第九章直流稳压电源

1、第九章 小功率直流稳压电源9.1 直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用 9.2 整流电路整流电路9.3 滤波电路滤波电路9.4 稳压电路稳压电路uiUo 电源变压器电源变压器 整流电路整流电路滤波电路滤波电路稳压电路稳压电路utoutoutoutouto单相小功率直流电源单相小功率直流电源将频率为将频率为50HZ、 有效值为有效值为220V的单相交流电压的单相交流电压 转换为幅值稳定、转换为幅值稳定、 输出电流为几十毫安以下的直流输出电流为几十毫安以下的直流电压。电压。 9.1 直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用 整流电路是将交流电压变换为单向脉动电压

2、的电路。整流电路是将交流电压变换为单向脉动电压的电路。utoutouto整流元件是具有单向导电能力的二极管或晶闸管。整流元件是具有单向导电能力的二极管或晶闸管。单相整流电路的形式：单相整流电路的形式：半波整流半波整流全波整流全波整流桥式整流桥式整流倍压整流倍压整流二极管用理想模型来处理。二极管用理想模型来处理。9.2 整流电路整流电路 9.2.1 单相半波整流电路单相半波整流电路 9.2.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 9.2 整流电路整流电路 一、工作原理DRLabu2 220V 50HZ + uD+uoio设变压器副边电压为设变压器副边电压为tsinU2u22 u2 t0 2 3 4

3、 2U2uo t0uD t02U22U2 io t09.2.1 单相半波整流电路 DRLabu2 220V 50HZ + uD+uoio二、主要参数 经整流后得到的单向脉动经整流后得到的单向脉动电压，电压， touo2U2含有丰富的谐波成分，含有丰富的谐波成分， 其其平均值平均值即为输出电压的直即为输出电压的直 流成分：流成分： )AV(OU 21 0) t(dtsinU22 T 2U22U45. 0 2U45. 0负载电流平均值：负载电流平均值： )AV(OIL)AV(ORUL2RU45. 0 20 21) t(duo 9.2.1 单相半波整流电路 三、二极管的选择 在单相半波整流电路中，在

4、单相半波整流电路中， DRLabu2 220V 50HZ + uD+uoio二极管的正向平均电流二极管的正向平均电流 等于负载电流平均值等于负载电流平均值 )AV(O)AV(DII L2RU45. 0 二极管承受的最大反向电压二极管承受的最大反向电压 等于变压器副边的峰值电压等于变压器副边的峰值电压 2maxRU2U 在选择二极管时要留有在选择二极管时要留有10%的余量，的余量， 一般取：一般取： )AV(OFI1 . 1I 2RU21 . 1U 9.2.1 单相半波整流电路 负载上的电压和负载上的电压和电流方向始终不变。电流方向始终不变。 一、电路的组成构成原则：构成原则： 保证在变压器副保

5、证在变压器副边电压边电压u2的整个周期的整个周期内，内， 9.2.2 单相桥式整流电路 D4D1D2D3u2abRL+-uo220V 50HZ+-u2RLD1D4+ +- -uo220V 50HZ u2uo+ D4D1D2D3u2abRL+ +- -uo220V 50HZ二、工作原理u2to 2 3 2U2uotoiotou2 正半周正半周D1、D3 导通导通D2、D4 截止截止uo=u2D1D3导通导通iD1iD3u2 负半周负半周D1、D3 截止截止D2、D4 导通导通uo= -u2D2D4导通导通iD2iD4D1D3导通导通iD1iD3单向脉动全波整流电压电流单向脉动全波整流电压电流 9

