直流稳压电源ppt课件

1、第十章第十章 直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源的方框图直流稳压电源的方框图电网电网电压电压电源电源变压器变压器整流整流电路电路滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路负负载载整流：将交流变为直流的过程。整流：将交流变为直流的过程。滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。10-1直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成102 整流电路整流电路一、单相半波整流电路一、单相半波整流电路i D电路如图：设变压器副边电电路如图：设变压器副边电压为压为整流电路整流电路: 将交流电压变换为单向脉动电压的将交流电压变换为单向脉动电压的电路。整流元件是具有单导游电才干的二极电

2、路。整流元件是具有单导游电才干的二极管或晶闸管。管或晶闸管。TrDR+abuuotUusin2 t tuuo io 根据二极管的单导游电根据二极管的单导游电性，在二极管加正向电压时性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输出电压；导通，负载两端有输出电压；而在加反向电压时二极管截而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。止，负载得不到输出电压。负载的电压波形及电流波形负载的电压波形及电流波形见右下曲线图。见右下曲线图。二极管只在半个周期可以导电，而负载上得到的电二极管只在半个周期可以导电，而负载上得到的电压是单一方向，大小随时间而变的压是单一方向，大小随时间而变的(单向脉动电压单向脉动电

3、压)。对这种整流的输出电压，对这种整流的输出电压，常用一个周期的平均值常用一个周期的平均值来表示它的大小。其平来表示它的大小。其平均值为均值为整流电压的平均值整流电压的平均值U2t0uTUoUUtdtUUo45.02)(sin2210假设电路负载知，那么整流输出电流的平均值为假设电路负载知，那么整流输出电流的平均值为LLoRURUI45.00i DTrRabuuoD二极管所接受的最大反向电压：二极管所接受的最大反向电压：UUUmDRM2例例有一单相整流电路有一单相整流电路,负载电阻为负载电阻为 750 ,变压器副边电压为变压器副边电压为20V，试求试求Uo，Io及及UDRM,并选用二极并选用二

4、极管。管。解解VUUo92045. 045. 0mARUILoo127509VUUDRM2 .282022查二极管参数，选用查二极管参数，选用2AP4(16mA,50V)。为了运用平安此。为了运用平安此项参数选择应比计算值大一倍左右。项参数选择应比计算值大一倍左右。二、单相桥式整流电路二、单相桥式整流电路 单相半波整流电路只利用了电源的半个周期，单相半波整流电路只利用了电源的半个周期，并且整流电压的脉动较大。为此常采用全波整流并且整流电压的脉动较大。为此常采用全波整流电路，最常见的就是单相桥式整流电路。电路，最常见的就是单相桥式整流电路。RLuoRLuuoaTrRLbuuoRLuuo桥式整流电

5、路的任务情况桥式整流电路的任务情况在变压器副边电压在变压器副边电压u为正为正半周时，二极管半周时，二极管D1、D3导通，而二极管导通，而二极管D2、D4截止；截止；uoaTrRLbuD1D2D3D4uoaTrRLbuD2D4t0uU2TUUtdtUUo9 .022)(sin210当副边电压当副边电压u为负半周时，为负半周时，二极管二极管D2、D4导通，而二导通，而二极管极管D1、D3截止。截止。Uo单相桥式整流电路的输出电压：单相桥式整流电路的输出电压：UUo9 .0负载电阻中经过的输出电流：负载电阻中经过的输出电流：LLoRURUI9 .00每只二极管中经过的电流仅为输出电流一半：每只二极管

6、中经过的电流仅为输出电流一半：LDRUII45.0210每只二极管接受的最高反向电压：每只二极管接受的最高反向电压：UUDRM2常见的几种整流电路常见的几种整流电路UUoIoUUoIoUUoUIo整流电压整流电压平均值平均值t0uot0uot0uo电电 路路整流电整流电压波形压波形UUo45.0UUo9 .0UUo9 .0二极管平二极管平均电流均电流oI2oI2oI二极管反二极管反向电压向电压UU41.12UU41.12UU83.222103 滤波电路滤波电路 整流电路仅将交流电转换成单向脉动的直流整流电路仅将交流电转换成单向脉动的直流电压。这种电压对许多电子设备远达不到要求，电压。这种电压对

7、许多电子设备远达不到要求，往往再加接滤波器以改善电压的脉动程度。往往再加接滤波器以改善电压的脉动程度。一、电容滤波器一、电容滤波器(C滤波器滤波器)TrDRLabuC =uoCt0ut0uD截止D导通D导通D截止截止D导通电容滤波器的作用电容滤波器的作用 电容滤波器输出电压的脉动程度电容滤波器输出电压的脉动程度有所改善，但带负载才干较差。有所改善，但带负载才干较差。 在负载不同的情况下，取在负载不同的情况下，取用输出电流用输出电流Io愈大输出平均电压愈大输出平均电压Uo愈小。其外特性曲线如右图：愈小。其外特性曲线如右图：IoUo01.4U电容滤波电容滤波0.45U无电容滤波无电容滤波 采用电容

