第八章直流稳压电源

1、本章主要内容本章主要内容 第八章 直流稳压电源 本章学习要求本章学习要求第八章 直流稳压电源 掌握单相半波、单相桥式整流电路的工作原理，输出电压掌握单相半波、单相桥式整流电路的工作原理，输出电压Uo与变压器副边电压与变压器副边电压U2的关系；熟悉电容滤波电路的特点，电容的关系；熟悉电容滤波电路的特点，电容C的选的选择原则，择原则，Uo与与U2的关系；了解各种整流、滤波电路的性能比较。的关系；了解各种整流、滤波电路的性能比较。 熟悉硅稳压管稳压电路的工作原理；掌握串联型稳压电路熟悉硅稳压管稳压电路的工作原理；掌握串联型稳压电路的组成、稳压原理、提高稳压性能的措施以及输出电压调整范围的计的组成、稳

2、压原理、提高稳压性能的措施以及输出电压调整范围的计算方法；了解三端集成稳压器的特点和使用方法。算方法；了解三端集成稳压器的特点和使用方法。 熟悉晶闸管的结构及工作原理；熟悉晶闸管桥式可控整流熟悉晶闸管的结构及工作原理；熟悉晶闸管桥式可控整流电路的工作原理。电路的工作原理。第一节第一节 概述概述 在我们日常生产和生活中，许多电子设备都需要稳定的直流电源在我们日常生产和生活中，许多电子设备都需要稳定的直流电源供电，例如工业控制及测量、电解、水处理、充电设备、机床、手机、供电，例如工业控制及测量、电解、水处理、充电设备、机床、手机、MP3等。功率较小的直流电源大多数都是将等。功率较小的直流电源大多数

3、都是将220V/50Hz的交流市电经过的交流市电经过变压、整流、滤波和稳压后获得。变压、整流、滤波和稳压后获得。一、小功率直流稳压电源的组成UUUUU12RFO电源变压器整流电路滤波电路稳压电路U1U2URUOUFttttt小功率直流稳压电源组成框图小功率直流稳压电源组成框图小功率直流稳压电源功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压。把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压。电源变压器电源变压器: : 将交流电网电压变为合适的交流电压。将交流电网电压变为合适的交流电压。整流电路整流电路: : 将交流电压变为脉动的直流电压。将交流电压变为脉动的直流电压。滤波电路滤波电路: : 将脉动直流

4、电压转变为平滑的直流电压。将脉动直流电压转变为平滑的直流电压。稳压电路稳压电路: : 清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响, ,保持输出电保持输出电压的稳定。压的稳定。二、稳压电源的主要性能指标 稳压电源的主要性能指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的稳压电源的主要性能指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等

5、。温度系数及纹波电压等。 1.1.稳压器质量指标稳压器质量指标(1)电压调整率SU (稳压系数)SU越小，稳压性能越好。反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波动对稳反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波动对稳压电路的影响。压电路的影响。0 = 0 = o %100=ooTIIU UUUS0.0050.02% (2)电流调整率SISI越小，输出电压受负载电流的影响就越小。反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出电压保反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。0=I,0=OMAX=ooO %

6、100 =IU T I IUUS0.11.0%(3)纹波抑制比 SRIPPROPP20lg(dB)USU=SR表示稳压器对其输入端引入的交流纹波电压的抑制能力。(4)温度稳定性 ST2.2.稳压器的工作指标稳压器的工作指标 稳压器的工作指标是指稳压器能够正常工作的工作区域，以及保稳压器的工作指标是指稳压器能够正常工作的工作区域，以及保证正常工作所必须的工作条件，这些工作参数取决于构成稳压器的元证正常工作所必须的工作条件，这些工作参数取决于构成稳压器的元件性能。件性能。 符合稳压器工作条件情况下，稳压器能够正常工作的输出电符合稳压器工作条件情况下，稳压器能够正常工作的输出电压范围，该指标的上限是

7、由最大输入电压和最小输入压范围，该指标的上限是由最大输入电压和最小输入-输出电压差输出电压差所规定，而其下限由稳压器内部的基准电压值决定。所规定，而其下限由稳压器内部的基准电压值决定。(1)输出电压范围(2)最大输入-输出电压差 该指标表征在保证稳压器正常工作条件下稳压器所允许的最大该指标表征在保证稳压器正常工作条件下稳压器所允许的最大输入输入-输出之间的电压差值，其值主要取决于于稳压器内部调整输出之间的电压差值，其值主要取决于于稳压器内部调整晶体管的耐压指标。晶体管的耐压指标。oT 0 0oo100% ITUUS T=(3)最小输入-输出电压差 该指标表征在保证稳压器正常工作条件下，稳压器所

