小功率稳压电源电源a

1、第九章第九章 小功率稳压电源小功率稳压电源 第一节第一节 稳压电源的组成及各部分的作用稳压电源的组成及各部分的作用 第二节第二节 整流电路整流电路 第三节第三节 滤波电路滤波电路 第四节第四节 串联型稳压电路串联型稳压电路 第五节第五节 三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器 本章主要内容：本章主要内容：各部分组成及其作用各部分组成及其作用 第二节第二节 整流电路整流电路 一、半波整流：一、半波整流： 工作原理：工作原理： 输入正半周：二极管导通，输入正半周：二极管导通，输出波形跟随输入波形。输出波形跟随输入波形。 输入负半周：二极管截止，输入负半周：二极管截止，电路无输出电压。电路无输

2、出电压。整流二极管承受反向电压是整流二极管承受反向电压是 Vi2缺点：损失了负半周的信号，整流效率低。缺点：损失了负半周的信号，整流效率低。 半波整流电路的性能指标半波整流电路的性能指标 效值，代入可得是变压器次级的电压有在半波整流时，有：2220200sin2)(21VtttVtdVVOO（1）整流输出电压）整流输出电压VO 220245. 02sin221VVVttdVVOO其结果为：）（ 如果考虑二极管的正向电阻、变压器的次级内阻等实际如果考虑二极管的正向电阻、变压器的次级内阻等实际情况，得到的输出电压值会更低。情况，得到的输出电压值会更低。 上式说明：半波整流负上式说明：半波整流负载上

3、得到的直流电压只载上得到的直流电压只有变压器次级电压有效有变压器次级电压有效值的值的45%半波整流电路的性能指标半波整流电路的性能指标 （2）整流输出的脉动系数）整流输出的脉动系数S脉动系数定义为输出电压的基波脉动系数定义为输出电压的基波峰值峰值V01m与输出直流电压与输出直流电压VO的的比，即比，即 其脉动系数为其脉动系数为1.57，说，说明输出电压中脉动的成分明输出电压中脉动的成分很大。很大。 OmVVS0157. 12222220120101VVVVSVVVVOmmOm故此其结果是：的富氏级数求得，可以通过半波输出电压半波整流电路的性能指标半波整流电路的性能指标 （3）整流管的平均整流电

4、流）整流管的平均整流电流 整流二极管允许通过的平均工作整流二极管允许通过的平均工作电流，其值为电流，其值为 优势：电路形式简单，易于制作。优势：电路形式简单，易于制作。缺点：损失了负半周的信号，整流效率低。缺点：损失了负半周的信号，整流效率低。 LOFRVI（4）整流二极管承受反向电压）整流二极管承受反向电压：Vi2二、全波整流：二、全波整流： 工作原理：工作原理： 利用中间抽头变压利用中间抽头变压器和两个二极管，器和两个二极管，获取负半周信号，获取负半周信号，整流效率提高。整流效率提高。整流二极管承受反整流二极管承受反向耐压是向耐压是 缺点缺点： （1）对整流二极管的耐压要求提高。对整流二极

5、管的耐压要求提高。 （2）需要中间抽头变压器。）需要中间抽头变压器。 Vi22全波整流电路的性能指标全波整流电路的性能指标 ： （1）整流输出电压）整流输出电压VO 229 . 022VVVO因此有流电路的两倍，全波整流电路是半波整（2）整流输出的脉动系数）整流输出的脉动系数S 67. 022324324222201VVSVVm脉动系数为：因此基波最大值是，的基波频率为全波整流电路输出电压全波整流电路的性能指标全波整流电路的性能指标 ：（3）整流管的平均整流电流：）整流管的平均整流电流： 缺点缺点： （1）对整流二极管的耐压要求提高。对整流二极管的耐压要求提高。 （2）需要中间抽头变压器。）需

