模电第8讲整流稳压电源

1、8.1.2 单相整流电路单相整流电路8.1.3 滤波电路滤波电路8.1.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成8.1.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成一、作用一、作用二、基本组成及各部分的作用二、基本组成及各部分的作用Otu220 V50HzOtu单向单向脉动电压脉动电压Otu大小合适的大小合适的交流电压交流电压Otu平滑的平滑的直流电压直流电压Otu稳定的输出稳定的输出直流电压直流电压交交流流电电8.1.2 单相整流电路单相整流电路一、单相半波整流电路一、单相半波整流电路)sin(222tUu O(AV)U245. 0U 2RM2UU D(AV)I利用二极管的单利用二极管的单向导电

2、性构成向导电性构成LO(AV)RUI245. 0 d02)()sin(221ttU 2. 工作原理工作原理1. 电路组成电路组成uO= u2iO= iD1 = iD3 = uO/ RL输入正半周时：输入正半周时：uO= u2iO= iD2 = iD4 = uO/ RL输入负半周时：输入负半周时：二、桥式整流电路二、桥式整流电路3. 工作波形工作波形二、桥式整流电路二、桥式整流电路 续续提高整流效率，提高整流效率，减小输出脉动。减小输出脉动。4. 参数估算与整流二极管选择参数估算与整流二极管选择)(d)sin(21 0 O(AV)ttUU 29 . 0 U LO(AV)O(AV)D(AV)221

3、RUII 2RM2UU L245. 0RU 二、桥式整流电路二、桥式整流电路 续续5. 桥式整流电路的简化画法桥式整流电路的简化画法+uo RL6. 整流桥整流桥 二、桥式整流电路二、桥式整流电路 续续8.1.3 滤波电路滤波电路一、电容滤波电路一、电容滤波电路1. 工作原理工作原理2. 输出电压输出电压2AVO2U U ）（当当 RL = 时：时：当当 RL 为有限值时：为有限值时：2O(AV)229 . 0UUU RC 越大，滤波越好，越大，滤波越好， UO(AV) 越大。越大。估算公式估算公式 UO(AV) 1.2U2一、电容滤波电路续一、电容滤波电路续3. 元件参数选择元件参数选择选整

4、流管应满足：选整流管应满足：2RM2UU IF (2 3) ID(AV) LO(AV)O(AV)D(AV)2121RUII 选滤波电容应满足：选滤波电容应满足：2)53(LTCR 耐压大于耐压大于22U例例8.1.1解：解：单相桥式整流电容滤波如图所示，交流电源频率单相桥式整流电容滤波如图所示，交流电源频率 f = 50 Hz，负载电阻负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压 UO(AV) = 20 V，试求变压器二次电压有效值，并选择，试求变压器二次电压有效值，并选择整流二极管整流二极管及及滤波电容。滤波电容。 V 172 . 1202 . 1O(AV)2 UU A0.

5、2540 20212121LO(AV)O(AV)D(AV) RUIIV 2422RM UU2RM2UU 选二极管应满足：选二极管应满足： IF (2 3) ID(AV) ，且留有裕量。且留有裕量。可选可选2CZ55C( (IF = 1 A，URM = 100 V) )或或 1 A、100 V 的整流桥。的整流桥。(1) 求变压器二次电压有效值求变压器二次电压有效值(2) 选择整流二极管选择整流二极管例例 8.1.1 解续：解续：(3) 选择滤波电容选择滤波电容s 02. 0s 5011 fTs 04. 024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C则得则得可选可选取取 1 000 F

6、、耐压、耐压 50 V 的电解电容。的电解电容。L C1RL+u2 C21. 电感滤波电感滤波RLL+u2 电容滤波适宜负载电流较小、负载电流基本不变的场合。电容滤波适宜负载电流较小、负载电流基本不变的场合。 L 越大，负载电阻越小，越大，负载电阻越小， 滤波效果越好。滤波效果越好。2. 型滤波型滤波负载电流小时可用负载电流小时可用R 代替代替L。二、其它形式的滤波电路二、其它形式的滤波电路UO(AV) 0.9U2适宜大电流、低电压负载。适宜大电流、低电压负载。 滤波效果好。滤波效果好。*讨论讨论 答：正常。答：正常。 当负载开路时，滤波电容放电速度很慢，故输出电当负载开路时，滤波电容放电速度