8、滤波时，输出电压采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数的脉动程度与电容器的放电时间常数RLC有关，有关，其值愈大那么脉动程度就愈小。普通以为其值愈大那么脉动程度就愈小。普通以为2)53(TCRL或或CRL1)1510(即可到达要求，此时输出电压即可到达要求，此时输出电压Uo由下式估算：由下式估算：UUoUUo2 . 1(半波半波)(全波全波)电容滤波电路中元件的选择：电容滤波电路中元件的选择：由于二极管的导通时间较短，因此经过二极管的由于二极管的导通时间较短，因此经过二极管的的电流峰值较大，应防止电流冲击损坏二极管；的电流峰值较大，应防止电流冲击损坏二极管；由于滤波电容坚持有

9、电压输出，应留意二极管截由于滤波电容坚持有电压输出，应留意二极管截止时所接受的最高反向电压止时所接受的最高反向电压UDRM有所不同，有所不同，带电容滤波的半波整流电路带电容滤波的半波整流电路UUDRM22带电容滤波的桥式整流电路带电容滤波的桥式整流电路UDRM不变；不变；常用电容器普通在常用电容器普通在101103微法，视负载电流大微法，视负载电流大小而定。其耐压值应大于输出电压的最大值，普小而定。其耐压值应大于输出电压的最大值，普通大容量电容具有极性。通大容量电容具有极性。二、电感电容滤波器二、电感电容滤波器(LC滤波器滤波器)要进一步减小输出电压的脉动程度，可在滤波电要进一步减小输出电压的

10、脉动程度，可在滤波电容之前串入铁心电感线圈容之前串入铁心电感线圈L即即LC滤波器。滤波器。TrRLuCL电感电容滤波电路电感电容滤波电路由于电感线圈对整由于电感线圈对整流电流的交流分量流电流的交流分量具有阻抗，具有阻抗，L比比RL大得愈多那么大得愈多那么滤波效果就愈好。滤波效果就愈好。普通需求线圈的电感量普通需求线圈的电感量较大，但其直流电阻也较大，但其直流电阻也较大，因此会呵斥输出较大，因此会呵斥输出电压的下降。电压的下降。LC滤波器适于电流较大、滤波器适于电流较大、输出电压脉动很小的场输出电压脉动很小的场所，更适宜于高频滤波。所，更适宜于高频滤波。三、三、形滤波器形滤波器 形形LC滤波电路

11、滤波电路假设需求输出电压的脉假设需求输出电压的脉动更小，可以再加一个动更小，可以再加一个滤波电容。滤波电容。 形形LC滤波滤波器的效果更好，但整流器的效果更好，但整流二极管的冲击电流较大。二极管的冲击电流较大。RLuC2LC1由于线圈体大且重，有由于线圈体大且重，有些情况可用电阻替代电些情况可用电阻替代电感线圈以构成感线圈以构成 形形RC滤滤波器。波器。R愈大滤波效果愈愈大滤波效果愈好，但将使输出电压下好，但将使输出电压下降，所以适用于负载电降，所以适用于负载电流较小、电压脉动很小流较小、电压脉动很小的场所。的场所。 形形RC滤波电路滤波电路RLuC2RC1实践电源举例实践电源举例-24VN2

12、C1N3N13A 2000F 50VFU2C21A.047FFU12CZ124直流直流交流交流 24V220V 如图电源输出如图电源输出电压为电压为24V，电流，电流为为1.8A。变压器副。变压器副绕组绕组N3的电压约为的电压约为20V，C2起抑制高起抑制高频干扰作用；副绕频干扰作用；副绕组组N2的电压为的电压为5.5V，供照明指示灯用。供照明指示灯用。 直流直流24V电池电池的极性可恣意接入。的极性可恣意接入。10 4 线性稳压电路线性稳压电路RLUiDZRCUoIZIo经整流和滤波后，经整流和滤波后，虽脉动程度有了较虽脉动程度有了较大改善，但直流电大改善，但直流电压幅度还会随着电压幅度还会

13、随着电网的动摇或负载的网的动摇或负载的变化而变化。变化而变化。最简单的直流稳压电源是利用稳压管组成的。最简单的直流稳压电源是利用稳压管组成的。如图采用桥式整流和电容滤波，得到直流电压如图采用桥式整流和电容滤波，得到直流电压Ui，再经过限流电阻再经过限流电阻R和稳压管和稳压管DZ ，使负载得到一个比，使负载得到一个比较稳定的直流电压。较稳定的直流电压。稳压管稳压电路稳压管稳压电路10-4-1 并联型稳压电路并联型稳压电路RLUiDZRCUoIZIo稳压管稳压电路稳压管稳压电路电压的稳定过程电压的稳定过程选择稳压管普通规律：选择稳压管普通规律： UZ=Uo IZmax=(15)Iomax Ui=(