6、要中间抽头变压器。 LOOFRVII221（4）整流二极管承受反向耐压整流二极管承受反向耐压 Vi22三、桥式整流三、桥式整流 工作原理：工作原理： 正半周：正半周：D2、D4导导通，通，D1、D4截止，截止，负载获得电流。负载获得电流。负半周：负半周：D1、D3导导通，通，D2、D4截止。截止。整流二极管承受反整流二极管承受反向耐压是向耐压是 优点：省略中间抽头变压器，降低二极管耐压优点：省略中间抽头变压器，降低二极管耐压缺点缺点：需要整流二极管的数量增加，电路比较复杂。需要整流二极管的数量增加，电路比较复杂。 Vi2三、桥式整流三、桥式整流 （1）整流输出电压）整流输出电压VO 229 .

7、 022VVVO路，因此有工作原理同全波整流电（2）脉动系数）脉动系数S 67. 02232422VVS脉动系数为：（3）整流管的平均整流）整流管的平均整流电流：电流： LOOFRVII221（4）整流二极管承受反向电压）整流二极管承受反向电压 Vi2第三节第三节 滤波电路滤波电路 滤波电路的主要任务是将脉动大的直流电转化为较为平滤波电路的主要任务是将脉动大的直流电转化为较为平滑的直流电，它主要抑制电路中的交流成分而保留直流成分。滑的直流电，它主要抑制电路中的交流成分而保留直流成分。利用电容两端电压不能突变和电感两端的电流不能突变，使利用电容两端电压不能突变和电感两端的电流不能突变，使输出波形

8、变得平滑。在滤波电路的形式上有电容滤波、电感输出波形变得平滑。在滤波电路的形式上有电容滤波、电感滤波、滤波、RC-型滤波、型滤波、LC-型滤波型滤波 桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路 一、空载分析：一、空载分析： 空载时，接入交流电后，在一空载时，接入交流电后，在一个周期的正负半周，四个二极个周期的正负半周，四个二极管分别导通，电容被充电到交管分别导通，电容被充电到交流电的最大值，由于二极管的流电的最大值，由于二极管的反向电阻很大，电容几乎无放反向电阻很大，电容几乎无放电回路，故，输出电压为电回路，故，输出电压为22V桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路二、带载分析二、带载分析 U

9、2的正半周，电容被充电，的正半周，电容被充电，电压达到最大值后，通过电压达到最大值后，通过负载放电，负载放电，UO下降，一直下降，一直持续到下一个持续到下一个U2上升到和上升到和电容电压相等之后再次充电容电压相等之后再次充电。电。 三、结论：三、结论： （1）输出的直流电压与）输出的直流电压与放电时间常数有关放电时间常数有关 （2）选择整流二极管时）选择整流二极管时要留有一定的余量。要留有一定的余量。 实际工作中往往采用下列经验数实际工作中往往采用下列经验数据选择滤波电容的容量据选择滤波电容的容量 为交流电压的周期式中：）TTCRL253(桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路电容滤波的整流

10、电路，其电容滤波的整流电路，其输出电压在，在电路的内输出电压在，在电路的内阻不太大和放电时间常数阻不太大和放电时间常数满足上关系的条件下，负满足上关系的条件下，负载电压和载电压和V2的关系为：的关系为： 电容滤波电路的特点：电容滤波电路的特点： 2)2 . 11 . 1 (VVLR 电感滤波电路电感滤波电路 利用电感器件的贮能作用，利用电感器件的贮能作用，减小输出电压的脉动而得到较为减小输出电压的脉动而得到较为平滑的直流。平滑的直流。 当忽略电感上的直流压降时，当忽略电感上的直流压降时，负载上得倒的电压和无电感时相负载上得倒的电压和无电感时相同，即同，即0.9V2。 由于电感得直流电阻可以由于