8、需的最小输该指标表征在保证稳压器正常工作条件下，稳压器所需的最小输入入-输出之间的电压差值。输出之间的电压差值。(4)输出负载电流范围 输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，稳压器应能保证符合指标规范征所给出的指标。稳压器应能保证符合指标规范征所给出的指标。该电压是保证稳压器安全工作的最大输入电压。该电压是保证稳压器安全工作的最大输入电压。3. 3. 极限参数极限参数(1)最大输入电压该电流是保证稳压器安全工作所允许的最大输出电流。该电流是保证稳压器安全工作所允许的最大输出电流。(2)最大输出电流整流电路的作用: 将交流电压

9、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；半波、全波、桥式和倍压整流； 单相和三相整流等。单相和三相整流等。 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。整流原理：利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性。第一节第一节 整流电路整流电路 +12L+uR-L1u2u220VDuoVD二、单相半波整流电路 1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理u2 0 时时:+二极管导通二极管导通, uo=u2iou2 IDURM URm 需要注意的一点是，为保证二极管能安全可靠地工作，选用管子需要注意的一点是，为保证

10、二极管能安全可靠地工作，选用管子时要留有余量，在功率较大时，根据器件手册的要求装置散热片。时要留有余量，在功率较大时，根据器件手册的要求装置散热片。 半波整流电路结构简单，使用元件少半波整流电路结构简单，使用元件少; 但是只利用了电源电压的半但是只利用了电源电压的半个周期，同时整流电压的脉动较大。为了克服这些缺点，常采用全波整个周期，同时整流电压的脉动较大。为了克服这些缺点，常采用全波整流电路，其中最常用的是单相桥式整流电路。流电路，其中最常用的是单相桥式整流电路。二、单相桥式整流电路 1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理电路组成：由四个二极管组成电桥形式，电路组成：由四个二极管组成电

11、桥形式，故称为桥式整流故称为桥式整流u2uOu1VD4RLiOVD3VD1VD2工作原理：工作原理：设变压器副边电压为设变压器副边电压为:222sinuUtu2正半周时正半周时: :+VD1 、VD3导通导通， VD2、VD4截止截止u2ttuLuou2uOu1VD4RLiOVD3VD1VD2u2负半周时：负半周时：-+u2ttuLuoVD2、VD4 导通导通， VD1 、VD3截止截止0tu200i1300uOi24iOttttU2mU2miOuOu1VD4RLVD3VD1VD2+u2_电压、电流波形电压、电流波形tUuusin2=22O输出输出（1）整流输出电压平均值：）整流输出电压平均值

12、： Uo = 0.9U2（2）整流输出电流平均值）整流输出电流平均值: Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL （3）整流二极管的正向平均电流：）整流二极管的正向平均电流： ID = Io /2 = 0.45 U2 / RL (4)(4)二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大反向电压：URM=22U(5)(5)纹波因数纹波因数 （衡量整流电路输出电压中交流成分大小的性能指标，反映了输出电压（衡量整流电路输出电压中交流成分大小的性能指标，反映了输出电压的平滑程度。的平滑程度。 越小，整流效果越好。越小，整流效果越好。） 单向桥式整流电路：单向桥式整流电路： = 0.48 即交流分量约

13、为直流分量的一半即交流分量约为直流分量的一半iOuou1VD4RLVD3VD1VD2+u2_u2ttuLuo2.2.参数计算参数计算 除了用分立元件组成桥式整流电路外，现在半导体器件厂已将整除了用分立元件组成桥式整流电路外，现在半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，制造成单相流二极管封装在一起，制造成单相整流桥整流桥模块，这些模块只有输入交模块，这些模块只有输入交流和输出直流引脚，减少了接线，提高了电路工作的可靠性，使用起流和输出直流引脚，减少了接线，提高了电路工作的可靠性，使用起来非常方便。来非常方便。整流桥整流桥图形符号图形符号 + - +整流桥：整流桥：为了方便使用，常把桥式整流电路作为