6、.2.2 单相桥式整流电路 (+)(+)(-)(-)io(-)(-)(+)(+)tsinU2u22 设设u2to 2 3 2U2uotoiotoD1D3导通导通iD1iD3D2D4导通导通iD2iD4D1D3导通导通iD1iD3 )AV(OU 1) t(dtsinU22 0 2U222U9 . 0 L)AV(O)AV(ORUI L2RU9 . 0 9.2.2 单相桥式整流电路 三、输出电压和电流的平均值D4D1D2D3u2abRL+ +- -uo220V 50HZu2to 2 3 2U2uotoiotoD1D3导通导通iD1iD3D2D4导通导通iD2iD4D1D3导通导通iD1iD3四、二极

7、管的选择 )AV(DI2I)AV(OL2RU45. 0 maxRU2U2)AV(DFI1 . 1I maxRRU1 . 1U 9.2.2 单相桥式整流电路 D4D1D2D3u2abRL+ +- -uo220V 50HZ 整流电路的输出电压是单一方向的，整流电路的输出电压是单一方向的， 但是脉动较大，但是脉动较大， 含有较大的谐波成分，含有较大的谐波成分， 不能适应大多数电子线路及设备不能适应大多数电子线路及设备 的需要。的需要。 滤波电路用于滤去整流输出电压中的谐波。滤波电路用于滤去整流输出电压中的谐波。滤波电路的特点：滤波电路的特点：均采用无源电路（电容滤波、电感滤波、均采用无源电路（电容滤

8、波、电感滤波、型滤型滤波）；波）；理想情况下，滤波后只保留直流成分，而滤去所理想情况下，滤波后只保留直流成分，而滤去所有交流成分；有交流成分；能够输出较大电流；能够输出较大电流；9.3 滤波电路滤波电路 9.3.1 滤波原理滤波原理 9.3.2 输出电压平均值输出电压平均值 9.3 滤波电路滤波电路 D4D1D2D3u2RL+ +- -UOC+1、 不带负载不带负载RLuoto设设uC(0)=0u2 正半周正半周(+)(+)(-)(-)ob 段段bD1D3导通导通充电时间常数充电时间常数CRintC 很小很小,uC = u2bc 段段cD1D3 D2D4截止截止电容无放电回路，电容无放电回路，

9、uC 保持；保持；u2 负半周负半周 (-)(-)(+)(+)2U29.3.1 滤波原理 D4D1D2D3u2RL+ +- -UOC+uoto设设uC(0)=0u2 正半周正半周(+)(+)(-)(-)ob 段段bD1D3导导通通电容充电电容充电CRintC 很小很小,2U2bc 段段c电容放电电容放电CRLd 很大很大,u2 负半周负半周(-)(-)(+)(+)cd 段段d电容继续放电电容继续放电de 段段eD2D4导导通通电容充电电容充电D1D3导导通通D2D4导导通通2、 带带负载负载RL9.3.1 滤波原理 uotobD1D3导导通通2U2cdeD2D4导导通通D1D3导导通通D2D4

10、导导通通 电容滤波电路，电容滤波电路， 使使 脉动减小；脉动减小； RL愈大，愈大， RLC愈大，愈大， UO 越高；越高； 为获得较好的滤波效果，为获得较好的滤波效果， 一般取：一般取： 2T) 53(CRL 2)AV(OU) 2 . 11 . 1 (U 负载开路时，负载开路时， 2)AV(OU2U 滤波电容的耐压值应大于滤波电容的耐压值应大于2U21 . 1 D4D1D2D3u2RL+ +- -UOC+(+)(+)(-)(-)(-)(-)(+)(+)负载平均电压负载平均电压UO 升高，升高， 9.3.2 输出电压平均值 9.4 稳压电路稳压电路 整流滤波电路的输出电压会随着电网电压整流滤波

11、电路的输出电压会随着电网电压的波动而波动的波动而波动, 随着负载电阻的变化而变化。随着负载电阻的变化而变化。 为了获得稳定性好的电压，为了获得稳定性好的电压， 必须采取稳压措施。必须采取稳压措施。 9.4.1 稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路 9.4.2 具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路9.4 稳压电路稳压电路 9.4.3 三端集成稳压器三端集成稳压器DZ +CRRLu2D1D4UI+UO+稳压电路稳压电路 ORIUUU IRIDZIOODZRIII 9.4.1 稳压二极管稳压电路 稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连

