现代电子线路06直流稳压电源[教育知识]

1、第六章：直流稳压电源 本章内容： 6.1整流滤波电路 6.2稳压电路 第六章 No.1 教书育人 6.1整流滤波电路 整整 流流 电电 路路 滤滤 波波 电电 路路 稳稳 压压 电电 路路 u1 Uo u2u3u4 RL 直流稳压电源的结构 u1 ：市电。220V，50Hz（中国）；110V，60Hz（美国）。 电源变压器：将电网电压u1变为合适的交流电压u2。 滤波电路：将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。 稳压电路：清除电网波动及负载变化的影响，保持输出直流电压Uo的稳定。 整流电路：将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。 第六章 No.2 教书育人 一、单相桥式整流电路 uo D

2、4 D2 D1 D3 RL u1 u2 iL 利用二极管单向导电性，使变压器次级电压在RL上产生单向电流， 实现电压的单向化。 1 2 u2正半周：D1、D3导通，D2、D4截止。 电流通路为：1D1RLD32 u2负半周：D2、D4导通，D1、D3截止。 电流通路为：2D2RLD41 RL上的电流均为 从上到下（单向 化） 第六章 No.3 教书育人 iL 简化画法 工作波形 u2 uo t t 2 uo RL u1 u2 第六章 No.4 教书育人 将uo展开为傅里叶级数： )6cos 75 4 4cos 53 4 2cos 31 42 ( 2 tttUu m o 直流分量： 222 9

3、. 0 222 UUUU m o tUtUu m sin2sin 22 2 振幅有效值 定义脉动系数%67 3 22 3 4 直流分量 最低次谐波的振幅 S 整流二极管的选择： 最大正向电流 LL oF R U R U II 22 45. 0 2 9 . 0 2 1 最高反向峰值电压 2 2UURM 第六章 No.5 教书育人 二、电源滤波电路 1、滤波电路结构 电容滤波型滤波型滤波 （多用于小 电流负载） （多用于小 电流负载） （对负载电流适应性 较强，用于大电流负 载时可不接电容） C + C L + C2 R C1 + + 第六章 No.6 教书育人 2、电容滤波电路 t 22V D4

4、 D2 D1 D3 uo 0 t iD 0 io iD io 、工作原理 、未接负载时，（S断开） 整流桥对C充电， 22Uuo 输出电压恒定 、接入负载后，（S闭合） 电容通过负载RL放电，电压下降，同 时u2电压上升，当u2uC时，整流桥 导通，向电容充电，同时提供负载电 流。随着u2的下降，当u2uC时，整 流桥截止，电容又开始放电。 D1 D3 导 通 D2 D4 导 通 uo RL io S C u1 u2 + 第六章 No.7 教书育人 、特点 、整流二极管导通角23IRL。 、负载平均电压Uo升高，纹波减小。 RLC越大，电容放电越缓慢，负载电压中的纹波成分越小，脉 动系数越小，

5、平均电压越高。 为得到平滑的输出，一般取 2 )53( T CRL T为电源周期 第六章 No.8 教书育人 、滤波效果与负载电流的关系 随着负载电流Io的增加，输出电压Uo减小，脉动系数S增加。 t 22U 0 Uo RLC=RLC大RLC小 Uo与RLC的关系Uo与Io的关系 若满足 2 )53( T CRL时，22 . 1 UUo 22U 0 Uo Io 29 . 0 U RLC减小 S与Io的关系 0 S Io RLC减小 0.67 第六章 No.9 教书育人 6.2稳压电路 一、稳压管稳压电路 1、工作原理 并联型稳压电路。DZ为稳压管，R为限流电阻，若流过DZ的电流在稳 定电流范围

6、（IZminIZmax）内，可使Uo基本恒定。 C u1 u2 R UIDZ IR UoRL IO IZ 稳压电路 + 第六章 No.10 教书育人 当UI变化、负载不变时： UIUOIZ、 IO I R UO=UI-IR 当UI不变、负载变化时： RLIZ I 几乎不变 UO基本不变 IO C u1 u2 R UIDZ IR UoRL IO IZ + 第六章 No.11 教书育人 2、电路参数 、稳压电路指标 、输出电压与输出电流 ZoUU （不可调）ZmaxZminOIII 、稳压系数与输出电阻 交流等效电路 o iZ o i LZ LZ ii oo r U U R r U U RrR R

7、r UU UU S / / / / 稳压系数 R UI rZUo RL Ro ZZo rRrR/ rZ越小，稳压性能越好；R越大，对UI波动的 抑制越好。 第六章 No.12 教书育人 、元件参数选择 已知Uo、负载电流范围（IRminIRmax）、电网电压（u1）波动（如10%） 、确定UIoIUU)32(经验公式 、选择稳压管 oZUU OminOmaxZminZmaxIIII OmaxZmaxII)32( 查稳压管型号参 数表（手册）确 定稳压管型号 C u1 u2 R UIDZUoRL IO + 第六章 No.13 教书育人 第六章 No.14 教书育人 、选择限流电阻R OmaxZm