14、一个整体，制作、为了方便使用，常把桥式整流电路作为一个整体，制作、封装后，成为一种电子器件，称为整流桥。封装后，成为一种电子器件，称为整流桥。例题例题1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220 V，负载电阻负载电阻 RL = 50，负载电压，负载电压Uo =100V，试求变压器的，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。变比和容量，并选择二极管。8.1=122220= K I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A变压器副边电压变压器副边电压 U2 122 VA 1=DIV 172

15、=RMU 可选用二极管可选用二极管2CZ11C(二极管的型号可参看附录二极管的型号可参看附录1)，其最，其最大整流电流为大整流电流为1A，反向工作峰值电压为，反向工作峰值电压为300V。当当VD2或或VD4断开后断开后: : 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，VD1和和VD3导通，负载中有电流导通，负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o= =u2；负半周时，；负半周时，VD1和和VD3截止，截止，负载中无电流通负载中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压， uo o =0=0。 uo u2 234tt23400则正半周时，二极管则正半周时，二极管

16、VD1、VD4或或VD2、VD3导导通，电流经通，电流经VD1、VD4或或VD2、VD3而造成电源短路，电流很大，因此而造成电源短路，电流很大，因此变压器及变压器及VD1、VD4或或VD2、VD3将被烧坏。将被烧坏。iOuOVD2RLVD3VD1VD4+u2_ 将整流电路输出的单向脉动直流电压中的交流分量滤将整流电路输出的单向脉动直流电压中的交流分量滤除除, ,只输出直流分量只输出直流分量-使输出电压变得平直。使输出电压变得平直。第三节第三节 滤波电路滤波电路交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压滤波电路是利用储能元件电容两端的电压滤波电路是利用储能元件电容两

17、端的电压( (或通过电感中的电流或通过电感中的电流) )不能突变的特性不能突变的特性, , 滤掉整流电路输滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。压波形的目的。滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点: : 电容与负载电容与负载 RL 并联，或电感与负载并联，或电感与负载RL串联串联RLCRLLuo22U22Uu2 tOtO整流整流一、电容滤波电路 +aVDuou2bRLio u2 uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的同时也供电的同时也给电容充电，给电容充电， uC 增加，增加

18、，uo= uC 。 CC+Cici= uC 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 。2RM22=UU一、电容滤波电路u1t1. 电路结构电路结构(桥式整流电容滤波桥式整流电容滤波)u2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形加入滤波电容加入滤波电容时的波形时的波形2)53(=LTCR(1) (1) 输出电压的脉动程度和平均值输出电压的脉动程度和平均值Uo与放电时间常数与放电时间常数RLC有关。有关。 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一般取：一般取：近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U2 ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U2

19、（半波）半波）(2) 流过二极管的瞬时电流很大流过二极管的瞬时电流很大RLC 越大越大 Uo 越高越高负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大。的峰值电流越大。(3) 二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压2URM=2U2（半波）（半波）2RM2=UU( (桥式桥式) )例题例题3：有一单相桥式整流电容滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流电容滤波电路，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，选择整流二极管及滤波电容器。波电容

20、器。V 35=252=2=2RMUUA 075.0=2003021=21=21=LOODRUII uRLuo+C解：解：25V=1.230= 2.1=O2UU可选用二极管可选用二极管2CP11IF =100mA UR =50V 2. 选择滤波电容器选择滤波电容器取取 RLC = 5 T/2已知已知 RL = 50 S 05.0=25015=LCRF250=F10250=2000.05= 05.0=6-LRC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电路结构电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L。输出电压平均值输出电压平均值:

21、 Uo=0.9U2对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电感上。因此，在输出电压大部分降在电感上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。端得到比较平滑的直流电压。对直流分量对直流分量: XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上。上。二、其他形式滤波电路+4123LD+DLu4-R220V32DD1u21uLVD1VD2VD3VD4uo1.1.电感滤波电路电感滤波电路1.电感滤波电路 与电容滤波相比，电感滤波的特点是：与电容滤波相比，电感滤波的特点是： （1 1）二极管的导电角较大（大于）二极管的导电角较大（大于1800），是因为电感），