12、续调节。线性串联型稳压电源的电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。压性能优越。1、电路的构成、电路的构成TDZRRLUI+UO+A R1R2R3四个部分：四个部分： 基准电压电路：基准电压电路： R, DZ 基准电压基准电压输出电压取样电路：输出电压取样电路： R1, R2, R3 取样取样环节环节比较放大电路：比较放大电路： 运放运放A 比较比较放大放大调整环节：调整环节： 调整管调整管T 调整调整环节环节电路引入串联电压负反馈；电路引入串联电压负反馈； 输出电压在一定范围内可调。输出电压在一定范围

13、内可调。 2、稳压原理、稳压原理 UO UN UB UBE=UB UO UBE IB IE UCE=UI RLIE UCE UI=UCE+UO UO 9.4.2 具有放大环节的串联型稳压电路TDZRRLUI+UO+A R1R2R3 T 的调整作用是依靠的调整作用是依靠UN和和UZ 之间的偏差来实现的，之间的偏差来实现的，UO不可能达到绝对稳定。不可能达到绝对稳定。 串联电压负反馈电路，串联电压负反馈电路，反馈越深，反馈越深，调整作用越强，调整作用越强，输出电压越稳定，输出电压越稳定，稳压系稳压系数数Sr和输出电阻和输出电阻Ro越小。越小。3、输出电压可调范围、输出电压可调范围 NP2R 2R

14、NUO32132URRRRR ZPUU PNUU Z32321oURRRRRU 当当R2的滑动端在最上端时，的滑动端在最上端时， Z32321minOURRRRRU 最小；最小； 当当R2的滑动端在最下端时，的滑动端在最下端时， Z3321maxOURRRRU 最大；最大； 9.4.2 具有放大环节的串联型稳压电路1、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W7800系列：系列：W7900系列：系列：输出电压为正；输出电压为正；5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电压为负；输出电压为负；-5V、-6V、-9V、-12V、-15V、-18V、-24V 电路组成：

15、电路组成：串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路W7800 123输入端输入端 输出端输出端 公共端公共端 输入端与输出端电压差不能小于输入端与输出端电压差不能小于3V。 9.4.3 三端集成稳压器 W7800系列三端稳压器的输出电流有系列三端稳压器的输出电流有1.5A(W7800)、0.5A(W78M00)、0.1A(W78L00)三个档次。三个档次。金属封装金属封装 123外壳外壳 塑料封装塑料封装 123W78001 输入端输入端2 输出端输出端3 公共端公共端(调整端调整端) 2、三端稳压器的外形、三端稳压器的外形9.4.3 三端集成稳压器C1C2123 + +UI - -+ +W780

16、0 + +UO- -0.33F0.1FC310FDUI ： 整流滤波电压；整流滤波电压； UO ： 稳压输出电压；稳压输出电压； C1、C2 ： 实现频率补偿，实现频率补偿， 消除较长接线时的消除较长接线时的电感效应；电感效应； )F11 . 0 ( C3 ： 减小稳压电源输出端由输入电源引起的低频干扰；减小稳压电源输出端由输入电源引起的低频干扰； 瞬时增减电流时，瞬时增减电流时， 不致引起输出电压有较大的波动；不致引起输出电压有较大的波动； )F1 (以以上上 D： 当输入端短路时，当输入端短路时， 给给C3一个放电通路，一个放电通路， 防止防止C3两端电两端电 压作用于调整管，压作用于调整

