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第10章 直流稳压电源 1 小功率整流滤波电路 2 串联反馈式稳压电路 3 集成稳压电路 1 小功率整流滤波电路 直流稳压电源的作用及组成 将交流电网电压转换为直流电压,为放大电路提供直流工作电源。 变压器整流滤波稳压 引起电压不稳定的原因 1、交流电网电压的波动; 2、负载的变化(由于整流滤波电路存在内阻); 3、温度的影响; 单相 三相 二极管 可控硅 桥式 倍压整流 半波 全波 一、整流电路的分类 二、单相半波整流电路 设变压器输出电压:u2= U2sint iD u2 t uo t u1 u2uo RL + 则输出电压: 2、电路特点 优点:结构简单,元件少。 缺点:输出波形变动大,利用率低。 1、工作原理 3、电路分析 (1)输出直流电压: (2)负载平均电流 (3)二极管所承受的最大反向电压 (4)整流管平均整流电流=负载平均电流 4、整流输出电压的脉动系数 二、单相半波整流电路 三、单相桥式整流电路 u2正半周时: D1、D3导通, D2、D4截止 u2 uL u2负半周时:D2、D4 导通, D1 、D3截止 - + + 设变压器输出电压:u2= U2sint u1 u2 220V + - RL uo D1 D3 D4 D2 1、输出直流电压: 2、负载平均电流 3、二极管所承受的最大反向电压 4、整流管平均整流电流=IL/2 5、整流输出电压的脉动系数 四、滤波电路 2、几种滤波电路 (a)电容滤波电路(b)电感电容 滤波电路(倒L型) (c)型滤波电路 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联,或电感与负载RL串联。 1、滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同,实现滤波。电容器 C对直流开路,对交流阻抗小,所以C应该并联在负载两端。电感器L对 直流阻抗小,对交流阻抗大,因此L 应与负载串联。经过滤波电路后,既 可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量,改变了交直流成分的比例 ,减小了电路的脉动系数,改善了直流电压的质量。 RC低通 滤波电路 3、电容滤波电路 充电 放电 (1)空载时的情况 (2)接负载的情况 二极管的导通角qIB2,这样,当IB2 变化时取样比n才能基本不变。 但R1、R2不能过小,过小的分压电 路,将浪费过多的电流,通常选择 I1(510)IB2。 (5)电路的不足 Iz随Uo而波动,使UZ不稳定; T2的发射极电流也会影响UZ。 当温度变化时,由T2组成的放大环节将产生零点漂移,使Uo稳定度变差。 当负载电流变化较大时,则要求调整管的基极电流也有较大的变化范围, 这部分电流要由放大管的集电极来提供,一般三极管不易达到这样的要求。 输出电压固定,不能调节。 T2的C极电阻RC接至电路的不稳定的输入端,UI的变化,通过RC加到T1的b 极而被放大。 二、串联反馈式稳压电路的工作原理 2、带有放大环节的稳压电路 IC1 T1 I1 UI R2 RC IR IB1R1R3 RLUo T2 IB2 DZ UZ 3、提高稳压电源性能的措施 (1)改变取样比以调节输出电压的范围 或 二、串联反馈式稳压电路的工作原理 IC1 I1 IR IB1 IB2 T1 UI R2 RC R1R3 RLUo T2 DZ UZ RW 向下调节Rw的滑动端: RwUBE2IC2 UCE UB1 IB1 UCE1Uo 反之,Rw的滑动端往上调,Uo愈低。 假设:UBE2=0.7V,UZ=5.3V,R1=R2=200 要使Rw滑到最下端时,Uo=15V,Rw应为多少? RW=0 100W RW UB2=UZ+UBE2=6V 此时当Rw滑到最上端时,Uo为多少? RW=RW 3、提高稳压电源性能的措施 二、串联反馈式稳压电路的工作原理 (2)调整管采用复合管 降低了驱动电流 例如:Io=1A,b1=30,b2=50,则 b1b2=1500,这时调整管的基极电流只需 IC1 I1 IR IB1 IB2 T1 UI R2 RC R1R3 RLUo T2 DZ UZ RW T3 T2 若两只管子组成的复合管还不能满足要求,可用三只或四只管子组成复合 管,但此时会产生穿透电流过大的问题。 T1通常选用大功率管,为了充分利用管子,一般都加有散热片。 两只电阻起平衡作用 C B E 在一个大功率管不能负担输出电流时, 可采用两管或多管并联运用。 