22、是因为电感L的反电动势的反电动势使二极管导电角增大，峰值电流很小，输出特性较平坦；使二极管导电角增大，峰值电流很小，输出特性较平坦； （2 2）输出电压没有电容滤波的高。当忽略电感线圈的电阻时，输）输出电压没有电容滤波的高。当忽略电感线圈的电阻时，输出的直流电压与不加电感时一样，为出的直流电压与不加电感时一样，为Uo=0. .9U2。负载改变时，对输出。负载改变时，对输出电压的影响也较小。电压的影响也较小。 电感滤波适用于负载电压较低、电流较大以及负载变化较大的场电感滤波适用于负载电压较低、电流较大以及负载变化较大的场合。它的缺点是制作复杂、体积大、笨重，且存在电磁干扰。合。它的缺点是制作复杂

23、、体积大、笨重，且存在电磁干扰。为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。使用。LC滤波电路滤波电路+uo+-LCu-i+u+u-iC-oRC12型型RC滤波电路滤波电路2.复合滤波电路稳压电路的作用稳压电路的作用: :交流交流电压电压脉动脉动直流电直流电压压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压稳压电路：稳压电路：就是当电网电压波动或负载发生变化时，就是当电网电压波动或负载发生变化时，能使输出电压稳定的电路。能使输出电压稳定的电路。第四节第四节 稳压电路稳压电路 直流稳压电路的类型很多，常用的有硅二极管

24、稳压电路、直流稳压电路的类型很多，常用的有硅二极管稳压电路、串联型稳压电路、三端集成稳压电路和开关型稳压电路。串联型稳压电路、三端集成稳压电路和开关型稳压电路。一、稳压管并联型稳压电路稳压管稳压电路如右图所示。稳压管稳压电路如右图所示。稳压管稳压管VDZ反向并联在负载电反向并联在负载电阻阻RL两端，且工作在反向击穿两端，且工作在反向击穿状态。电阻状态。电阻R起限流和调压作起限流和调压作用，稳压电路的输入电压用，稳压电路的输入电压Ui来来自整流滤波电路的输出电压自整流滤波电路的输出电压硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路稳压原理稳压原理利用稳压管的反向击穿特性利用稳压管的反向击穿特性iuUZIUIz

25、minIzmax由于反向特性陡直，较大的由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电流变化，只会引起较小的电压变化。电压变化。 当输入电压当输入电压Ui波动时，会引起输出电压波动时，会引起输出电压Uo波动。如波动。如Ui升高将引起升高将引起Uo = = Uz随之升高，这会导致稳压管的电流随之升高，这会导致稳压管的电流IZ急剧增加，因此电阻急剧增加，因此电阻R上上的电流的电流IR和电压和电压UR也跟着迅速增大，也跟着迅速增大，UR的增大抵消了的增大抵消了Ui的增加，从而的增加，从而使输出电压使输出电压Uo基本上保持不变。这一自动调压过程可表示如下：基本上保持不变。这一自动调压过程可表示如下

26、： UiUoIZIRURUo o 反之，当反之，当Ui减小时，减小时，UR相应减小，仍可保持相应减小，仍可保持Uo基本不变。基本不变。 稳压管稳压电路的工作原理如下： 当负载电流当负载电流Io变化引起输出电压变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起发生变化时，同样会引起IZ的的相应变化，使得相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当保持基本稳定。如当Io增大时，增大时，IR和和UR均会随之增均会随之增大而使大而使Uo下降，这将导致下降，这将导致IZ急剧减小，使急剧减小，使IR仍维持原有数值，保持仍维持原有数值，保持UR不变，从而使不变，从而使Uo得到稳定。得到稳定。 可见，这种稳压电路中稳压管可见

27、，这种稳压电路中稳压管VDZ起着自动调节的作用，电阻起着自动调节的作用，电阻R一方面保证稳压管的工作电流不超过最大稳定电流一方面保证稳压管的工作电流不超过最大稳定电流IZM；另一方面还；另一方面还起到电压补偿作用。起到电压补偿作用。稳压管参数的选择稳压管参数的选择UZ= UO IZmax 2 3 IOmax选择时要注意留有充分的余量选择时要注意留有充分的余量（1）在稳压电路中，稳压管通常为反接；）在稳压电路中，稳压管通常为反接；（2）使用稳压管时必须串联电阻。）使用稳压管时必须串联电阻。 该稳压电路中，稳压管该稳压电路中，稳压管VDZ作为电压调整器件与负载并联，所以作为电压调整器件与负载并联，

