直流稳压电源78846学习教案

1、会计学1第一页，共80页。第1页/共80页第二页，共80页。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo第2页/共80页第三页，共80页。第3页/共80页第四页，共80页。第4页/共80页第五页，共80页。a.单相单相(dn xin)半波半波整流电路整流电路二极管导通，二极管导通，uo=u2u1u2aTbDRLuo二极管截止二极管截止(jizh), uo=0+io+当当u2 0 时时:当当u20 时时D1,D4导通导通D2,D3截止截止电流电流(dinli)通路通路:a D1RLD4bu

2、21.1 的电解电容。的电解电容。2U2第29页/共80页第三十页，共80页。电路结构电路结构: 在桥式整流电路与负载在桥式整流电路与负载(fzi)间串入一电感间串入一电感L就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo二、电感滤波二、电感滤波(lb)电电路路第30页/共80页第三十一页，共80页。电感电感(din n)滤滤波原理波原理对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。 因此，在输出端得到因此，在输出端得到(d do)比较平滑的直流电压。比较平滑的直流电压。Uo(AV)0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出当忽略

3、电感线圈的直流电阻时，输出(shch)(shch)平均电压平均电压: :u2u1RLLuo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上上第31页/共80页第三十二页，共80页。三、其他形式三、其他形式(xngsh)的滤波电的滤波电路路改善滤波改善滤波(lb)特性的方法：采取多级滤波特性的方法：采取多级滤波(lb)。如。如：L-C 型滤波电路：在电感型滤波电路：在电感(din n)滤波后面再接一电容。滤波后面再接一电容。RC 型滤波电路：型滤波电路：在电容滤波后再接一级在电容滤波后再接一级RC滤波滤波电路。电路。 性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤

4、波相似。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。LC 型滤波电路：型滤波电路：在电容滤波后面再接在电容滤波后面再接L-C 型型滤波滤波电路。电路。第32页/共80页第三十三页，共80页。. . RC RC 型型滤波器滤波器改善滤波改善滤波(lb)特性的方法：采取多级滤特性的方法：采取多级滤波波(lb)uoRu2u1C1C2uo1 RLRC 型型滤波器滤波器第33页/共80页第三十四页，共80页。、 L-C L-C 型滤波型滤波(lb)(lb)电电路路u2u1LuoCRLuo1设设uo1的直流分量为的直流分量为U O，交流，交流(jioli)分量的基波分量的基波的幅值为的幅值为U O1m，：

5、，：29 . 0 UUUoo67.0SmoCLLCLmoUXRXXRU11)j/(j)j/(第34页/共80页第三十五页，共80页。、LC LC 型滤波型滤波(lb)(lb)电路电路u2u1LuoC2RLuo1C1显然，显然， LC 型滤波电路输出电压型滤波电路输出电压(diny)的脉动的脉动系数比只有系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了滤波时，提高了输出电压输出电压(diny)。请自行分析请自行分析LC 型滤波电路的输出型滤波电路的输出电压和脉动系数等基本参数。电压和脉动系数等

6、基本参数。第35页/共80页第三十六页，共80页。倍压整流倍压整流(zhngli)(zhngli)电路电路 利用滤波电容的充放电作用，将多个电容和二极管组利用滤波电容的充放电作用，将多个电容和二极管组合可获得倍数合可获得倍数(bish)于变压器附边电压的输出电压。于变压器附边电压的输出电压。u2的正半周时：的正半周时：D1导通，导通，D2截止，理想情况下，电截止，理想情况下，电容容(dinrng)C1的电压：的电压：21CU2U u2的负半周时：的负半周时：D2导通，导通，D1截止，理想情况下，电容截止，理想情况下，电容C2的电压：的电压：21C22CU22UUU 输出端的输出端的电压：电压：

7、22COU22UU 即二倍压电即二倍压电压。压。第36页/共80页第三十七页，共80页。+22U2、多倍压整流、多倍压整流(zhngli)电路电路+222Uu2的第一个正半周：的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，构成回路，C1充电到：充电到：22Uu2的第一个负半周：的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，构成回路，C2充电到：充电到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6第37页/共80页第三十八页，共80页。+22U+222U+222U+222U+222U+222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：的第二个