11、电感得直流电阻可以作得很小，所以作得很小，所以LC滤波电路的滤波电路的内阻比电容滤波要小，输出特性内阻比电容滤波要小，输出特性较为平坦，它适用于负载电流变较为平坦，它适用于负载电流变化较大的场合。化较大的场合。 其他类型的滤波电路其他类型的滤波电路 为了进一步提高滤波效果和输出电压，可以在为了进一步提高滤波效果和输出电压，可以在RC或或LC滤波电路的输入端在加一个电容，这两种类型的电路通称为滤波电路的输入端在加一个电容，这两种类型的电路通称为型滤波电路。型滤波电路。 由于电阻由于电阻R的存在，会使输出直流电压降低，为了得到的存在，会使输出直流电压降低，为了得到同样的输出电压，就必须提高变压器次

12、级的输出幅度。同样的输出电压，就必须提高变压器次级的输出幅度。 第四节串联型稳压电路第四节串联型稳压电路 电路组成与工作原理电路组成与工作原理 串联型稳压电路由调串联型稳压电路由调整元件、基准电压、取样整元件、基准电压、取样网络、比较放大环节以及网络、比较放大环节以及过载保护、辅助电源等环过载保护、辅助电源等环节构成。从稳压电路的主节构成。从稳压电路的主回路来看，起调整电压作回路来看，起调整电压作用的半导体三极管与负载用的半导体三极管与负载相串联，故把这种相识的相串联，故把这种相识的电路称为串联型稳压电路。电路称为串联型稳压电路。调整元件一般选用低频大功率管，以射极输出器的形式组成调整元件一般

13、选用低频大功率管，以射极输出器的形式组成电路，负载电阻作为射极电阻，以整流滤波后的输出电压为电路，负载电阻作为射极电阻，以整流滤波后的输出电压为电源。取样网络由电阻分压构成。基准电压由稳压管提供。电源。取样网络由电阻分压构成。基准电压由稳压管提供。 二、工作原理二、工作原理 指标估算指标估算 一、输出电压一、输出电压VO及其可调节范围及其可调节范围 ZBEBObabBVVVTVRRRV2222：和稳压管组成的回路有而从由分压关系有：随之而改变。的阻值，输出电压也将和上式说明：如果改变）（则：即：212222RRVVRRRVVVRRRVVVBEZbbaOBEObabBEBZ指标估算指标估算 一、

14、输出电压一、输出电压VO及其可调节及其可调节范围范围 minmax23342334minmaxooBEZWWBEZWVVVVRRRRRVoVVRRRRVo节范围是：至此，输出电压的可调）（值，其大小为：时，输出的电压是最小当电位器调节至最上端）（，其大小为：时，输出电压是最大值当电位器调节至最下端二、对调整管的考虑：二、对调整管的考虑： 由于调整管承担了全部的负载电流，因此，调整管的选择一由于调整管承担了全部的负载电流，因此，调整管的选择一般是低频大功率管，同时还必须考虑以下几项指标：般是低频大功率管，同时还必须考虑以下几项指标：值。等环节消耗的电流总基准电源为取样、比较放大以及，为负载电流最

15、大额定值其中，：、调整管的IIoIIIIIoCCMCMmax1maxmax压。是稳压电源额定输出电最大值，时稳压电路输入电压的是考虑电网电压波动式中：）（大功率损耗为：调整管可承受的最：选观时要求、调整管的minmaxmaxminmaxmaxmaxmaxmax%102oiciiccecCCMCMVVIVVIVPPPPmaxmax3iCEOiCEOVBVVBV因此要求：全部加在调整管上，入的最大电压当负载短路时，输：、调整管的击穿电压提高稳压电路性能的措施提高稳压电路性能的措施 优势：电路简单、输出电压有优势：电路简单、输出电压有一定的稳定度，适合要求不是一定的稳定度，适合要求不是很高的场合。很

16、高的场合。 缺陷：输出电压的稳定度不够缺陷：输出电压的稳定度不够高，温度特性不是很好，可调高，温度特性不是很好，可调节范围不够大。节范围不够大。 1、提高输出电压的稳定度：、提高输出电压的稳定度：对电路的比较放大环节用辅助电源供电，由此克服输入电压波动对比较环对电路的比较放大环节用辅助电源供电，由此克服输入电压波动对比较环节的影响，提高电路的稳定性。节的影响，提高电路的稳定性。 2、提高对温度的稳定性、提高对温度的稳定性 提高稳压电路性能的措施提高稳压电路性能的措施 稳压电路的任务是想电稳压电路的任务是想电路提供稳定的直流电，因此，路提供稳定的直流电，因此，工作电流比较大，温度不可工作电流比较