28、所以称并联型稳压电路。它是直接利用稳压管工作电流的变化，并通过限称并联型稳压电路。它是直接利用稳压管工作电流的变化，并通过限流电阻流电阻R的调压作用达到稳压的目的的。的调压作用达到稳压的目的的。 该稳压管并联型稳压电路适用于输出电压固定、输出电流不大、该稳压管并联型稳压电路适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。且负载变动不大的场合。例题例题4：已知已知ui = 10 sin t V, UZ= 5.5V（稳压值稳压值），正），正向压降为向压降为0 .7V，试画出试画出 uo波形波形 。 t t ui / Vuo /V105 .55 .500 2 2 0 .7VDZUZRuiuo

29、uR0 .7解：解：IU0UZIminIZmax串联型三极管稳压电路串联型三极管稳压电路二、串联式稳压电路 1.电路组成串联型直流稳压电路的基本原理图如图所示。串联型直流稳压电路的基本原理图如图所示。 （3 3）比较放大环节。）比较放大环节。由由V2和和R4构成的直流放大电路组成。其作用是构成的直流放大电路组成。其作用是将取样电压将取样电压Uf与基准电压与基准电压UZ之差放大后去控制调整管之差放大后去控制调整管V1。 （4 4）调整环节。）调整环节。由工作在线性放大区的功率管由工作在线性放大区的功率管V1组成。组成。V1的基极电的基极电流流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电

30、流受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、和集、射电压射电压UCE1改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。 整个电路由四部分组成整个电路由四部分组成： （1 1）取样环节。）取样环节。由由R1，RP，R2组成的分压电路构成。它将输出电组成的分压电路构成。它将输出电压压Uo分出一部分作为取样电压分出一部分作为取样电压Uf送到比较放大环节。送到比较放大环节。 （2 2）基准电压。）基准电压。由稳压二极管由稳压二极管VDZ和电阻和电阻R3构成的稳压电路组成构成的稳压电路组成。它为电路提供一个稳定的基准电压。它为电路提供一个稳定的基准

31、电压UZ，作为调整、比较的标准。，作为调整、比较的标准。 电路的工作原理如下：电路的工作原理如下： 当输入电压当输入电压Ui或输出电流或输出电流Io变化引起输出电压变化引起输出电压Uo增加时，取样电压增加时，取样电压Uf相应增大，使相应增大，使V2管的基极电流管的基极电流IB2和集电极电流和集电极电流IC2随之增加，随之增加，V2管的集管的集电极电位电极电位UC2下降，因此下降，因此V1管的基极电流管的基极电流IB1下降，下降， IC1下降下降，UCE1增加增加，Uo下降，从而使下降，从而使Uo保持基本稳定。这一自动调压过程可以表示如下：保持基本稳定。这一自动调压过程可以表示如下：UoUfIB

32、2IC2UC2IB1UCE1Uo 同理，当输入电压同理，当输入电压Ui或输出电流或输出电流Io变化引起输出电压变化引起输出电压Uo降低时，调降低时，调整过程相反，整过程相反，UCE1将减小使将减小使Uo保持基本不变。从以上调整过程可以看出保持基本不变。从以上调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。2. 工作原理3.3. )+(+=BE2ZbP21OUURRRRU输出电压的调节范围输出电压的调节范围)+(+=BE2ZP2p21OminUURRRRRU)+(+=BE2Z2p21OmaxUURRRRU单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压

33、电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使用灵活使用灵活, ,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，输出和公共引出端最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。分类分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W78XX 输出负电压输出负电压W79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）三、三端集成稳压器线性三端集成稳压器的分类线性三端集成稳压器的分类 类型类型 (1) W78XX系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7

34、809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V (2) W79XX系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V1端端: 输入端输入端2端端: 公共端公共端3端端: 输出端输出端123 (3)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CW117-/CW117M-/CW117L-CW217-/ CW217M-/CW217L-CW317-/CW317M-/CW317L- (4)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

35、器，国标型号为CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L-CW337-/CW337M-/CW337L- (5)三端低压差集成稳压器，三端低压差集成稳压器，CW1930，CW2930，CW3930三个小系列三个小系列产品，可提供大于产品，可提供大于150mA的输出电流。的输出电流。 上述线性三端集成稳压器国标型号数字后缀上述线性三端集成稳压器国标型号数字后缀-表示输出电压的稳定表示输出电压的稳定值，值，稳压值前有稳压值前有M的表示输出电流中等，稳压值前有的表示输出电流中等，稳压值前有L30表示输出电流表示输出电流最小，稳压值前没有英文字母的表示输出电流