8、正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成回构成回路，路， C1补充电荷，补充电荷，C3充电到：充电到：222Uu2的第二个负半周：的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1构构成回路，成回路， C2补充电荷，补充电荷， C4充电到：充电到：222U把电容接在相应把电容接在相应(xingyng)电容组的两电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。端，即可获得所需的多倍压直流输出。第38页/共80页第三十九页，共80页。稳压稳压(wn y)电路电路 稳压电路的作用稳压电路的作用: :使直流电路在电网波动使直流电路在电网波动、负载变化、温度变化等因素影响、负载变化、温度变化等因素影

9、响(yngxing)(yngxing)下保证输出电压稳定。下保证输出电压稳定。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第39页/共80页第四十页，共80页。稳压电源类型稳压电源类型(lixng)(lixng)以下主要以下主要(zhyo)讨讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。稳压二极管稳压二极管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性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) )电路电路(dinl)最简单最简单，但是带负载能力，但是带负载能力差，一般只提供基差，一般只提供基准电压，不作为电

10、准电压，不作为电源使用。源使用。效率较高，目前效率较高，目前用的也比较多，用的也比较多，但因学时有限，但因学时有限，这里不做介绍。这里不做介绍。第40页/共80页第四十一页，共80页。(1)稳压稳压(wn y)系数系数 S（越（越小越好）小越好） 稳压系数稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影响反映电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时，输出。定义为当负载固定时，输出(shch)电压的相对变电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。化量与输入电压的相对变化量之比。OIOIUUSUU(2)输出电阻输出电阻Ro （越小越好）（越小越好） 输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响输

11、出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响(yngxing)。定义为当输入电压固定时输出电压变化量。定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。电路的内阻。第41页/共80页第四十二页，共80页。220VRL+-UORDZ+-UIIZIoIRuiIZminIZmax稳压管稳压电路具有稳压管稳压电路具有(jyu)电路简电路简单、元件数量少等优点，应用较为单、元件数量少等优点，应用较为广泛。适用于负载电流小、负载电广泛。适用于负载电流小、负载电压不变的场合。压不变的场合。稳压稳压(wn y)(wn y)

12、管稳压管稳压(wn (wn y)y)电路电路第42页/共80页第四十三页，共80页。从稳压管的特性可知，在电从稳压管的特性可知，在电路路(dinl)中若能使稳压管中若能使稳压管始终工作在稳压区内，即：始终工作在稳压区内，即：使稳压管的电流使稳压管的电流IZ满足条件满足条件： IZmin IZ IZmax,则输则输出电压出电压UO基本上保持不变基本上保持不变，约为，约为UZ。uiIZminIZmax 所以稳压二极管的稳压作用是利用所以稳压二极管的稳压作用是利用(lyng)稳稳压管中电流的调节实现稳压目的。电路中压管中电流的调节实现稳压目的。电路中R必不可必不可少，其作用是限流和电压、电流补偿。少

13、，其作用是限流和电压、电流补偿。第43页/共80页第四十四页，共80页。220VRL+-UORDZ+-UIIZIZIR 通过对电路通过对电路(dinl)分析容易得到关系式：分析容易得到关系式：ORIUUU OZRIII 1 1、稳压管稳压电路、稳压管稳压电路(dinl)(dinl)的工作原理的工作原理当电网电压当电网电压(diny)变化时：变化时： RRZOIUIIUU OU以上过程是利用以上过程是利用 关系中，使关系中，使 ，从而实现，从而实现UO的稳定。的稳定。ORIUUU IRUU 第44页/共80页第四十五页，共80页。当负载当负载(fzi)发生变化时：发生变化时：不不变变不不变变OR