17、大，温度不可避免的影响电路的性能。除避免的影响电路的性能。除采用差放电路或集成电路作采用差放电路或集成电路作为比较器之外，对基准电压为比较器之外，对基准电压部分选用带温度补偿功能的部分选用带温度补偿功能的器件。器件。 对于调整管，考虑加装对于调整管，考虑加装散热片或者风冷系统。散热片或者风冷系统。2、提高对温度的稳定性、提高对温度的稳定性 第五节第五节 三端集成稳压电路三端集成稳压电路 第五节第五节 三端集成稳压电路三端集成稳压电路集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外

18、围电电路。由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点，在各种电源电路中得到了路简单、体积小、重量轻等显箸优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。普遍的应用。常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。在电子制用中带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。在电子制用中应用较多的是三端固定输出稳压器应用较多的是三端固定输出稳压器 集成稳压器可分为串联调整式、并联调整式和开关式稳压器三大集成稳压器可分为串联调整式、并联调整式和开关式稳压器三大类

19、。如图所示为应用最广泛的串联式集成稳压器内部电路方框图，类。如图所示为应用最广泛的串联式集成稳压器内部电路方框图，其工作原理是：取样电路将输出电压其工作原理是：取样电路将输出电压Uo按比例取出，送入比较放按比例取出，送入比较放大器与基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整管，以使输大器与基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整管，以使输出电压出电压Uo保持稳定。保持稳定。 第五节第五节 三端集成稳压电路三端集成稳压电路 78xx系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V

20、等规格，最等规格，最大输出电流为大输出电流为1.5A。内部含有限流保护、过热保护和过压保。内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。定可靠。78xx系列集成稳压器为三端器件：系列集成稳压器为三端器件：1脚为输入端，脚为输入端，2脚为接地端，脚为接地端，3脚为输出端，使用十分方便。脚为输出端，使用十分方便。 第五节第五节 三端集成稳压电路三端集成稳压电路 为提高输出电压的应为提高输出电压的应用电路。稳压二极管用电路。稳压二极管VD1串接在串接在78xx稳压器稳压器2脚与脚与地之间，可使输出电压

21、地之间，可使输出电压Uo得到一定的提高，输得到一定的提高，输出电压出电压Uo为为78xx稳压器稳压器输出电压与稳压二极管输出电压与稳压二极管VC1稳压值之和。稳压值之和。VD2是输出保护二极管，一是输出保护二极管，一旦输出电压低于旦输出电压低于VD1稳压稳压值时，值时，VD2导通，将输出导通，将输出电流旁路，保护电流旁路，保护7800稳稳压器输出级不被损坏。压器输出级不被损坏。 第五节第五节 三端集成稳压电路三端集成稳压电路 本图为输出电压可在本图为输出电压可在一定范围内调节的应用电一定范围内调节的应用电路。路。由于由于R1、RP电阻网络的作电阻网络的作用，使得输出电压被提高，用，使得输出电压被提高，提高的幅度取决于提高的幅度取决于RP与与R1的比值。调节电位器的比值。调节电位器RP，即可一定范围内调节输出即可一定范围内调节输出电压。当电压。当RP=0时，输出电时，输出电压压Uo等于等于78xx稳压器输出稳压器输出电压；当电压；当RP逐步增大时，逐步增大时，Uo也随之逐步提高。也随之逐步提高。 第五节第五节 三端集成稳压电路三端集成稳压电路 下图为扩大输出电流的应用电路。下图为扩大输出电流的应用电路。VT2为外接扩流率管，为外接扩流率管，VT1为推动管，二者为达林顿连接。为推动管，二者为达林顿连接。R1为偏置电阻。该电路最为偏置电阻。该电路