ch10 直流电源

1、第十章 直流电源(10-1)第十章 直流电源(10-2)电源变压器电源变压器: 将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流变为合适的交流电压电压u2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整流电路整流电路: 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流转变为平滑的直流电压电压u4。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,保持保持输出电压输出电压u0的稳

2、定。的稳定。第十章 直流电源(10-3)一、桥式整流电路一、桥式整流电路u1u2TD4D2D1D3RLu01、整流输出电压电流的计算、整流输出电压电流的计算负载电压负载电压 U0的平均值为的平均值为:2022ooU9 . 0U22du21Ut负载上的负载上的(平均平均)电流电流:L2LooR0.9URUIu2tu0t第十章 直流电源(10-4)平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整是选择整流管的主要依据。流管的主要依据。L2oDRU0.45I21I 2RMU2U 例如，例如， 在桥式整流电路中，每个二极管只有在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每

3、只整流二极管的平均电半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流流 ID是负载平均电流的一半。是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：2、整流电路中整流管的选择、整流电路中整流管的选择第十章 直流电源(10-5)二、二、 电容滤波电路电容滤波电路(1)、滤波原理、滤波原理:交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或通过或通过电感电感中的电中的电流流)不能突变的特性不能突

4、变的特性, 将将电容电容与负载与负载RL并联并联(或将或将电电感感与负载与负载RL串联串联)，滤掉整流电路输出电压中的交，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。形的目的。第十章 直流电源(10-6)桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SC以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。其电路如图所示。第十章 直流电源(10-7)u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入时未接入时u2tu0t设设t1时刻接时刻接通电源通

5、电源t1整流电路为电整流电路为电容充电容充电充电结束充电结束没有电容时的没有电容时的输出波形输出波形第十章 直流电源(10-8)u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入时接入时 （且（且RLC较大）较大）u2tu0t 电容通过电容通过RL放电，放电，在整流电路电压小在整流电路电压小于电容电压时，二于电容电压时，二极管截止，整流电极管截止，整流电路不为电容充电，路不为电容充电，u0会逐渐下降。会逐渐下降。第十章 直流电源(10-9)输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻RL或或C的变化而改变。的变化而改变。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降多。下降多。电容滤波电路适用于输出电

6、压较高电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电负载电流较小且负载变动不大的场合。流较小且负载变动不大的场合。(2)、输出特性、输出特性(外特性外特性):uL电容滤波电容滤波纯电阻负载纯电阻负载（无滤波电路）（无滤波电路）1.4U20.9U20IL结论结论第十章 直流电源(10-10)稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路串联型线性串联型线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路( (小功率设备小功率设备) )在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。稳压管稳压电路最简单，但是带负载能力差，一般只用来提供基准电压，不作为电源使用。线性稳压电路

7、电压稳定性好，但效率较低。开关型稳压电源是近年来发展较快的电路，它的体积小、效率较高。第十章 直流电源(10-11)串联式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。T+_UI+_+_UO比较放大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元件第十章 直流电源(10-12)T+_UI+_+_UO比较放大比较放大基基 准准取取 样样UREFFUO+_C2RL调整元件调整元件调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。与负载串联，通过全部负载电流。比较放大器比较放大器可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运 算放大器。算放大器。调整元件

8、调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。基准电压基准电压可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压压UO的一部分和基准电压相比较。的一部分和基准电压相比较。因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。第十章 直流电源(10-13)实际的串联式稳压电源电路实际的串联式稳压电源电路2、稳压原理、稳压原理U0UB2UBE2=（UB2-UZ）UC2U0当UI增加(或输出电流减小)使

9、U0升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2调整取样比较第十章 直流电源(10-14)R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB23 、输出电压的计算和调节范围、输出电压的计算和调节范围BE2Z2W2W21UURRRRRUOBE2Z2W21OmaxUURRRRUBE2Z2WW21OminUURRRRRUO12WW21BE2ZURRRRRUU第十章 直流电源(10-15)4、有运算放大器的串联式稳压电源、有运算放大器的串联式稳压电源稳压原理稳压原理U0UAUBU0当当UI增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使U0升高时升高时R3T1UZ

10、UARW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIA+UREFUB-第十章 直流电源(10-16)输出电压的确定和调节范围输出电压的确定和调节范围Z2WW21OminZ2W21OmaxZ2W2W21OURRRRRUURRRRUURRRRRUR3T1UZUARW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIA+UREFUB-OW212W2ZURRRRRU第十章 直流电源(10-17)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,使用使用灵活灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端有输入，输出和公共引出端,故称

11、之为三端集成稳故称之为三端集成稳压器。压器。本节主要介绍常用的本节主要介绍常用的W7800系列系列三端集成稳压三端集成稳压器，其内部也是串联型稳压电路。器，其内部也是串联型稳压电路。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。环节。一、一、 简介简介第十章 直流电源(10-18)1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W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 输入端输入端3端端: 输出端输出端W7900系列

