直流稳压电源2016

1、直流稳压电源难点 在不同的电路中，输出电压平均值与输入电压有效值之间的关系以及输出电压的波形 uRLuo+C整流滤波电路输出电压与输入电压的关系Ui-Uo电路无电容滤波有电容滤波有电容滤波但负载断开单向半波整流Uo=0.45UiUo=UiUo=1.4Ui单向桥式整流Uo=0.9UiUo=1.2UiUo=1.4Uiu4uou3u2u1将双向脉动变单向脉动滤除交流成分，脉动程度减小将输出电压稳定改变电改变电压幅值，压幅值，不改变不改变相位相位导体、绝缘体、半导体导体、绝缘体、半导体特特 点点举举 例例导体导体容易传导电流容易传导电流如铜、铝、银等金属如铜、铝、银等金属绝绝缘绝绝缘体体几乎不传导电流

2、几乎不传导电流如塑料、陶瓷、橡皮、玻如塑料、陶瓷、橡皮、玻璃等璃等半导体半导体导电能力介于导体和导电能力介于导体和绝练体之间。绝练体之间。另具有另具有光敏光敏、热敏热敏及及掺杂掺杂等特性等特性如硅如硅SiSi、锗、锗GeGe、砷化镓、砷化镓GaAsGaAs等等5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性5.1 半导体的导电特性半导体的导电特性共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子 Si Si Si Si价电子价电子 发生本征激发：发生本征激发： 产生电子空穴对产生电子空穴对空穴空穴自由电子自由电子 Si Si Si Sip+多多余余电电子子磷原子磷原子失去一个失去一个电子变为电子变为正离

3、子正离子N N型型半半导导体体 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴P P型型半半导导体体内电场内电场2.少子的漂移运动少子的漂移运动多子的扩散运动多子的扩散运动1.浓度差浓度差 扩散的结果使空扩散的结果使空间电荷区变宽。间电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 +形成空间电荷区形成空间电荷区PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+IR+反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+电击穿可以恢复；电击穿可以恢复；热击穿管子损坏，不可恢复。热击穿管子损坏，不可恢复。反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特

4、性UIPN+PN+阴极阴极阳极阳极 D补充：二极管命名命名：2（二极管），字母表示材料和极性，（C-N型硅材料）字母表示类型，（Z整流管）数字表示序号，（55序号）字母表示规格；（A规格号）2CZ55A（N型硅材料整流二极管）定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+V sin18itu t uo8V分析之初认为二极管断开，则分析之初认为二极管断开，则UZIZIZM UZ IZ_+UIO加正向电压作为普通二极管使用加正向电

5、压作为普通二极管使用使用 在使用稳压管用来稳定某一电压在使用稳压管用来稳定某一电压U UO O时，将稳压管时，将稳压管D DZ Z并联接在需稳压的部分电路两端；而且稳压管并联接在需稳压的部分电路两端；而且稳压管应工作在反向击穿区；为保证稳压管安全工作，应工作在反向击穿区；为保证稳压管安全工作，应串入一限流电阻应串入一限流电阻R R。RLRDZuiUZUO+使用注意使用注意 稳压管工作在反向击穿区；稳压管工作在反向击穿区； 使用时串入限流电阻；使用时串入限流电阻； 要稳压，稳压管必须电击穿；要稳压，稳压管必须电击穿； 当稳压管工作在正向偏置时，是一个普通二极管。当稳压管工作在正向偏置时，是一个普

6、通二极管。UU0ZZ ZIUrNNPBECBECIBIEICBECIBIEICEEBRBRCBECIBIEICBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCIICEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略结论结论: :BECIBIEICIB+IC=IEVCVBVE 即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。是分析放大电路的依据。 重点讨论应用最广泛的共发

7、射极接法的特性曲线重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线共发射极电路共发射极电路输入回路输入回路输出回路输出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+常常数数 CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A40 A60 A80 A100 A常常数数 B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大区放大区O BCII_ BCII 53704051BC.II 400400605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作区安全工作区ICUCEO5.65.6直流

8、稳压电源直流稳压电源整流电路整流电路u4uou3u2u1功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压将双向脉动变单向脉动滤除交流成分，脉动程度减小将输出电压稳定改变电改变电压幅值，压幅值，不改变不改变相位相位 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性 u 负半周，负半周，VauC时，二极管导通，电源在

9、给负载时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给供电的同时也给电容充电，电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+C +aDuoubRLio二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为此时负载断开。此时负载断开。 uoU2U2u tO tOUU22DRM 25)(3LTCR 一一般般取取(1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 0 U （半波）半波）为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压U2有电容滤波有电容滤波 无电容滤波无电容滤波0

10、UooIO 结论结论 因此电容滤波适合于要求输出电压较因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场高、负载电流较小且负载变化较小的场合合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的的峰值电流越大峰值电流越大( (冲击电流冲击电流) )。iD tuoU2 tOO Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） uRLuo+C输出波形更加平缓，电压值也输出波形更加平缓，电压值也有所增加，使用更多有所增加，使用更多。C增大增大 例例:有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源

11、频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA UDRM =50V 例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器

12、。选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器 L uRLuo+C 滤波效果比滤波效果比LC滤滤波器更好，但二极管波器更好，但二极管的冲击电流较大。的冲击电流较大。 比比 形形 LC 滤滤波器的体积小、波器的体积小、成本低。成本低。 L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1实验UO = UZ IR = IO + IZUIUZ设设UI一定

13、，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变限流调压限流调压稳压电路稳压电路RL (IO ) IR IZ UR UO (UZ ) +UIRL+CIOUO+uIRRDZIzUI=1.2U，UO = UZ ， IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz计算公式 UO = UZ =IORL ， UR=IR=UI-UZ, UI=1.2U IR = IO + IZUR电路中电路中R起起限流作用，限流作用，不能缺少，不能缺少，否则稳压管否则稳压管会容易损坏。会容易损坏。稳压管工作

14、稳压管工作于反向击穿于反向击穿状态，起稳状态，起稳压作用。反压作用。反之，输出为之，输出为零压降。零压降。+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz1根据输出电压的极性，正确画出桥路四个二极管和标出电容的极性。2 以上直流电源是 （ ）、（ ） 、 （ ） 、（ ） 四部分组成。3当开关K闭合时，U1= 。如果开关K断开，U1= 。4在整流滤波稳压电路中，如果R短路，电路产生的后果是( ) 。5在开关闭合时，若电路参数已知，R=400，RL=600，则IR =（ ），IL=（ ） 12v0.9v稳压管击穿稳压管击穿 由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压

15、源。UZRFR2R1+ RL+UZRDZ+UUORFR2R1+ +RLRDZ+UZ+U反相输入恒压源反相输入恒压源同相输入恒压源同相输入恒压源ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改变改变 RF 即可调节恒压源的输出电压。即可调节恒压源的输出电压。UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。路和调整元件四部分组成。调整调整元件元件比较比较放大放大基准基准电压电压取样取样电路电路当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO

16、升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。压电路。UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1. 分类分

17、类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端 输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器） 不需要外接元件不需要外接元件 内部有过热保护内部有过热保护 内部有过流保护内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为输出电压容差为 4%

18、5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F直流稳压电源难点 在不同的电路中，输出电压平均值与输入在不同的电路中，输出电压平均值与输入电压有效值之间的关系以及输出电压的波电压有效值之间的关系以及输出电压的波形形 在直流稳压电源电路中，计算有关电量。在直流稳压电源电路中，计算有关电量。整流滤波电路如图所示，二极管整流滤波电路如图所示，二极管 是是 理理 想想 元元 件，电件，电 容容 ，负，负