维修电工第三章3.1直流稳压电源课件

1、 直流稳压电源 主讲：袁占舵一般环境下机床常用工作区安全照明电压有几种？说出三种异步电动机调速的方法 24V，36V变极调速、改变转差率调速（变阻调速，变压调速）、变频调速。 请列举出你所知道的五种继电器。时间继电器，中间继电器，电流继电器（欠，过），电压继电器（欠，过，零），速度继电器，热继电器，压力继电器，功率继电器，固态继电器。熔断器的安装与使用有哪些规则答：1、用于安装使用的熔断器应完整无损。2.熔断器安装时应保证熔体与夹头、夹头与夹座接触良好。3.熔断器内要安装合格的熔体。4.更换熔体或熔管时，必须切断电源。5.对RM10系列熔断器，在切断过三次相当于分断能力的电流后，必须更换熔断管

2、。6.熔体熔断后，应分析原因排除故障后，再更换新的熔体。7.熔断器兼作隔离器件使用时，应安装在控制开关的电源进线端。论述万用表的使用及注意事项要点五条1、使用之前调零2、正确接线3、正确选用测量档位4、正确读数5、注意操作安全另外，用完之后，转换开关置于空档或交流电压罪高档。如长期不用，应取出电池。 直流稳压电源7.4 串联开关式稳压电源7.3 集成稳压器7.1 整流滤波电路7.2 稳压电路第7章 直流稳压电源1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;3. 了解集成稳压电路的性能及应用。4.了解开关稳压电源的工作原理。本章要求：7

3、.1 整流滤波电路电源变压器: 将交流电源电压u1变为所需要的交流电 压u2。整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。滤波电路: 将脉动直流电压uR转变为平滑的直流 电压uF。稳压电路: 当电网波动及负载变化时,维持输出Uo的稳定。直流稳压电源的组成和功能交流电源电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL7.1.1 单相整流电路1. 单相半波整流电路o tuo o uDtu1TriDbaiouoDu2RLo t iDio2u2 t3o u2 0 时，D导通uD= 0 。U2 0 ub 0时，D1导通D2截止Ua 0 ub 0

4、时，D2导通D1截止 uo=ua uo=ub输出平均电压 Uo=0.9U2二极管上的平均电流：二极管上承受的最高电压：输出平均电流3 .单相桥式整流电路u2正半周时电流通路 分析 设：+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1 D2共阴极，对应uo的“+”极； D3 D4共阳极，对应uo的“-”极。D1 D3在u2的正半周导通； D2 D4在u2的负半周导通。-+u2负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-iou20 时 a+ b-D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由a+经D1RLD3b-u20 时b(+) a(-)D2,D4导通D1,D3截止电流

5、通路:由b(+)经D2RLD4a(-)输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形uou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-) 输出平均电压Uo输出平均电流 二极管的选择二极管上的平均电流：二极管上的最高反向电压：u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io问题与讨论单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？ D2开路：相当于半波整流， Uo=0.45U2 D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子 D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2电

6、路如图所示。试标出输出电压uo1、uo2的极性，画出输出电压的波形。并求出Uo1、Uo2的平均值。设：2u12 t3o u22 o tuo1 o tuo2 u1 0 时u12 0 D1导通，uo1=u12u220 D3导通， uo2=u22u1 0 时U22 0 D2导通，uo1=u22U12 0 D4导通，uo2=u12Uo1= 0.9U2Uo2= -0.9U2整流桥实物照片7.1.2 滤波电路1. 电容滤波电路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止D导通tbao 分析 设： 并入电容C后，在u2 uC时，D导通，C充电, 充电很快，输出电压uo随u2上升。当uC = 后，u2开始下降u2 u