12、稳压器外形系列稳压器外形123W78系列系列(输出正电压输出正电压) W79系列系列(输出负电压输出负电压)输出额定电压值有输出额定电压值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。第十章 直流电源(10-19)集成稳压器主要参数集成稳压器主要参数: :1 输出电压输出电压Uo:表示集成稳压器可能输出稳定电压的范围表示集成稳压器可能输出稳定电压的范围3 容许输入电压的最大值容许输入电压的最大值UIM.4 容许最大输出电流值容许最大输出电流值IoM.5 容许最大功率容许最大功率PcM6 电流调整率电流调整率SJ:IJUUoUoS/表示输入电压变化为表示输入电压变化为1V时时,Uo的相对变化

13、率的相对变化率.2 最小电压差最小电压差(UI-Uo)min:为维持稳压所需要的为维持稳压所需要的 UI与与Uo之差的最小值之差的最小值.7 输出电阻输出电阻Ro.第十章 直流电源(10-20)二、三端集成稳压器的典型用法二、三端集成稳压器的典型用法123UoUIC1C20.33uF1uFRLW78 当所设计的稳压电路输出电压为固定值时,可直接选用集成稳压器(例如W78xx和W79xx)按下图接线. 固定输出电压的稳压电路固定输出电压的稳压电路第十章 直流电源(10-21) 当同时需要正负电压输出时,同时选择W78xx和W79xx两个稳压器按下图接线即可. 具有正负两路输出电压的稳压电路具有正

14、负两路输出电压的稳压电路C1C2+Uo123123W79W78-Uo220v 44v C0C2C1第十章 直流电源(10-22)三、三端集成稳压器的扩展方法三、三端集成稳压器的扩展方法123W78UoUzRII1UIUo1 提高输出电压的方法提高输出电压的方法接法接法 当所需要的输出电压高于集成稳压器标称输出电压时,可采用上图所示升降电路.电阻R1两端电压为稳压器的标称输出电压.稳压电路的输出电压为Uo=Uo+Uz第十章 直流电源(10-23)2 输出电压可调的稳压电路输出电压可调的稳压电路12W783CUoUoUIUoR1RLR2R3输出电压可调的稳压电路输出电压可调的稳压电路调节范围调节范

15、围OOURRRRU1321maxOOURRRRRU21321min第十章 直流电源(10-24)UoUI12W783DR1RLTC1R2210IEIDICIDILII在三极管发射结压降与二极管正向压降相等的情况下在三极管发射结压降与二极管正向压降相等的情况下,有有 在忽略三极管基极电流和三端稳压器公共端电流情况在忽略三极管基极电流和三端稳压器公共端电流情况下下,可得稳压电源输出电流为可得稳压电源输出电流为:21RIRIDE所以所以DEIRRI12DDEDCLIRRIIIII)1 (12第十章 直流电源(10-25)( (一一) )换能电路结构和工作原理换能电路结构和工作原理( (二二) )串联

16、开关型稳压电路串联开关型稳压电路第十章 直流电源(10-26)( (一一) )无双频变压器开关电源的结构无双频变压器开关电源的结构( (三三) )无双频变压器开关电源的特点无双频变压器开关电源的特点( (二二) )直流变压器的工作原理直流变压器的工作原理第十章 直流电源(10-27)( (一一) )无双频变压器开关电源的结构无双频变压器开关电源的结构直流直流输出输出电网电网滤波滤波 输入输入整流滤波整流滤波 直流直流交换器交换器 输出输出整流滤波整流滤波直流直流市电市电辅助辅助电源电源辅助辅助电源电源保护保护电路电路无工频变压器开关电源框图无工频变压器开关电源框图第十章 直流电源(10-28)

17、( (二二) )直流变压器的工作原理直流变压器的工作原理iCBiBNBNPNsuoUIR1R2RLA1)1)自激式直流变换器自激式直流变换器ucuBttT电路图电路图波形图波形图第十章 直流电源(10-29)2)2)他激式直流变换器他激式直流变换器电路图电路图UIui1ui2uoN2N1T1RRT2波形图波形图ttttttui1ui2uA1/2uIiC1iC2uAB第十章 直流电源(10-30)( (三三) )无双频变压器开关电源的特点无双频变压器开关电源的特点 无工频变压器开关电源与线性调整式直流稳压电源比无工频变压器开关电源与线性调整式直流稳压电源比较有以下优点较有以下优点: :1.体积小体积小 重量轻重量轻2.功率小功率小 效率高效率高3.不容易出现过压现象不容易出现过压现象4. 容易做成低电压大电流电源容易做成低电压大电流电源 无双频变压器开关电源的缺点是电路复杂无双频变压器开关电源的缺点是电路复杂, ,输出纹波输出纹波较大较大, ,瞬态响应差瞬态响应差第十章 直流电源(10-31)计算机对于交流电源的要求：1、电源电压稳定。2、在计算机工作过程中不允许断电。一一 、交流稳压电源