第九章 电源电路2 9

1、第十章,电源电路,电子电路的工作电源需要稳定的直流电压，例如，电池、,交流电转换的直流电源等。多种形式的电源电路：,直流稳压,、交流稳压,AC DC,直流稳压电源的组成：,1,、整流电路：半波整流、全波整流、桥式整流,2,、滤波电路：电容滤波、电感滤波、复合滤波,(,LC,、,RC,),3,、稳压电路：线性稳压电路、开关稳压电路,1/17,整流,逆变,10.1,直流稳压电源组成框图,直流稳压电源将电力网工频交流电压变换成电子设备所需,的稳定的直流电压。,2/17,电源,变压器,整流,电路,滤波,电路,稳压,电路,220V,50Hz,u,i,u,a,u,b,u,c,u,o,u,i,O,t,u,a

2、,O,t,u,b,O,t,u,c,O,t,u,o,O,t,10.2,整流电路,基本整流电路,3/17,R,L,u,2,u,1,220V,50Hz,D,R,L,u,2,u,1,220V,50Hz,u,2,D,1,D,2,R,L,u,2,u,1,220V,50Hz,D,1,D,2,D,3,D,4,半波整流电路,全波整流电路,桥式整流电路,D,D,1,D,2,D,13,D,24,2,L(av),9,.,0,U,U,?,2,L(av),9,.,0,U,U,?,2,2m,L(av),45,.,0,U,U,U,?,?,u,2,O,t,U,2m,U,L,u,2,O,t,U,L,u,2,O,t,U,L,10.

3、3,滤波电路,10.3.1,常用滤波电路,电源滤波电路利用电容、电感的储能作用，平滑整流输出的直流脉,动电压，以满足电子电路工作电源的需要。,从频域看，电源滤波电路具有低通特性，但通常与非线性的整流电,路直接结合，其作用与小信号线性滤波电路有所不同。,4/17,R,R,L,C,R,L,C,2,C,1,+,+,+,R,L,C,+,L,电容滤波,电阻电容滤波,型滤波,电感电容滤波型滤波,u,2,O,t,10.3,滤波电路,10.3.2,半波整流滤波,工作原理,1,、忽略二极管导通电压，没有电,容滤波时，,u,2,正半周，,D,导通，,u,2,负半周，,D,截止；,2,、加电容滤波后，由于电容的储,

4、存作用，只有当,u,2,u,C,(,u,O,),时二极,管才在导通周期导通，电源向电,容充电。由于二极管导通电阻,R,D,很小，充电回路时间常数很小，,故电容上电压上升很快；,当,u,2,u,C,(,u,O,),时，二极管截止，,电容向负载,R,L,放电，通常,R,L,R,D,，,故电容电压变化较慢。,3,、,D,导通时间减小，,i,D,为电流脉冲。,5/17,D,截止,O,t,D,导通,+,u,O,-,D,导通,D,截止,u,O,R,L,u,2,u,1,220V,50Hz,D,C,+,i,D,10.3,滤波电路,10.3.3,桥式整流滤波电路,一、工作原理,1,、忽略二极管导通电压，没有电,

5、容滤波时，,u,2,正半周，,D,1,、,D,3,导,通，,D,2,、,D,4,截止，,u,2,负半周，,D,2,、,D,4,导通，,D,1,、,D,3,截止；,2,、加电容滤波后，由于电容的储,存作用，只有当,|,u,2,|,u,C,时二极管才,在导通周期导通，电源向电容充电。,由于二极管导通电阻,R,D,很小，充电,回路时间常数很小，故电容上电压,上升很快；,当,|,u,2,|,u,C,时，二极管均为截止，,电容向负载,R,L,放电，通常,R,L,R,D,，,故电容电压变化较慢。,6/17,R,L,C,+,u,2,u,1,D,1,D,2,D,3,D,4,u,2,O,t,D,24,O,t,D