u1 u21 C3 T1 C4 R5 R4 DZ2uDZ2 u22 C1 C2 比较放大级采用差动放大器 采用辅助电源(比较放大部分的电源) 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益 3、提高稳压电源性能的措施 二、串联反馈式稳压电路的工作原理 UI R2 R1 RLUo T3 DZ Re T2RP RCRZ UR I0 I0 I0 (3)其它措施 二、串联反馈式稳压电路的工作原理 比较放大级采用运算放大器 3、提高稳压电源性能的措施 输入电压波动 负载电流变化 所以输出电压 根据虚短和虚断有 R1 R2 UI DZ T R UF UO Rp UB UREF R1 R2 (3)其它措施 R1 R2 UI DZ T R UF RL UO Rp UB UREF R1 R2 Uo Uo UF UREF不变 UB1 IB Uce 三、串联反馈式稳压电路中的保护电路 串联型稳压电源的内阻很小,如果输出端短路,则输出短路电流很大 。同时输入电压将全部降落在调整管上,使调整管的功耗大大增加,调整管 将因过损耗发热而损坏,为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也会造 成损坏。 保护的方法 反馈保护型 温度保护型 利用集成电路制造工艺,在 调整管旁制作PN结温度传感 器。当温度超标时,启动保 护电路工作,工作原理与反 馈保护型相同。 截(减)流型 当发生短路时,通过保护电 路使调整管截止,从而限制了短 路电流,使之接近为零。 限流型 当发生短路时,通过电 路中取样电阻的反馈作用, 输出电流得以限制。 U0 I0 I0m U0 I0 I0m 三、串联反馈式稳压电路中的保护电路 1、限流型保护电路 (1)结构 T1 Io R T 检测电阻 限流保护管 (2)工作原理 Io较小T不工作保护电路不起作用; Io较大T导通保护电路分流T1的一部分基极电流 Io几乎不变; 三、串联反馈式稳压电路中的保护电路 2、截(减)流型保护电路 (1)要求:一旦保护电路起作用,将使输出电流和电压减小。 (2)基本电路 R1 R2 UI DZ T1 R UO Rp R7 T0 R5 R6 DZ R0 Io R3 R4 (3)工作原理 R7, DZ, R3, R4给T0的基极提供一个固定电位,发射极电位决定于R5, R6 UBE0=(UR0+UR4)-UR6 Io较小 UBE0UZ1电流流过T1、DZ1、 T2、DZ2 T3导通 T4、T5导通 DZ2正常工作 过热保护 一、集成稳压电路 1. 输出电压固定的三端集成稳压器 (正电压 78 、负电压 79 ) C1 5p R12 R10 2.5k R11 R9 5.8k R3 576 R2 3.4k R1 3.9k R7 13k R8 13k R6 2.14k R13 2.23k UI DZ2 T5 T4 T3 R4 410 3 T11 T10 T9 T6 T7 T8 D2 D1 UO 2 1 T14 R5 7.8k T13 常温UR30.4VT13 、T14截止 保护电路不工作 温度 UZ2 UR3T14导通T13导通 UCE13 IB10 IC11 R14 5k R15 100 T12 DZ4 DZ3 减流保护 一、集成稳压电路 1. 输出电压固定的三端集成稳压器 (正电压 78 、负电压 79 ) C1 5p R12 R10 2.5k R11 R9 5.8k R3 576 R2 3.4k R1 3.9k R7 13k R8 13k R6 2.14k R13 2.23k UI DZ2 T5 T4 T3 R4 410 3 T11 T10 T9 T6 T7 T8 D2 D1 R14 5k R15 100 T12 DZ4 DZ3 UO 2 1 电路正常UR11很小T12截止保护电路不工作 Io很大 UR11T12导通 IC12 IB10 IC11 另一方面 DZ3或DZ4退出导通 UDZ3,DZ4,R14,R15 UCE11 T11的耗散功率 调整电 路 比较放大 取 样 电 路 基准电压电路 一、集成稳压电路 1. 输出电压固定的三端集成稳压器 (正电压 78 、负电压 79 ) R12 R10 2.5k R11 R9 5.8k R3 576 R2 3.4k R1 3.9k R7 13k R8 13k R6 2.14k R13 2.23k UI DZ2 T5 T4 T3 C1 5p R4 410 3 T11 T10 T9 T6 T7 T8 D2 D1 UO 2 1 C1频率补偿 一、集成稳压电路 1. 输出电压固定的三端集成稳压器 (正电压 78 、负电压 79 ) C1 5p R14 5k R12 R10 2.5k R11 R15 100 R9 5.8k R3 576 R2 3.4k R1 3.9k R5 7.8k R7 13k R8 13k R6 2.14k R13 2.23k UI DZ1DZ2 T14 T5 T4 T3T2 T1 R4 410 3 T11 T12 T10 T9 T6 T7 T8 D2 D1 DZ4 DZ3 UO 2 1 T13 2. 可调式三端集成稳压器(正电压LM117、负电压LM137 ) LM117/LM137 是美国国家半导体公司的三端可调正、负稳压器集成电路 。它的使用非常简单,仅需通过两个外接电阻来设置输出电压。 输出电压 基准电压 UREF(1.2V) Iadj 调整管 T I UB UI + Uo R2 R1 I2 I1 一、集成稳

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