7、C时C又被充电uo = u2又上升。直到u21时，可得 当反馈越深时，调整作用越强，输出电压Uo也越稳定 AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大UiUCEUBE7.1.4 简单分立元件组成的稳压电路 TrT12N2222AD21N4736R1680C1100FC2100FRL5kD1220VD2D3D4 典型的串联稳压电源，其中变压器用于将220V市电降成需要的电压后，进行桥式整流和滤波，将交流电变成直流电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电路，输出端得到稳定的直流电压。1. 稳压过程UoUFUCE2Uo当Ui增加或输出电流减小（ RL增大）使Uo升高时IB2IC2UBE1U

8、CE17.1.5 实际的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UBE2 =（UF UZ）当Ui减小或输出电流增加（ RL减小）使Uo降低时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoIC2UBE1UCE1UoUFIB2UBE2 =（UF UZ）2. RW 的调压作用R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoUBE1UCE1RW 下调UFUBE2UZ不变UCE2UoUBE1UCE

9、1RW 上调UFUBE2UZ不变3. 输出电压的调节范围R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUF例 电路如图所示。已知UZ =6V，R1 = R2=RP，试估算稳压电路输出电压Uo的调节范围。AUBTUREFUFR1R2UoRLUiUZDZRRP解：由 “虚短”，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出该稳压电路的输出电压能在9V18V之间调节。 作业：7-10 7-12 7.3 集成稳压电源7.3.1 三端固定集成稳压器单片集成稳压电源:体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉。有输入，输出和公共端, 称三端集成稳压器。W7800系列和W7900系列其内部就是串联型晶体

10、管稳压电路。电路内部附有短路和过热保护环节。三端集成稳压器实物照片三端集成稳压器管脚排列78系列输出正电压79系列输出负电压78055V78066V78088V78099V781010V781212V781515V781818V782424V79055V79066V79088V79099V791010V791212V791515V791818V792424V输入输出输入输出地地如： W7805+5V， W791515V5V10V、12V 、 15V、 18V、 20V、 24V等 共11个档次型号后XX两位数字代表输出电压值W79 XX系列(输出负电压)W78 XX系列(输出正电压)输出额定电

11、压值:输出额定电流值: 有5个档次W7800系列的W78001.5A W78M000.5A W78L000.1A W78T003A W78H005A CW7800 的内部结构和基本应用电路内部结构+UI取样电路调整电路保护电路基准电压比较放大启动电路+UO基本应用电路抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，消除高频噪声防止输入端短路时 C3反向放电损坏稳压器Uo = 12VW7812123C2+UiC1C30.33 F0.1 F100 FRL+1. 输出固定电压的电路输入与输出之间的电压差不得低于3VW7805 稳压器基本接线图C2CW7805C1UIUO1320.33F1F+L

12、M7805W7905 稳压器基本接线图C2CW7905C1UIUO2310.33F1F+LM7905电容C1防止自激振荡。 0.1F 0.33F电容C2减小高频干扰，改善瞬态特性。1F正负电压同时输出电路2. 输出正负电压的电路W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22 +_ +UOUORL1RL20.33F0.33F1F1FC2W78XXC1UI+_+_UO132UXXUZRDZ输出电压： UO = UXX+UZ3. 提高输出电压的电路UXX: 为W78XX固定输出电压提高输出电压的电路 电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。电压跟随器其输入电阻很高 ,输出电阻抗很低，可

13、以克服稳压器输出电流变化的影响。4. 输出电压可调式电路用W7805组成的730V可调式稳压电源。W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10k1F(UXX=5V)W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10k1FUXX7.3.2 三端可调集成稳压器1.型号正电压输出LM117、LM217和LM317系列 负电压输出LM137、LM237和LM337系列 LM117123调节输出输入LM137123调节输出输入LM117的引脚排列图 LM137的引脚排列图 外形引脚CW117、CW217和CW317系列 CW137、CW237