17、管， 造成发射结的损坏。造成发射结的损坏。 输入端与输出端电压差不能小于输入端与输出端电压差不能小于2V。9.4.3 三端集成稳压器3、W7800的基本应用电路的基本应用电路OU +2R OUO32121URRRRR O21321OURRRRRU 0R2 maxOU22RR minOUCiCo+ +UI - -W7800 + +UO- -R2R1R3RL+A +9.4.3 三端集成稳压器4、输出电压可调的稳压电路、输出电压可调的稳压电路 例题例题1OU +2R + +UI - -W7812 + +UO- -RpR3R4RL+A R1R29.4.3 三端集成稳压器4、输出电压可调的稳压电路、输出

18、电压可调的稳压电路 OUO32121URRRRR O21321OURRRRRU 0R2 maxOU22RR minOU例题例题2例题由三端固定输出稳压器由三端固定输出稳压器W7805组成的输出电压可调稳压电组成的输出电压可调稳压电路如图所示。试求电路输出电压路如图所示。试求电路输出电压UO的可调范围。的可调范围。WR WR)1 ( O4W34WPURRRRRU 5RRRUU211ON PNUU 5RRRR)1 (RRRRU211W34W3O 时时当当1 5RRRRRRRU21134W3O V5 .22 时时当当0 5RRRRRRRRU211W34W3O V625. 5 输出电压输出电压 5.6

19、25V22.5V UI2.5kR2R1500UPRW1.5kR4R3W78052.5k2.5k+ +- -+ +- -UNAUO+15V15V24V24V21.6V-21.6V28.8V-28.8VD1 D2 UO+ Ci123+UO3211000 F1000 F0.33 F0.33 F1 F220V50HZC + +C+ CiW7815 +Co1 F +CoW7915RLD2 9.4.3 三端集成稳压器5、正、负输出稳压电路、正、负输出稳压电路 W117、W217、W317系列；系列； 在输出电压固定的三端集成稳压器的基础上，在输出电压固定的三端集成稳压器的基础上， 外接一简单电路；外接一简

20、单电路； 调整管调整管 比较放比较放 大电路大电路 基准电基准电 压电路压电路 保护保护 电路电路 123 W117 123输入端输入端 输出端输出端 调整端调整端 +UIR1 R2 +UOUREF REF12OU)RR1 (U 输出电压输出电压1.237V；9.4.3 三端集成稳压器6、三端可调集成稳压器、三端可调集成稳压器以上以上1-为军品级为军品级；2-为工业品级为工业品级；3-为民品级为民品级。 军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55150； 工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25150

21、； 民品级多为塑料封装，工作温度范围民品级多为塑料封装，工作温度范围0125。(1)三端可调正输出集成稳压器，国标型号为三端可调正输出集成稳压器，国标型号为W117-/W117M-/W117L- W217-/W217M-/W217L-W317-/W317M-/W317L-(2)三端可调负输出集成稳压器，国标型号为三端可调负输出集成稳压器，国标型号为W137-/W137M-/W137L-W237-/W237M-/W237L-W337-/W337M-/W337L-9.4.3 三端集成稳压器6、三端可调集成稳压器、三端可调集成稳压器W117系列调整端电流很小，约为系列调整端电流很小，约为50A。对于

22、特定的对于特定的W117、 W217和和W317系列稳压器，基系列稳压器，基准电压是准电压是1.21.3V中的某一个值，一般取中的某一个值，一般取1.25V。(1)三端可调正输出集成稳压器，国标型号为三端可调正输出集成稳压器，国标型号为W117-/W117M-/W117L- W217-/W217M-/W217L-W317-/W317M-/W317L-(2)三端可调负输出集成稳压器，国标三端可调负输出集成稳压器，国标型号为型号为W137-/W137M-/W137L-W237-/W237M-/W237L-W337-/W337M-/W337L-9.4.3 三端集成稳压器6、三端可调集成稳压器、三端可调集成稳压器W117、 W217和和W317的输出端和输入端电压之的输出端和输入端电压之差为差为340V。必须外接采样电阻。必须外接采样电阻。(1)三端可调正输出集成稳压器，国标型号为三端可调正输出集成稳压器，国标型号为W117-/W117M-/