36、达到安培级为最大。最小，稳压值前没有英文字母的表示输出电流达到安培级为最大。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(1)输出电流超过输出电流超过 1. 5 A；（加散热器）（加散热器）(2)不需要外接元件；不需要外接元件；(3)内部有过热保护；内部有过热保护；(4)内部有过流保护；内部有过流保护；(5)调整管设有安全工作区保护；调整管设有安全工作区保护；(6)输出电压容差为输出电压容差为 4%。 5V、6V、 8V、9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等（

37、1） 基本电路应用电路基本电路应用电路1、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。用来抵消输入端接线较长时的用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡电感效应，防止产生自激振荡用来改善负载用来改善负载的瞬态响应的瞬态响应输出电压即为三端集成稳压器的稳压值。输出电压即为三端集成稳压器的稳压值。OOR11UIR如果实际需要的直流电压超过了集成稳压器的电压数值，可外接一如果实际需要的直流电压超过了集成稳压器的电压数值，可外接一 些元件提高输出电压。如图所示电路即为提高输出电压的电路。些元件提高输出电压。如图所示电路即为提高输出电压的电路。IQ：集成稳压器的静态电

38、集成稳压器的静态电流流 图示电路中图示电路中R1、R2为外接电阻，为外接电阻，R1两端的电压为集成稳压器的额定两端的电压为集成稳压器的额定电压电压Uoo，由图知：由图知：R2R1QIII稳压电路的输出电压为：稳压电路的输出电压为：2O00R22R12Q200Q211RUUIRIRI RUI RRoo12o)+1 ( URRU即为：即为：当负载所需电流大于现有三端稳压器的输出电流时，可以通过外接功当负载所需电流大于现有三端稳压器的输出电流时，可以通过外接功率管的方法来扩大输出电流，电路如图所示：率管的方法来扩大输出电流，电路如图所示：I3：稳压器公共端电流，值很小，可忽略。稳压器公共端电流，值很

39、小，可忽略。21= II由图可知：由图可知：BEO2C21R21UIIIIIIIR将将W78XX系列和系列和W79XX系列稳压器组成如图所示的电路，系列稳压器组成如图所示的电路，可以输出正、负电压。可以输出正、负电压。输出电压即为三端集成稳压器的稳压值。输出电压即为三端集成稳压器的稳压值。2、可调式三端稳压器种类很多，常用的是可调式三端稳压器种类很多，常用的是CW117和和CW137系列，前者输出连续可调正电压系列，前者输出连续可调正电压1.25V37V，后者输，后者输出连续可调负电压出连续可调负电压1.25V37V，它们的基准电压，它们的基准电压UREF为为1.25V，可输出额定电流为，可输

40、出额定电流为0.1A，0.5A或或1.5A。图为图为 CW117，CW137的外形和管脚排列图。的外形和管脚排列图。 (a) CW117系列系列 (b) CW137系列系列三端可调输出集成稳压器的基本应用电路三端可调输出集成稳压器的基本应用电路 120 120 2.2k 2.2k输出电压的大小可表示为：输出电压的大小可表示为：REFO12REF21UURRIRR基准电压基准电压 ，所以，所以REF1.25VU2O11.25 1RUR可见，当可见，当R2 =0=0时，时，Uo =1.25=1.25V，当，当R2 =2.2k=2.2k时，时，Uo2424V。因基准电流因基准电流 ，可以忽略，可以忽

41、略，REF50 AI第五节第五节 开关式稳压电源开关式稳压电源 1.1.开关型稳压电源的特点开关型稳压电源的特点(1)(1)损耗小、效率高；损耗小、效率高； 通常效率可达通常效率可达80809090左右。左右。(2)(2)体积小、重量轻；体积小、重量轻；(3)(3)稳压范围宽；稳压范围宽；(4)(4)滤波电容小，滤波效果好；滤波电容小，滤波效果好；(5)(5)安全可靠安全可靠 开关型稳压电源中一般具有多种保护电路。开关型稳压电源中一般具有多种保护电路。2.2.开关型稳压电源的分类开关型稳压电源的分类按开关三极管的连接方式分有串联型和并联型；按开关三极管的连接方式分有串联型和并联型；按稳压电路的