14、23)Uou Ui Uo IZ UR 坚持负载电压坚持负载电压Uo近似不变。近似不变。当电源电压升高时当电源电压升高时当负载添加时当负载添加时Io UR Uo IZ UR 坚持负载电坚持负载电压压Uo近似不变。近似不变。 稳压管稳稳压管稳压电路构造虽压电路构造虽简单，但稳压简单，但稳压效果不够理想，效果不够理想，普通只适用于普通只适用于负载较小的情负载较小的情况。为提高稳况。为提高稳压效果常采用压效果常采用带放大环节的带放大环节的串联型晶体管串联型晶体管稳压电路。稳压电路。RLUODZCR1UZR2R1R2U1R4R3T1T2Io变变 压压整整 流流滤滤 波波调整环节调整环节基准电压基准电压采

15、样环节采样环节放大环节放大环节利用变压器将利用变压器将电网电压变换电网电压变换成所需幅度的成所需幅度的交流电压；交流电压；桥式整流电路桥式整流电路将交流电变成将交流电变成直流电；直流电；电容式滤波使电容式滤波使直流电的脉动直流电的脉动成分进一步减成分进一步减小。小。采样环节：采样环节：由由R1、R2及及Rp组成的电阻组成的电阻分压器，将输分压器，将输出电压的一部出电压的一部分分送到放大环节。送到放大环节。电位器可调理电位器可调理输出电压。输出电压。opfURRRRRU2122基准电压：基准电压：由稳压管由稳压管DZ和和R3构成，稳压构成，稳压管两端的直流管两端的直流电压电压UZ是稳定是稳定性较

16、高的直流性较高的直流电压。作为调电压。作为调整和比较的规整和比较的规范。范。10-4-2 串联型稳压电路串联型稳压电路1. 分立元件稳压电路分立元件稳压电路放大环节：放大环节：由晶体管由晶体管T2构构成的直流放大成的直流放大电路，其输入电路，其输入电压是采样电电压是采样电压与基准电压压与基准电压之差，放大后之差，放大后控制调整管。控制调整管。R4是其负载电是其负载电阻。阻。调整环节：调整环节：由任务于放大由任务于放大形状的功率管形状的功率管T1构成。其基构成。其基极电流受放大极电流受放大环节控制，并环节控制，并由射极输出直由射极输出直流电压。流电压。RLUODZCR1UZR2R1R2U1R4R

17、3T1T2Io串联型稳压电源自动调理电压过程：串联型稳压电源自动调理电压过程：Uo UBE2 IB2 IC2 UCE2 Uo UCE1 IC1 IB1 UBE1 从调整过程看，串联型稳压电源是一种从调整过程看，串联型稳压电源是一种串联电压负反响电路。串联电压负反响电路。用运算放大器做比较放大环节的串用运算放大器做比较放大环节的串联型稳压电源：联型稳压电源：RLUODZR1UZR2R1R2U1R3TIo+ 稳压电源的运用场所相当广泛，但分立件串联稳压电源的运用场所相当广泛，但分立件串联型稳压电源及由运放构成的稳压电源构造比较复杂，型稳压电源及由运放构成的稳压电源构造比较复杂，还要留意加接维护电路

18、。因此，单片集成稳压电源还要留意加接维护电路。因此，单片集成稳压电源应运而生并且得到广泛运用。根本可以做到免调试，应运而生并且得到广泛运用。根本可以做到免调试，且体积小、可靠性高、运用灵敏、价钱低廉。且体积小、可靠性高、运用灵敏、价钱低廉。一、简单的集成稳压电源一、简单的集成稳压电源RLUODZRFUZR2+UR+R1RLUODZRFUZR2+UR+R1ZFoURRU1ZFoURRU)1 (12. 集成稳压器集成稳压器二、单片集成稳压电源二、单片集成稳压电源 目前最普遍运用的单片稳压电源是目前最普遍运用的单片稳压电源是W7800系列系列和和W7900系列。其内部电路是在串联型晶体管稳压系列。其

19、内部电路是在串联型晶体管稳压电路的根底上构成的。只需三个引出端：输入端电路的根底上构成的。只需三个引出端：输入端1、输出端输出端 2 和公共端和公共端 3 (俗称三端集成稳压器俗称三端集成稳压器)。1. 1. 外形图和主要参数外形图和主要参数123123W78159824型型 号号 W7805 W7809 W7812 W7815Uo (V)591215UiMax(V)25UMin23Iom (A)2.2Ro ()0.010.022. 2. 典型运用电路典型运用电路CiCoW7800123UiUo+CiCoW7900321UiUo+W7800系列为正电源输系列为正电源输出，典型运用只需在输出，典

20、型运用只需在输入端和输出端与地之间入端和输出端与地之间各并联一个电容即可。各并联一个电容即可。前者抵消较长输入线的前者抵消较长输入线的电感效应，防止产生自电感效应，防止产生自激振荡。后者用于吸收激振荡。后者用于吸收负载突变所产生的电压负载突变所产生的电压抖动杂波。抖动杂波。W7900系列为负电压输系列为负电压输出，除功能电极位置有出，除功能电极位置有差别外与差别外与W7800系列的系列的运用电路一致。运用电路一致。3. 正负电源的适用电路CCiCoW7815123+15V+CiCoW791512315V+1000F1000F0.33F0.33F1F1F220V24V24VDZUZUCiCoW78123UiUo+R4. 三端稳压器的扩展运用电路提高输出电压的运用电路输出电压为ZoUUU扩展输出电