14、OZRZOLUIIIIIUR ROII220VRL+-UORDZ+-UIIZIoIR以上过程是利用以上过程是利用 关系中，使关系中，使 ，使，使IR基本不变而实现基本不变而实现UO的稳定。的稳定。OZII OZRIII 第45页/共80页第四十六页，共80页。2 2、稳压、稳压(wn y)(wn y)管稳压管稳压(wn y)(wn y)电路的性能指标电路的性能指标 稳压管稳压电路的性能指标主要有稳压系数稳压管稳压电路的性能指标主要有稳压系数SrSr、输出、输出电阻电阻RORO、电压调整率、电流调整率、最大纹波电压、温度、电压调整率、电流调整率、最大纹波电压、温度系数等。主要了解系数等。主要了解

15、(lioji)(lioji)前两个。前两个。Sr定义为：在负载固定时稳压电路输出电压相对定义为：在负载固定时稳压电路输出电压相对(xingdu)变化量与输入电压相对变化量与输入电压相对(xingdu)变化量之比。变化量之比。常数常数 LRIIOOUUUUS Sr反映电网波动对输出电压的影响，其值越小说明反映电网波动对输出电压的影响，其值越小说明稳压性能越好。稳压性能越好。第46页/共80页第四十七页，共80页。RO定义为：在输入定义为：在输入(shr)电压固定时，稳压电路输电压固定时，稳压电路输出电压变化量与输出电流变化量之比。出电压变化量与输出电流变化量之比。常数常数 IUOOOIUR RO

16、反映负载波动对稳压电路反映负载波动对稳压电路(dinl)的影响，其值越的影响，其值越小说明稳压电路小说明稳压电路(dinl)带负载能力越强。带负载能力越强。 在只考虑变化量条件下，稳压管稳压电路在只考虑变化量条件下，稳压管稳压电路(dinl)可等效为如图形式，可等效为如图形式，rz为稳压管的动态电阻为稳压管的动态电阻。+-UIUO+-IZIODZRLR限流电阻限流电阻IR+-UIUO+-RLRrz第47页/共80页第四十八页，共80页。脉动脉动(midng)系数系数Sr： Sr=(UO/UI)(UI/UO) +-UIUO+-RLRrz输出电阻输出电阻RO：RO=R/rzrzzzLzLzIOrR

17、rR/rRR/rUU (R rz)OIzzUUrRr (R rz)另外，用电网电压另外，用电网电压(diny)波动波动10%时时UO的变化量的变化量UO作为衡量指标，称为电压作为衡量指标，称为电压(diny)调整率。调整率。用用IO从从0变到额定值时，变到额定值时，UO的变化量作为衡量指标的变化量作为衡量指标，称为电流，称为电流(dinli)调整率。调整率。第48页/共80页第四十九页，共80页。稳压稳压(wn y)(wn y)管稳压管稳压(wn y)(wn y)电路的参数选择电路的参数选择 首先首先(shuxin)应确定输出电压应确定输出电压UO，输出电流范，输出电流范围围Iomin、 Io

18、max（或（或RLmax、 RLmin），输入电压），输入电压UI波动范围（一般为波动范围（一般为10%）等，据此选择整流、滤）等，据此选择整流、滤波、稳压元件参数。波、稳压元件参数。（1）UI的选择的选择(xunz)根据经验，一般选择根据经验，一般选择UI=（23）UO确定确定Ii：该电流的选择原则为：该电流的选择原则为Ii Iomax。第49页/共80页第五十页，共80页。（2）稳压管的选择）稳压管的选择(xunz)UZ=UOIZMIZ Iomax IominIZM Iomax +IZ（3）限流电阻）限流电阻(dinz)的选择的选择由由ORZZIRIIIRUUI 得得ZLminZZImin

19、IRURUU LminZZZIminmax/RUIUUR ZMLmaxZZImaxIRURUU LmaxZZMZImaxmin/RUIUUR max2RmaxRRIP 限流电阻限流电阻(dinz)的功率：的功率：（空载时）（空载时）第50页/共80页第五十一页，共80页。 输出电流小，输出电压不可输出电流小，输出电压不可(bk)调节；调节；结构简单、方便结构简单、方便(fngbin)，使用元件少；，使用元件少；适用于适用于IO较小，较小，UO不变的场合，如不变的场合，如作电压作电压(diny)基准。基准。稳压管稳压电路的特点：稳压管稳压电路的特点：第51页/共80页第五十二页，共80页。串联型