42、启动方式分有他激式和自激式；按稳压电路的启动方式分有他激式和自激式；按稳压电路的控制方式分有脉冲宽度调整方式和脉冲频按稳压电路的控制方式分有脉冲宽度调整方式和脉冲频率调整方式。率调整方式。比较器比较器误差放误差放大器大器一、串联开关电源图示为串联型开关稳压电路的基本组成框图图示为串联型开关稳压电路的基本组成框图调整管调整管取样取样电路电路误差放大器放大的是误差放大器放大的是比较出来的结果比较出来的结果.就是就是采样和基准的误差，采样和基准的误差，所以比较放大器是放所以比较放大器是放大比较出来的误差。大比较出来的误差。误差放大误差放大频率固定频率固定的三角波的三角波滤波滤波续续流流脉宽调制脉宽调

43、制(PWM)电路电路开关调整管控制开关调整管控制比较器比较器误差放误差放大器大器详解详解1. 取样环节：取样环节： R1 、R2 分压提取分压提取取样电压取样电压uF（反馈电压）（反馈电压）2. 基准电压环节：基准电压环节：提供稳压的基准电压提供稳压的基准电压UREF3. 放大环节：放大环节：误差放大器误差放大器A(也称比较放大器也称比较放大器)，放大差，放大差值（值（ UREF uF）4. 调整环节：调整环节：调整管调整管V1由开关信号由开关信号uB控制通断，稳定输出控制通断，稳定输出电压电压UO比较器比较器误差放误差放大器大器5. LC滤波器及续流二极管滤波器及续流二极管VD：滤波和续流得

44、到滤波和续流得到平稳的平稳的直直流电压。流电压。6. 脉宽调制比较器脉宽调制比较器C ：反相端接反相端接uT （三角波发生器的输出），三角波发生器的输出），同相端接同相端接uA （比较放大器输出），输出开关信号比较放大器输出），输出开关信号uB驱动调整管。驱动调整管。三角波发生器与比较器组成的电路称为脉宽调制电路三角波发生器与比较器组成的电路称为脉宽调制电路(PWM)开关电源的工作原理开关电源的工作原理比较器比较器误差放误差放大器大器当当uB为高电平为高电平V1饱和、饱和、VD截止，截止，uE=Ui ,经经LC滤波到负载滤波到负载RL同时同时iL时时 L和和C储存能量储存能量当当uB为低电平为

45、低电平V1截止、截止、VD导通，导通， uEUD0，VD续流续流 LC泄放能量给泄放能量给RL供电，供电， 输出较平稳的输出较平稳的直流电压直流电压工作波形工作波形TtDon 占空比占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式脉宽调制式 ( (PWM) )ADu比较器比较器误差放误差放大器大器IDUtTUUonIO稳压原理稳压原理uA (uA=A(UREF-UF)比较器比较器误差放误差放大器大器二、并联开关电源并联型开关电源是现在用得最多的电源并联型开关电源是现在用得最多的电源,电脑显示器电脑显示器,彩电彩电,电脑电源等均采用它电脑电源等均采用它,所以

46、了解其工作原理所以了解其工作原理,掌握其电路掌握其电路特点是每个电子人员所必需的。特点是每个电子人员所必需的。图示电路图示电路是并联型开关电源的最基本电路图是并联型开关电源的最基本电路图,Q为开为开关输出管关输出管,Tr为脉冲变压器为脉冲变压器,VD为整流二极管为整流二极管,C是滤波电容是滤波电容,R为负载电阻为负载电阻,因开关管因开关管Q与输入直流电压与输入直流电压E1并接并接,所以属并联所以属并联型开关电路。型开关电路。 脉冲变压器耦合开关电路有正向激励和反向激励两种形式,正向激励方式-开关管导通期间,次级脉冲整流二极管也导通,而在截止期间,开关管Q与二极管VD都截止。 反向激励方式-开关

47、管导通期间VD截止,而Q截止期间VD导通。该电路的工作过程与行输出电路类似,开关脉冲信号加至晶体管Q的基极,当输入 脉冲为正时,Q饱和,此时初级线圈上的电压特性为上正下负,次级感应电压则是上负下正,VD反偏截止,当Q基极输入负脉冲时,晶体管Q截止,Q的集电极电位上升为高电平,此时Tr的次级感应电压是上正下负,VD正向偏置而导通,电容C充电,取得直流输出电压Eo,T在这里可看作储能元件,当开关晶体管Q导通,但二极管VD截止时,初级线圈储存能量,当Q截止时,Tr则释放能量,此时二极管VD导通。 需要说明的是,当Q截止时,Tr的初级电流跃变为零,并失去回路,次级如何有电压输出?线圈的电流不是不能跃变