6、,13,u,O,D,13,D,24,u,O,10.3,滤波电路,二、输出特性,1,、纯电阻负载,R,L,，无滤波电容,C,=0,时，输出直流电压,2,、无负载电阻,R,L,=,，纯电容滤,波,C,0,时，输出电压,3,、一般情况下，,R,L,，,C,0,，,输出电压与,R,L,C,时间常数有关，,工程实际中常取,此时输出电压,7/17,R,L,C,+,u,2,u,1,D,1,D,2,D,3,D,4,u,O,u,2,O,t,D,24,O,t,D,13,D,13,D,24,u,O,2,L(av),O,9,.,0,U,U,U,?,?,2,2,O,4,.,1,2,U,U,U,?,?,2,),5,3,(

7、,L,T,C,R,?,2,O,),2,.,1,1,.,1,(,U,U,?,10.3,滤波电路,三、整流二极管的选择,1,、反向击穿电压,2,、最大整流电流,8/17,R,L,C,+,u,2,u,1,D,1,D,2,D,3,D,4,u,2,O,t,D,24,O,t,D,13,u,O,D,13,D,24,u,O,U,O,0.9,U,2,O,I,L,1.4,U,2,纯电容滤波,纯电阻负载,2,2m,BR,2,U,U,U,?,?,L,O,O,D(av),F,2,2,R,U,I,I,I,?,?,?,10.3,滤波电路,例,10.3.1,在图,(a),、,(b),中，若变压器次,级输出电压有效值,U,2,

8、均为,10V,，二极管,均为理想器件，电容,C,值足够大，试问,1,、两路直流输出电压的平均值,U,O,为,多少？,2,、若两电路中的,D4,因虚焊而开路，,则输出电压又为多少？,解：,1,、电路,(a),，桥式整流，电阻负载,U,O,=0.9,U,2,=0.9,10V=9V,电路,(b),，桥式整流，纯电容滤波,U,O,=1.4,U,2,=1.4,10V=14V,2,、,D,4,开路，两电路均变成半波整流，,电路,(a),，电阻负载，,U,O,=0.45,U,2,=0.45,10V=4.5V,电路,(b),，纯电容滤波，,U,O,=1.4,U,2,=1.4,10V=14V,9/17,+,U,

9、O,-,C,+,u,2,u,1,D,1,D,2,D,3,D,4,R,L,u,2,u,1,D,1,D,2,D,3,D,4,+,U,O,-,(a),(b),10.4,稳压电路,整流滤波输出直流电压,U,O,与交流输入,U,2,成正比关系，尤其交流电网,电压存在,10%,甚至更大范围的变化，直接影响,U,O,的稳定；整流滤波输,出特性表现出,U,O,随负载电流,I,L,变化。因此，整流滤波输出的直流电压通,常不能满足电子设备电源的要求，还需通过稳压电路进一步稳定电压。,对稳压电路的主要要求：,1,、稳压系数,s,2,、输出电阻,R,o,3,、温度系数,S,T,10/17,i,i,O,O,/,/,U,

10、U,U,U,s,?,?,?,),/,mV,(,O,T,C,T,U,S,?,?,?,?,),m,(,L,O,o,?,?,?,?,I,U,R,10.4,稳压电路,10.4.1,稳压管稳压电路,1,、稳压管稳压电路的优点：,电路简单；在负载电流较小时，稳压性能良好；对瞬时变化的适应,性较好。,2,、稳压管稳压电路的缺点：,输出负载电流变化范围小，受限于,I,Lmax,=,I,Zmax,-,I,Zmin,；电压稳定度不易,做得很高；输出电压不能调节,。,11/17,R,+,U,i,-,U,z,I,Z,I,L,I,R,R,L,C,+,u,2,u,1,D,1,D,2,D,3,D,4,+,U,O,-,10.