8、in ZImin max II UU R 当u1最低、IR最大时，IZ最小，可确定R的最大值 OminZmax ZImax min II UU R 当u1最高、IR最小时，IZ最大，可确定R的最小值 则R的取值范围是： OminZmax ZImax OmaxZmin ZImin II UU R II UU 稳压管稳压电路结构简单，输出电压固定且不可调，带负载能力差， 适用于负载变化不大、电压稳定性能不高的场合。 第六章 No.15 教书育人 二、串联型稳压电路 1、工作原理 uo RL u1 调整电路 放大 电路 取 样 电 路 基准 电路 串联型稳压电源由取 样电路、基准电压电 路、放大电路

9、和调整 电路四部分组成，另 外，为使电路安全工 作，通常还需设置保 护电路。 、方框图 第六章 No.16 教书育人 各部分功能： 调整电路：根据放大电路的输出变化调节输出电压的值。 基准电路：为放大电路提供固定的参考电压（基准电压）； 取样电路：按比例将输出电压的一部分反馈到放大电路的输入端， 构成负反馈，稳定输出电压； 放大电路：将取样电路的反馈信号与基准电压进行比较放大，并 控制调整电路的状态； 第六章 No.17 教书育人 、原理电路 基准电路：R、DZ构成稳压管稳压电路提供基准电压UZ。 调整电路 放大电路 取样电路 Uo RL U1 R2 R3 DZ R1 R T A 第六章 No

10、.18 教书育人 、工作原理 若由于电网电压波动或 负载电阻的变化等原因 使输出电压Uo升高，则 稳压的过程为： UoUUB Uo(UiUCE) 平衡时， Zo p UU RRR RR 321 3 Z p oU RR RRR U 3 321 UBEIBICUCE Uo RL Ui R2 R3 DZ R1 R T A U UB Rp IB IC 第六章 No.19 教书育人 、输出电压的可调范围 ZOminU RR RRR U 32 321 电位器R2置于最上端时（RPR2），输出电压最小： ZOmaxU R RRR U 3 321 电位器R2置于最下端时（RP0），输出电压最大： 2、电路参数

11、 第六章 No.20 教书育人 、调整管的选择 调整管提供负载电流，管压降UCE=UI-Uo，管耗较大，为大功率管，选择 时主要考虑极限参数 、集电极最大允许电流ICM OmaxOmaxRCMIIII1 、c-e间反向击穿电压U(BR)CEO 、集电极最大允许耗散功率PCM OminImaxCEOBRUUU)( )(OminImaxLmaxCMUUIP 第六章 No.21 教书育人 3、稳压电路的保护电路* 保护电路 过流保护 短路保护 调整管安全工作区保护 芯片过热保护 、限流型过流保护电路 Ui Ro T1 Uo T2 接放大电路 保护电路 保护电路由T2和Ro构成，选择合 适的Ro，使输

12、出电流未超过额定 值时，IoRo0.7V，T2截止。 第六章 No.22 教书育人 当输出电流超过额定值时，Ro两端的 电压降大于T2发射结开启电压，T2导 通，T2集电极从T1基极电流分流，限 制调整管的发射极电流。 Ui Ro T1 Uo T2 接放大电路 Uo Io 0 Io 限流型保护电路结构简单，但保护 电路起作用后调整管仍有较大的工 作电流，功耗较大，故不适用于大 功率电路。 输出特性 第六章 No.23 教书育人 、截流型过流保护电路 Io 0 输出特性 Uo Ui Ro T1 Uo T2 接放大电路 R1 R2 Io 保护电路 A B oooAURIU ABU RR R U 2

13、1 2 则 oooooBBEUURI RR R UUU )( 21 2 2 未过流时，T2截止。 过流时，T2导通，T1基极电流分流，使UA、 Uo下降，而Uo下降幅度大于UB下降的幅度， 这进一步使UBE2增大，从而分得更多的T1基 极电流，这个正反馈过程将使输出电流减小 到较小数值。 第六章 No.24 教书育人 + + + + u 220V 50Hz C ui uo T1 T2 T3 T4 DZ1 DZ2 UZ2 UZ1 RZ2 RZ1 R1 RW R2 C1 C2 F100 F100 RL C3 F5 UB2 R3 R4 R5 R6 R7 UE4 UB4 UC4 Io + - -+ R

14、d 4、实用串联型稳压电源* 变压 整流 滤波 调整 截流保护 基准 比较放大 取样 第六章 No.25 教书育人 三、集成稳压电路（三端稳压器） 固定式稳压电路 可调式稳压电路 7800系列：输出正电压，如7805，指输出电 压为5V； 7900系列：输出负电压，如7905，指输出电 压为5V。 117/217/317系列：输出可调的正电压； 137/237/337系列：输出可调的负电压。 第六章 No.26 教书育人 + _ W7805 UI + _ Uo 1 3 2 CI 0.11F Co 1F +10V +5V 7800系列： 123 1端：输入端 2端：公共端 3端：输出端 典型应用电路 第六章 No.27 教书育人 + _ W7905 UI + _