7、很慢，故输出电 压比较平稳，纹波电压很小；接入负载电阻后，滤波电压比较平稳，纹波电压很小；接入负载电阻后，滤波电 容放电加快，使输出电压波动增大，所以纹波电压较大。容放电加快，使输出电压波动增大，所以纹波电压较大。 因此纹波电压大小的测量，应在额定负载下进行。因此纹波电压大小的测量，应在额定负载下进行。 测量直流稳压电源纹波电压时，发现接入负载和负载测量直流稳压电源纹波电压时，发现接入负载和负载开路测得的纹波电压大小相差很多，这种现象是否正常？开路测得的纹波电压大小相差很多，这种现象是否正常？为什么？为什么？ 1. 了解直流稳压电源的组成及各部分的作用。了解直流稳压电源的组成及各部分的作用。2

8、. 掌握单相整流电路的工作原理和分析方法。掌握单相整流电路的工作原理和分析方法。3. 理解电容滤波电路的特点，掌握单相桥式整流理解电容滤波电路的特点，掌握单相桥式整流 电容滤波电路的分析估算。电容滤波电路的分析估算。主要要求：主要要求：单相桥式整流电容滤波电路的组成与分析估算。单相桥式整流电容滤波电路的组成与分析估算。 重点：重点：8.2.1 稳压电路的主要技术指标稳压电路的主要技术指标8.2.2 串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理8.2.3 三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器8.2线性稳压电路线性稳压电路8.2.4 三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器稳压电路

9、概述稳压电路概述稳压电路概述稳压电路概述作用：作用：在交流电源电压波动或负载变化时稳定输出直流电压。在交流电源电压波动或负载变化时稳定输出直流电压。 类型：类型：按调整管与负载的接法分按调整管与负载的接法分并联型稳压电路并联型稳压电路串联型稳压电路串联型稳压电路按调整管的工作状态分按调整管的工作状态分线性稳压电路线性稳压电路开关稳压电路开关稳压电路线性集成稳压电路分线性集成稳压电路分三端固定输出三端固定输出三端可调输出三端可调输出8.2.1 稳压电路的主要性能指标稳压电路的主要性能指标一、特性指标一、特性指标 二、质量指标二、质量指标 1. 输入电压及其变化范围输入电压及其变化范围2. 输出电

10、压及其可调范围输出电压及其可调范围3. 额定输出电流及过流保护电流额定输出电流及过流保护电流1. 稳压系数稳压系数 Sr稳压系数、电压调整率、电流调整率、稳压系数、电压调整率、电流调整率、输出电阻、温度系数、纹波电压及纹波抑制比输出电阻、温度系数、纹波电压及纹波抑制比00IIOOO/ TIrUUUUS2. 电压调整率电压调整率 SU00IOOO%100/ TIUUUUS或定义为：或定义为：负载电流和温度不变，输入电压变化负载电流和温度不变，输入电压变化 10%时输出电压的变化量。时输出电压的变化量。3. 电流调整率电流调整率 SI 当输入电压和温度不变，输出电流从当输入电压和温度不变，输出电流

11、从0变化到最大时变化到最大时输出电压的相对输出电压的相对变化量。变化量。4. 输出电阻输出电阻 Ro00OOoI TUIUR或定义为：或定义为：恒温且恒温且输入电压不变输入电压不变，负载电流变，负载电流变化化 10%时引起的输出电压变化量时引起的输出电压变化量。00OOI%100)/( TUIUUS二、质量指标二、质量指标 续续5. 温度系数温度系数 ST00OOIO/ UITTUUS6. 纹波电压及纹波抑制比纹波电压及纹波抑制比 Sinp纹波电压：纹波电压：叠加在直流输出电压上的交流电压，叠加在直流输出电压上的交流电压， 通常用有效值或峰值表示。通常用有效值或峰值表示。 其大小与负载电流有关

12、，应在额定输出电流下测。其大小与负载电流有关，应在额定输出电流下测。纹波抑制比纹波抑制比 Sinp：输入纹波电压峰输入纹波电压峰-峰值与输出纹波电压峰峰值与输出纹波电压峰-峰峰 值值 之比的分贝值。之比的分贝值。)dB(lg20oppippinpUUS 二、质量指标二、质量指标 续续8+Uo +UI RLV1+ UCE 8.2.2 串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理+UI 取取样样电电路路调整管调整管比较放比较放大电路大电路基准电压基准电压UZUF 一、电路组成、各部分的作用和稳压工作原理一、电路组成、各部分的作用和稳压工作原理 自动调节自动调节UCE ，使输出电压稳定。，使输出