11、4,稳压电路,10.4.2,串联型稳压电路,1,、电路组成及工作原理,稳定输出电压：深度电压负反馈,四部分组成：取样环节；基准环节；,比较环节；调整环节。,2,、输出电压（,|,U,i,|,U,O,|,）,12/17,U,i,U,REF,R,2,+,-,U,o,R,1,R,L,A,R,U,CC,T,U,REF,R,2,R,1,R,L,+,-,A,R,+,U,O,-,+,U,i,-,T,R,W,取样环节,基准环节,比较环节,调整环节,REF,O,2,W,1,W,2,U,U,U,R,R,R,R,R,U,?,?,?,?,?,?,?,?,下,REF,下,W,2,上,W,1,O,1,U,R,R,R,R,

12、U,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,REF,W,2,1,Omin,1,U,R,R,R,U,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,REF,2,W,1,Omax,1,U,R,R,R,U,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,10.4,稳压电路,10.4.3,集成三端稳压器,1,、简介,三个接线端：,输入端，输出端，公共端,(,地,),。,两种输出形式：固定输出；可调输出。,（,1,）固定输出三端稳压器,两种输出极性系列：,正极性,输出：,78,系列,+5V,+6V,+9V,+12V,+15V,+18V,+24V,负极性,输出：,79,系列, -5V, -6V, -9V,

13、-12V, -15V, -18V, -24V,例如：,7805,表示输出,+5V,电压，,7915,表示输出,-15V,电压。,输出电流规格：,输出,0.1A,：,例如,78L12,，表示输出电压,12V,，最大输出电流,0.1A,；,输出,0.5A,：,例如,78M12,，表示输出电压,12V,，最大输出电流,0.5A,；,输出,1.5A,：,例如,7812,，表示输出电压,12V,，最大输出电流,1.5A,。,13/17,GND,IN,OUT,7812,10.4,稳压电路,（,2,）可调式输出三端稳压器,常见两种输出极性系列：,W117/W217/W317,正,电压输出；,W137/W23

14、7/W337,负,电压输出。,2,、基本应用电路,（,1,）固定式输出电路,14/17,ADJ,IN,OUT,317,#78*,C,1,C,2,C,3,+,D,+,U,I,-,+,U,O,-,0.1,F,0.1,F,100,F,-,U,O,+,#79*,C,1,C,2,C,3,+,D,-,U,I,+,0.1,F,0.1,F,100,F,10.4,稳压电路,（,2,）扩大输出电流的电路,I,O,=,I,WO,+,I,C,I,WO,：三端稳压器输出电流；,I,C,：扩流管集电极电流。,（,3,）扩大输出电压的电路,忽略,I,G,：,15/17,#78*,C,1,C,2,C,3,+,T,+,U,I,

15、-,+,U,O,-,R,I,C,I,WO,I,O,*,*,1,2,O,1,U,R,R,U,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,#78*,C,1,C,2,+,U,I,-,+,U,O,-,R,1,R,2,I,G,+,-,#78*,C,1,C,2,+,U,I,-,+,U,O,-,R,1,R,2,I,G,10.4,稳压电路,（,4,）输出电压可调电路,16/17,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,1,2,O,1,25,.,1,R,R,U,W317,C,1,C,3,+,U,I,-,+,U,O,-,R,1,R,2,I,G,+,+,C,2,+,W337,C,1,C,3,-,U,I,+,-,U,O,+,R,1,R,2,I,G,+,+,+,C,2,W317,C,1,C,2,+,U,I,-,+,U,O,-,R,+,+,V,25,.,1,O,?,U,10.4,稳压电路,3,、低压差稳压电路,(LDO),普通稳压器调整管,T,必须,工作在放大区，由输入和输,出之间最小压差来保证，即,|,U,CE,|=|,U,i,-,U,O,|,U,Drop,例如，,78/79,系列压差为,2V,，,正常工作时必须,|,U,i,-,U,O,|2V,；,而,W317/W337,系列为,3V,，,正常工作时