14、和CW337系列 工作温度CW117(137) -55 150CCW217(237) -25 150CCW317(337) 0 125C基准电压1.25 V输出电流L 型 输出电流 100 mAM 型 输出电流 500 mACWL117(137) CWM117(137) 2 . 内部结构和基本应用电路内部结构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路保护电路IREFUIUOADJ123外形引脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 AD1 防止输入端短路时C4 反向放电损坏稳压器D2 防止输出端短路时C2 通过调整端放电损坏稳压器基本应用电路Uo CW3171

15、23C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4IOIQII REF0.1 FD1D2UREF = 1.25 V使 UREF 很稳定125 I REF 50 A2.2 k R1 = UREF/ IQ = 125 静态电流 IQ(约10 mA)从输出端流出， RL 开路时流过 R1R2 = 0 2.2 k 时，UO = 1.25 24 VUo CW317123C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4IOIQII REF0.1 FD1D2UREF = 1.25 V使 UREF 很稳定125 I REF 50 A2.2 k 0 30 V 连续可调电路Uo CW317123

16、+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FDC2R3+ 3 k120 680 +32 V10 VAUA = 1.25 V当 R2 = 0 时，UO= 0 V LM317三端可调稳压器，输出电流1.5A。图示典型应用的电路， C2滤去R2两端的纹波电压，接入R1和R2使输出电压可调，电压可调范围为1.25 37V。3. 应用IN3OUT2ADJ1LM317C2C1R1电压调节UiUo100F240R2100FUREFI2I1其中 UREF=1.25V。如果R1=240，R2=2.4k，则输出电压可调范围为1.25 V 13.75VIN1OUT3ADJ2LM317C2C1R1电压调节UiUo

17、100F240R2100FUREFI2I1若取R1=240,R2=6.8k,则Uo为1.25V 37V 。所以输出电压：7.3.3 低压差三端集成稳压器 前述三端输入输出的压差必须大于3V的才能正常的工作，这样的压差在电池供电的装置中是不能使用的。另外，自身功耗大（4.5 W），需加散热器。 低压差三端稳压器MIC29150，具有3.3V、5V和12V三种电压，输出电流1.5A，与7805封装相同，可以互换使用。主要特点：压差低，典型值为350mV，最大值为600mV；功耗小（0.9W），不用散热片。 7.3.4 基准电压源 基准电压源一般可以用稳压管组成的稳压源来承担，但目前有很多基准电压集

18、成电路，被广泛用作高性能稳压电源的基准电源。 TL431主要应用于稳压电源、仪器仪表、可调电源和开关电源中，是稳压二极管的良好替代品。 基准集成电路TL431及其应用电路阳极阴极参考UiUoR1R2Rp123TL431T1D+24V2.524VT2C3856D261I1I2（a）（b）REFCATHODANODE10k2317.4 串联开关式稳压电源7.4.1 概念1. 线性稳压电源缺点：调整管管耗大电源效率低(40% 60%)装散热器体积大改进思路：使调整管截止(电流小) IC0饱和(管压降小) UCES0 调整管工作在放大区（线性区）优点：输出电压稳定度高电压纹波小线路简单，工作可靠2.

19、开关稳压电源 调整管处于开关状态（饱和:UCES0，截止：IC0。）开关稳压电源的优点：效率高(80% 90%)体积小、重量轻稳压范围宽开关稳压电源的缺点：电路复杂对电网要求不高对电子设备干扰较大输出电压含较大纹波7.4.2 开关电源的组成调整管取样电路脉宽调制电路开关调整管控制滤波频率固定的三角波误差放大续流iLUIuBT比较放大器比较器uE A CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uTiLUIuBT比较放大器比较器uE A CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD开关型稳压电路原理脉宽调制电路基准电压三角波发生器uT1. 取样环节： R1 、R2 分

20、压提取取样电压uF（反馈电压）2. 基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF3. 放大环节：比较放大器A，放大差值（ UREF uF）4. 调整环节：调整管T由开关信号控制通断，稳定输出电压UO。iLUIuBT比较放大器比较器uE A CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uT脉宽调制电路5. LC滤波器及续流二极管D：滤波和续流得到平稳的直流电压。6. 脉宽调制比较器C ：反相端接uT （三角波发生器的输出），同相端接uA （比较放大器输出），输出开关信号uB驱动调整管。三角波发生器与比较器组成的电路称为脉宽调制电路(PWM)7.3.3 开关电源的工作原理1.