13、电压稳定。 电路引入了深度负反馈，所以运放工作于放大状态。电路引入了深度负反馈，所以运放工作于放大状态。8+Uo +UI RLV1+ UCE +UI 取取样样电电路路调整管调整管比较放比较放大电路大电路基准电压基准电压UZUF一、电路组成、各部分的作用和稳压工作原理一、电路组成、各部分的作用和稳压工作原理 自动调节自动调节UCE ，使输出电压稳定。，使输出电压稳定。电路引入了深度负反馈，所以运放工作于放大状态。电路引入了深度负反馈，所以运放工作于放大状态。8.2.2 串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理 二、输出电压的计算二、输出电压的计算8+Uo +UI R 2RLR 1R1UF

14、UZR2RPZp212OFURRRRUU Z2p21OURRRRU Zp2p21minOURRRRRU Z2p21maxOURRRRU 运放输入端虚短运放输入端虚短8.2.3 三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器CW7800 系列系列( (正电源正电源) )CW7900 系列系列( (负电源负电源) )5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V一、型号及其性能一、型号及其性能输出电流：输出电流：78L / 79L 输出电流输出电流 100 mA78M / 79M 输出电流输出电流 500 mA78 / 79 输出电流输出电流 1.5 A输出电压：输出电压

15、：例如：例如：CW7812CW78M18CW79L05输出输出12 V，最大电流，最大电流 1.5 A输出输出18 V，最大电流，最大电流 0.5 A输出输出 5 V，最大电流，最大电流 0.1 A二、外形、管脚排列与符号二、外形、管脚排列与符号塑塑料料封封装装金金属属封封装装312CW7800312CW7900123塑料封装塑料封装时的符号时的符号外外形形三、内部电路组成框图三、内部电路组成框图四、基本应用电路四、基本应用电路n C1 抵消输入长接线的电感效应，防止自激。抵消输入长接线的电感效应，防止自激。n C2、C3 改善负载的瞬态响应，消除高频噪声；消振。改善负载的瞬态响应，消除高频噪

16、声；消振。n V 防止输入端短路时防止输入端短路时 C3 反向放电损坏稳压器。反向放电损坏稳压器。UI Uo 2.5 3Vn Uo= 12V五、其它应用电路五、其它应用电路n 提高输出电压电路提高输出电压电路R1取值通常应保证：取值通常应保证：Q115IRUI 静态电流静态电流 IQ 为为5 8 mA2Q1O)(RIIUU 2Q1)(RIRUU URR)1(12特点：特点： UO U ； 当输入电压变化时，当输入电压变化时，IQ也变化，因此稳压精度差。也变化，因此稳压精度差。四、其它应用电路四、其它应用电路 续续n 输出正、负电压的电路输出正、负电压的电路四、其它应用电路四、其它应用电路 续续

17、n 恒流源电路恒流源电路 Q23OIRUI A5 . 0 RU23 金属封装金属封装电路中电路中R取值应保证：取值应保证：Q231IRUI 1I*讨论讨论试设计一个直流稳压电源：试设计一个直流稳压电源：给定负载给定负载100 ，要求输出直流电压，要求输出直流电压9V。8.2.4 三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器一、典型产品一、典型产品CW117/217/317系列系列( (正电源正电源) )CW137/237/337系列系列( (负电源负电源) )n工作温度工作温度CW117( (137) ) - -55 150 CCW217( (237) ) - -25 150 CCW317(

18、(337) ) 0 125 Cn 基准电压基准电压1.25 Vn 输出电流输出电流L 型型 输出电流输出电流 100 mAM 型型 输出电流输出电流 500 mA未标未标L或或M 型型 输出电流输出电流 1.5A二、管脚排列与符号二、管脚排列与符号CW117231CW137123符符号号塑塑料料封封装装三、内部结构与工作特点三、内部结构与工作特点n 输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端电流非常小；输入电流几乎全部流到输出端，流到公共端电流非常小； 静态电流均流至输出端，因此未引出接地端。静态电流均流至输出端，因此未引出接地端。n 当当UI=240V时，均有时，均有 U21=1.25V n 电

