D4导通导通D2,D3截止截止电流通路电流通路:a D1RLD4bv20 时时D2,D3导通导通D1,D4截止截止电流通路电流通路:b D2RLD4a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压

3、波形单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形v2D3D2D1D4RLvoab整流输出电压平均值：整流输出电压平均值：Vo=0.9V2负载电流平均值负载电流平均值:Io=Vo/RL=0.9 V2/RL 二极管平均电流：二极管平均电流：ID=Io/2二极管最大反向电压：二极管最大反向电压：DRM22VV=v2vD2,vD3vD1,vD412二、二、滤波电路滤波电路滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联，或并联，或电感与负载电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压RLLRLC171、电容滤波电路、电容滤波电路

4、桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路v1v2v1bD4D2D1D3RLvoSC注意！注意！电容方向电容方向18u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCv2tvotR RL L未接入时未接入时忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻RintR RL L接入接入 放放=RLC 充充=RintCv1v2v1bD4D2D1D3RLvoSC19votv2上升，上升，v2大于电容大于电容上的电压上的电压vc，v2对电容充电，对电容充电，vo=vc v2v2下降，下降，v2小于电容上的电压。小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。二极管承受反向电压而截止。电容电容C通过通过RL放电，放电，vc按指数按指数

5、规律下降，时间常数规律下降，时间常数 =RL C二极管中的电流二极管中的电流（脉冲波）（脉冲波）20一般取一般取)105(TCRL-=(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Vo=1.2V2 Io=Vo/RL(b)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大RLC 越大越大 Vo越高越高负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大(2)电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(a)输出电压输出电压 平均值平均值Vo与时间常数与时间常数 RLC 有关有关RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Vo(平均值平均值

6、)愈大愈大(c)二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压212、电感滤波电路、电感滤波电路电路结构电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。v2v1RLLvo22电感滤波原理电感滤波原理对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。Vo=0.9V2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：约为：v2v1RLLvo对直流分量对直流分量:XL=0

7、相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上233、RC 型型滤波器滤波器uoRv2v1C1C2vo1RLRC 型型滤波器滤波器将将RC 型型滤波器中的电阻换为电滤波器中的电阻换为电感，变为感，变为LC 型型滤波器滤波器2414-2 14-2 直流稳压电路的工作原理直流稳压电路的工作原理交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压一、稳压电路的作用一、稳压电路的作用二、稳压电源的质量指标二、稳压电源的质量指标输出电压变化量输出电压变化量稳压系数稳压系数输出电阻输出电阻温度系数温度系数25三、稳压电路工作原理三、稳

8、压电路工作原理稳压电源类型稳压电源类型:以下主要讨以下主要讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只提供基准电压，提供基准电压，不作为电源使不作为电源使用。用。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做介这里不做介绍。绍。261 1、硅稳压二极管稳压电路、硅稳压二极管稳压电路稳压原理稳压原理 利用反向击穿特性利用反向击穿特性VIVOVZIZIRVRVO27

9、2 2、串联型稳压电源、串联型稳压电源(1)(1)串联型稳压电源的构成串联型稳压电源的构成 VO=VI-VR，当当VIR VR在在一一定定程程度度上上抵抵消消了了VI增增加加对对输输出出电电压压的的影影响。响。若若负负载载电电流流ILRVR在在一一定定程程度度上上抵抵消消了了因因IL增增加加，使使VI减小，对输出电压减小的影响。减小，对输出电压减小的影响。串联稳压电源示意图串联稳压电源示意图 串联稳压电源示意图串联稳压电源示意图28 在在实实际际电电路路中中，可可变变电电阻阻R R是是用用一一个个三三极极管管来来替替代代的的，控控制制基基极极电电位位，从从而而就就控控制制了了三三极极管管的的管

10、压降管压降VCE，VCE相当于相当于VR。串联型稳压电路方框图串联型稳压电路方框图串联型稳压电源的构成：串联型稳压电源的构成：调整管、放大环节、采样环节、基准电压源调整管、放大环节、采样环节、基准电压源29(2)(2)工作原理工作原理1 1输入电压变化时输入电压变化时VIVOVfVO1VCEVO实质：实质：电压负反馈电压负反馈2 2负载电流变化时负载电流变化时ILVIVOVfVO1VCEVO30(3)(3)输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算可见，调节可见，调节R2可以改变输出电压。可以改变输出电压。根据根据“虚短虚短”VfVREF31T1调整管调整管R3、T2比较放大比较放大R1、R

11、W、R2采样电阻采样电阻R、VZ基准电压基准电压R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB232(1)(1)稳压原理稳压原理VoVB2VBE2=（VB2-VZ）VC2（VB1）Vo当当 VI 增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使 Vo升高时升高时R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB2VC2（VB1）VCE133(2)输出电压的确定和调节范围输出电压的确定和调节范围因为：因为：OV2BEZVV+22WRR+21WRRR+=()22221BEZWWOVVRRRRRV+=所以：所以：2221ZWWVRRRRR+=忽略忽略VBE2R3T1T2V

12、ZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB23414-314-3集成稳压器件（三端集成稳压器）集成稳压器件（三端集成稳压器）输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器 恒流源恒流源基准电压电路基准电压电路调整电路调整电路比较放大比较放大减流保护减流保护过热保护过热保护启动电路启动电路取取样样电电路路36 常用的集成三端稳压器的类型常用的集成三端稳压器的类型371端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端一、一、W78XX系列稳压器外形及典型接线图系列稳压器外形及典型接线图+_W7805VI+_Vo132CICo1F+10V+5V注意：注意：输入与输出端输

13、入与输出端 之间的电压不之间的电压不 得低于得低于3V！381端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端二、二、W79XX系列稳压器外形及典型接线图系列稳压器外形及典型接线图+W7905VI+Vo231CICo1F-10V-5V39三、输出正、负电压的稳压电路三、输出正、负电压的稳压电路40四、输出电压可调的稳压电路四、输出电压可调的稳压电路42 五、作恒流源使用五、作恒流源使用43本章小结本章小结 1 1在电子系统中，一般都要有在电子系统中，一般都要有直流电源直流电源供电。获得直流电供电。获得直流电源的最常用的方法是由源的最常用的方法是由交流电网转换为直流电压交流电网转换为直

14、流电压。这要通过。这要通过整整流流，滤波滤波和和稳压稳压等环节来实现。等环节来实现。2 2利用利用二极管的单向导电性二极管的单向导电性可以构成可以构成整流电路整流电路，将交流电，将交流电变为脉动直流电。在整流电路的输出端接上各种滤波电路，可变为脉动直流电。在整流电路的输出端接上各种滤波电路，可以大大减小输出电压中的脉动成分。以大大减小输出电压中的脉动成分。滤波电路滤波电路有有电容滤波电容滤波和和电电感滤波感滤波两大类。使用较多的是电容滤波电路。两大类。使用较多的是电容滤波电路。3 3最最常常用用的的稳稳压压电电路路是是串串联联式式稳稳压压电电路路。串串联联式式稳稳压压电电路路是是一一种种带带有有负负反反馈馈的的闭闭环环调调节节系系统统。它它的的调调整整管管工工作作在在线线性性放放大大状状态态，通通过过控控制制调调整整管管的的压压降降来来调调整整输输出出电电压压的的大大小小。串串联联式式稳稳压压电电路路早早已已实实现现了了集集成成化化。输输出出电电压压固固定定和和输输出出电电压压可可调调的的集成串联式稳压器集成串联式稳压器已经大量使用。已经大量使用。44