20、稳压串联型稳压(wn y)(wn y)电路电路 为克服稳压管稳压电路输出电流较小为克服稳压管稳压电路输出电流较小,输出电压不可调的缺点。引入串联输出电压不可调的缺点。引入串联(chunlin)型稳压电路。型稳压电路。 串联串联(chunlin)型稳压电路以稳压型稳压电路以稳压管稳压电路为基础管稳压电路为基础,利用晶体管的电利用晶体管的电流放大作用增大负载电流流放大作用增大负载电流,并在电路并在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳中引入深度电压负反馈使输出电压稳定定,通过改变网络参数使输出电压可通过改变网络参数使输出电压可调调.第52页/共80页第五十三页，共80页。+-UIUO+-IODZRL

21、R+-UIUO+-ILDZRLRILIL=(1+ ) ) IL 调整调整(tiozhng)管管T在稳压管后增加在稳压管后增加(zngji)一级共集放大电路。稳压一级共集放大电路。稳压原理：原理：UIUEUBEIBUOIE（UBE=UB-UE）当电网电压当电网电压(diny)波动时：波动时：当负载变化时：当负载变化时：RLUEUBEIBUOIE（UBE=UB-UE）T通过对电流的调整实现通过对电流的调整实现UO的稳定，故称的稳定，故称T为为调整管。调整管。一一. 串联式直流稳压电路的基本形式串联式直流稳压电路的基本形式第53页/共80页第五十四页，共80页。TUORL+UZUIiRiZiL串联式

22、直流稳压电路的基本形式串联式直流稳压电路的基本形式两个两个(lin )主要缺主要缺点：点：(1) 稳压效果稳压效果(xiogu)不好。不好。Uo=UZ UBE(2) 输出电压输出电压(diny)不可调。不可调。改进的方法：改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反馈在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。的放大环节。第54页/共80页第五十五页，共80页。UO+UI+-ILDZRLRR3+-R1R2R2R2TA利用同相比例电路稳定利用同相比例电路稳定(wndng)输出电压，并用输出电压，并用电位器调节比例系数，射电位器调节比例系数，射随器的作用是放大输出电随器的作用是放大输出电流。流。UO由同比放

23、大器决由同比放大器决定：定：12O23(1)ZRRUURR稳压稳压(wn y)原理原理：UOUNUBUOUOUNUBUO输出电压输出电压(diny)的调节的调节范围：范围：123Omin23ZRRRUURR123Omax3ZRRRUUR第55页/共80页第五十六页，共80页。一般可以将串联式稳压电路分成由基准电压、比较放一般可以将串联式稳压电路分成由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分大、取样电路和调整元件四部分(b fen)组成。组成。T+_UIUO比较放大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元调整元件件+第56页/共80页第五十七页，共80页。T+_UIUO比较放

24、大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元调整元件件+调整元件调整元件T：与负载串联，通过全部负载电流。可以：与负载串联，通过全部负载电流。可以(ky)是单个功率管，复合管或用几个功率管是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。并联。比较放大比较放大(fngd)器：可以是单管放大器：可以是单管放大(fngd)电路，差电路，差动放大动放大(fngd)电路，集成运算放大电路，集成运算放大(fngd)器。器。基准电压：可由稳压基准电压：可由稳压(wn y)管稳压管稳压(wn y)电路组成。取样电路组成。取样电路取出输出电压电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。的一部分和基准电压

25、相比较。第57页/共80页第五十八页，共80页。T+_UIUO比较放大比较放大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+ 因调整管与负载接成射极输出因调整管与负载接成射极输出(shch)器形器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。反馈式稳压电路。第58页/共80页第五十九页，共80页。1 1）稳压）稳压(wn y)(wn y)原原理理UoUB2UBE2( = UB2-UZ）UC2Uo当当 UI 增加或输出电流增加或输出电流(dinli)减小使减小使 Uo升高时升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+