48、吗?这一点可从能量不能跃变这一概念来理解,因电感中的能量是以磁能形成存在的,一般的电感只有一个绕组,而脉冲变压器有初,次级两个绕组,在开关晶体管Q从导通变为截止时的瞬间,初级线圈电流突变为零,而Tr便将能量转移到次级,这时二极管导通,次级线圈有感应电流产生,感应电流所产生的磁通与转换瞬间前的相同,而保持磁通量不变.输出电压E2有以下关系式:E2 = E1 2 / 1 Tc / To, 2和1是初次级匝数,Tc是晶体管导通时间,To是截止时间。为此我们可以通过控制Tc/To比使来调输出电压E2的高低。第六节第六节 晶闸管晶闸管 晶闸管：晶闸管： 优点：优点： 整流（交流整流（交流直流）直流）逆变

49、逆变（直流（直流交流）交流）变频变频（交流（交流交流）交流）斩波斩波（直流（直流直流）直流）此外还可作无触点开关等此外还可作无触点开关等 P1P2N1N21.1.普通晶闸管的结构普通晶闸管的结构P1P2N1N2K GAKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK晶闸管的导通、关断实验晶闸管的导通、关断实验l 由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路；由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路；由电源、开关由电源、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。发电路）。 2.2.晶闸管导通和关断原理晶闸管导通

50、和关断原理 实验顺序实验前灯的情况实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压UA门极电压UG导通实验1 1暗反向反向暗晶闸管在反向阳极电压作用下，不论门极为何电压，它都处于关断状态。2 2暗反向零暗3 3暗反向正向暗1 1暗正向反向暗晶闸管在正向阳极电压与正向门极电压的共同作用下，才能导通。2 2暗正向零暗3 3暗正向正向亮关断实验1 1亮正向正向亮已导通的晶闸管在正向阳极作用下，门极失去控制作用。2 2亮正向零亮3 3亮正向反向亮4 4亮正向（逐渐减小到接近于零）任意暗晶闸管在导通状态时，当阳极电压减小到接近于零时，晶闸管关断。实验结论实验结论l 1）晶闸管导通的条件是在阳极和阴极之间加正向

51、）晶闸管导通的条件是在阳极和阴极之间加正向电压，同时控制极和阴极之间加适当的正向电压电压，同时控制极和阴极之间加适当的正向电压（实际工作中，控制极加正触发脉冲信号）。（实际工作中，控制极加正触发脉冲信号）。l 2）导通以后的晶闸管，控制极就失去作用。要使）导通以后的晶闸管，控制极就失去作用。要使其关断必须在阳极上加反向电压或将阳极电流减其关断必须在阳极上加反向电压或将阳极电流减小到足够小的程度（维持电流小到足够小的程度（维持电流IH以下）。以下）。晶闸管的导通关断原理晶闸管的导通关断原理 当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时，当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时，形成了强烈

52、的正反馈，形成了强烈的正反馈，正反馈过程如下：正反馈过程如下： IGIB2IC2(IB1)IC1IB2 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b) 晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制极电流消失的正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍晶闸管仍将处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管将处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。要想使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。要想关断晶闸管可采用的方

53、法有关断晶闸管可采用的方法有:将阳极电源断开；改变晶闸将阳极电源断开；改变晶闸管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。 1. 晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性 URRMIHUFRMIG2IG1IG0UBR正向特性正向特性反向特性反向特性IG=0AIG1IG2ABCUI0IFUBO)(=UfI 晶闸管的伏安特性即晶闸管的伏安特性即阳极和阴极之间电压阳极和阴极之间电压U与阳极电流与阳极电流I的关系的关系特性。伏安特性曲线特性。伏安特性曲线如图所示：如图所示： 2.2.晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数1）额定正向平均电流）额定正向平均电流IF 在环境温度小于在环境温度小于400C和标准散热条件下，允许连续通和标准散热条件下，允许连续通过晶闸管的工频正弦半波电流的平均值，简称正向电流。过晶闸管的工频正弦半波电流