21、分析当uB为高电平T饱和、D截止，uE=UI ,经LC滤波到负载RL同时iL L和C储存能量当uB为低电平T截止、D导通， uEUD0，iLUIuBT比较放大器比较器uE A CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uTeLD续流 LC泄放能量给RL供电， 输出较平稳的直流电压ioio 虽然T处于开关状态，但由于D的续流和L、C的滤波作用，输出电压UO是比较平稳的。2. 输出平均电压及占空比调整管通断时uE的波形为矩形波touE (uD)tontoff- uDUIT输出平均电压（忽略滤波电感L的直流压降）：占空比：可见，对于一定的UI值，通过调节占空比即可调节输出电

22、压UO。uE (uD) 、 iL 、 uO的波形touOUO- uDtouE (uD)IOtoiLtontoffImaxIminUI7.4.4 开关电源的稳压原理iLUIuBT比较放大器比较器uE A CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uTUIUOuFuA占空比UOD = 50 %当 uF = UREF ，uA = 0，UO 为预定标称值1. UO 标准值（ USET），q50%时的情况运放A：uF UREF、 其输出UA =0运放C：为过零电压比较器，其输出UB 对称，ton= toffUA= 0 -UDuTUIuB(a)uT , uBtuEottontof

23、f2. UO 标准值（ USET），q50%时的情况运放A：uF UREF、 其输出UA 0运放C：为负电压比较器，当uT UA时UB 0，UA-UDUI(b)otuT, uBuTuBotuE tontoffton toff，调整管时间ton占空比q 输出电压UO 3. UO 标准值（ USET），q50%时的情况运放A：uF UREF、 其输出UA 0运放C：为正电压比较器，当uT UA时UB 0，ton toff，调整管时间ton占空比q 输出电压UO UA-UD(c)otuT, uBuTuBotuE tontoffUI 总之，当UI或RL变化使UO变化时，可自动调整脉冲波形的占空比使输出

24、电压维持恒定。 最低开关频率fT一般在10100kHz之间。fT越高，所需的L、C越小。这样，系统的尺寸和重量将会减小，成本将随之降低。 另一方面，开关频率的增加将使开关调整管单位时间转换的次数增加，使开关调整管的管耗增加，而效率将降低。注意：截止7.4.5 并联型开关稳压电路简介+UI+UoRLT1R1R2LC+UREFuFuB控 制电 路D2+UI+UoRLT1LC+uBD2+UI+UoRLT1LC+uBD2iL高电平iO低电平uBtofftonT 截止iL饱和导通单片脉宽调制式(外接开关功率管)7.4.6 集成开关稳压器类型单片集成开关稳压器CW1524CW4960/49621. CW1

25、524/2524/3524(区别在于温度范围)组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、 2 只输出功率管、过热保护最大输入电压：40 V最高工作频率：100 kHz每路输出电流：100 mA内部基准电压：5 V(承受 50 mA电流)取样电压基准电压输出方波定时电容定时电阻关闭,控制脉宽接扩流晶体管 C、E 极输入电压振荡/同步1 234 5678161514131211109IN+INUINUREF (+ 5 V)EBCBCAEARTCTGND限流+限流断路补偿CW1524 系列引脚排列防止寄生振荡外接复合管扩流产生振荡1 234 5678161514131211109。+R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4D3T2T15 k3 k5 k5 k5 k2 k50 k180 68 0.1 UIUOR00.1F0.02 F0.01 F 500 F(28 V)CW15