26、_UIUB2第59页/共80页第六十页，共80页。2）输出）输出(shch)电压的确定和调节范围电压的确定和调节范围Z2WW21OURRRRRU R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2Z2WW21minOURRRRRU Z2W21maxOURRRRU 第60页/共80页第六十一页，共80页。3）影响稳压）影响稳压(wn y)特性的主要因素特性的主要因素 2. 流过稳压流过稳压(wn y)管的电压随管的电压随 UI 波动，使波动，使UZ 不稳定不稳定，降低了稳压，降低了稳压(wn y)精度。精度。1. 电路对电网电压电路对电网电压(diny)的波动抑制能力较差的波动

27、抑制能力较差。例：。例：UIVC2 Uo R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB23. 温度变化时，温度变化时，T2组成的放大电路产生零点漂组成的放大电路产生零点漂移时，输出电压的稳定度变差。移时，输出电压的稳定度变差。第61页/共80页第六十二页，共80页。4）改进）改进(gijn)措施措施 1. 选用差动放大器或运放构成的放大器代替选用差动放大器或运放构成的放大器代替T2管构成的管构成的放大器，可以放大器，可以(ky)解决零点漂移的问题。解决零点漂移的问题。调整管为核心元件，与选用一般大功率管的原则调整管为核心元件，与选用一般大功率管的原则(yunz)相相同，应

28、考虑其极限参数同，应考虑其极限参数ICM 、U(BR)CEO 、 PCM220VRL+-Uo-+ATRDZR1RwR2第62页/共80页第六十三页，共80页。2.采用辅助电源采用辅助电源(比较放大部分的电源比较放大部分的电源)。3.用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。4.4. 调整管采用复合三极管以扩大输出电流调整管采用复合三极管以扩大输出电流(dinli)的范的范围。围。串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路UITR1R2UFRLUo AV+-RWRUZ第63页/共80页第六十四页，共80页。随着半导体工艺的发展，现在已生产随着半导体工艺的发展，现在已生

29、产(shngchn)并广并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输用灵活，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，故称之为三端集成稳压器。入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。本节主要介绍常用的本节主要介绍常用的W7800系列三端集成稳压器，其系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。内部也是串联型晶体管稳压电路。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率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

30、环节。管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。固定式集成固定式集成(j chn)稳压电源稳压电源第64页/共80页第六十五页，共80页。第65页/共80页第六十六页，共80页。1端端: 输入端输入端2端端: 公共公共(gnggng)端端3端端: 输出端输出端W7800系列系列(xli)稳压器外形稳压器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 输入输入(shr)端端3端端: 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形123第66页/共80页第六十七页，共80页。注：型号后注：型号后XX两位数字两位数字(shz)代表输出电压代表输出电压值值输出电压输出电压(diny)额定电压额定电压(

31、diny)值有值有:5、6、9、12、15、18、 24 V等等 。三端三端(sn dun)集成集成稳压器稳压器固定式固定式可调可调式式正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX固定式集成稳压电源的分类固定式集成稳压电源的分类第67页/共80页第六十八页，共80页。W7800W7800集成稳压器内部电路组成集成稳压器内部电路组成(z chn)(z chn)框图框图 第68页/共80页第六十九页，共80页。第69页/共80页第七十页，共80页。 1、输出为固定、输出为固定(gdng)电压的电电压的电路路应用应用(yngyng)电电路路输出输出(shch)为固定正压时的接法如图所为固定正压时的接

32、法如图所示。示。注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图CoW7800CIUI+_Uo1320.11 F1F第70页/共80页第七十一页，共80页。输出正负输出正负(zhn f)电压的电路电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+ _UO132+ _CIW79XX13COCO2UO第71页/共80页第七十二页，共80页。COW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX : 为为W78XX固定固定(gdng)输出电压输出电压 UO = UXX + UZ提高输出提高