19、压调整端电流电压调整端电流 IREF =50 A ,非常小且很稳定，不受输入电非常小且很稳定，不受输入电 压影响。压影响。四、基本应用四、基本应用V1 防止输入端短路时防止输入端短路时C4 放电损坏稳压器放电损坏稳压器V2 防止输防止输出端短路出端短路时时C2 通过通过调整端放调整端放电损坏稳电损坏稳压器压器注意：注意： 静态电流静态电流 IQ( (约可达约可达10 mA) )从输出端流出，在从输出端流出，在RL 开路时需开路时需流过流过 R1，因此为保证电路正常工作，必须正确选择阻值：，因此为保证电路正常工作，必须正确选择阻值： R1 = UREF/ IQ =1.25V/10mA= 125

20、可取标称值可取标称值120 。 若负载固定，若负载固定， R1也可取大些，但要保证也可取大些，但要保证 I+ IO 10mA 。U31=240VU21=1.25V 应用举例应用举例1由于由于UREF = 1.25 V,I REF 50 A,2REF1REFREFO)(RIRUUU 故故)/1(25. 112ORRU 当当R2 = 0 2.2 k 时，时， UO = 1.25 24 V应用举例应用举例2: 030 V 连续可调电路连续可调电路UA = 1.25 V当当 R2 = 0 时，时，UO= 0 V;当当 R2 = 3k 时，时，V25.31O U1212O/25. 125. 1)/1(

21、25. 1RRRRU 应用举例应用举例2*讨论讨论实际使用集成稳压器时，应注意哪些问题？实际使用集成稳压器时，应注意哪些问题？ 讨论小结讨论小结（1）集成稳压器的型号及其引脚的排列，不能错。特别是输入）集成稳压器的型号及其引脚的排列，不能错。特别是输入 端和输出端不能接反，否则接通电源后会损坏。端和输出端不能接反，否则接通电源后会损坏。（2）负载电阻不能过小，即负载电流必须小于器件额定电流。）负载电阻不能过小，即负载电流必须小于器件额定电流。（3）管耗较大时，器件应加装适当的散热器。管耗较大时，器件应加装适当的散热器。塑料封装管加散塑料封装管加散 热器后最大功率为热器后最大功率为10W，金属封

22、装管加散热器后最大功率，金属封装管加散热器后最大功率 为为20W。（4）集成稳压器的输入、输出电压之差不能太小，一般要求该集成稳压器的输入、输出电压之差不能太小，一般要求该 压差大于压差大于2.53V，否则会影响稳压性能，但压差过大会使否则会影响稳压性能，但压差过大会使 稳压器功耗增大。稳压器功耗增大。（5）稳压器输出端接有大容量负载电容时，应在稳压器输入、）稳压器输出端接有大容量负载电容时，应在稳压器输入、 输出端之间接保护二极管。输出端之间接保护二极管。（6）稳压器）稳压器GND端不能开路端不能开路,否则使否则使UO UI ,可能损坏负载电路。可能损坏负载电路。1.理解稳压电路的主要技术指

23、标。理解稳压电路的主要技术指标。2.理解串联型稳压电路的组成、工作原理和分析计算；理解串联型稳压电路的组成、工作原理和分析计算； 掌握三端集成稳压器的应用。掌握三端集成稳压器的应用。主要要求：主要要求： 串联型稳压电路的组成和输出电压的估算；串联型稳压电路的组成和输出电压的估算； 集成三端稳压器的型号与典型应用。集成三端稳压器的型号与典型应用。重点：重点：8.3.1 开关稳压电路的特点及类型开关稳压电路的特点及类型8.3.2 开关稳压电路的工作原理开关稳压电路的工作原理*8.3.3 集成开关稳压器及其应用实例集成开关稳压器及其应用实例8.3开关稳压电路开关稳压电路8.3.1 开关稳压电路的特点及类型开关稳压电路的特点及类型n 线性稳压电路的缺点：线性稳压电路的缺点：调整管管耗大调整管管耗大电源效率低电源效率低( (一般不超过一般不超过50%) )n 开关稳压电路的优点：开关稳压电路的优点： 效率高效率高( (80% 90%) )体积小、重量轻体积小、重量轻稳压范围宽稳压范围宽对电网要求不高对电网要求不高n 改进思路：改进思路：使调整管开关工作使调整管开关工作截止截止( (电流小电流小) ) 饱和饱和( (管压降小管压降小) )，减小管耗，减小管耗适用场合：适用场合： 输出电压调节范围小、输出电流变化输出电压调节范围小、输出