直流稳压电源组成和功能

1、关于直流稳压电源的组成和功能第一张，PPT共四十九页，创作于2022年6月单相三相二极管可控硅桥式倍压整流半波全波本课主要介绍：单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流把交流电压转变为直流脉动的电压。整流电路分类：整流电路的任务：第二张，PPT共四十九页，创作于2022年6月15.2 单相整流电路(1)单相半波整流电路二极管导通，忽略二极管正向压降， uo=u2u1u2aTbDRLuo为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管截止, uo=0+io+u2 0 时:u20 时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a D1RLD4bu2ID)（选

2、购时：反向峰值电压 2URM)第十八张，PPT共四十九页，创作于2022年6月15.3 滤波电路滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLLRLC第十九张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(1)电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。(a)电容滤波原理a桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第二十张，PPT共四十九页，创作于2022年6月RL未接入时(忽略整流电路内阻)u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1

3、D3RLuoSCuc第二十一张，PPT共四十九页，创作于2022年6月RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻ro)u1u2u1bD4D2D1D3RLuOSCu2tuOt无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形第二十二张，PPT共四十九页，创作于2022年6月uotu2上升， u2大于电容上的电压uc，u2对电容充电，uo= uc u2u2下降， u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电， uc按指数规律下降，时间常数 = RL C第二十三张，PPT共四十九页，创作于2022年6月u2tuot只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波

4、。二极管中的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第二十四张，PPT共四十九页，创作于2022年6月u2tuot电容充电时，电容电压滞后于u2。RLC越小，输出电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻ro)第二十五张，PPT共四十九页，创作于2022年6月近似估算: Uo=1.2U2 Io= Uo/RL流过二极管瞬时电流很大RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大(b)电容滤波电路的特点 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 二

5、极管承受的最高反向电压一般取(T:电源电压的周期)第二十六张，PPT共四十九页，创作于2022年6月电容滤波原理的低通滤波器解释用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:u20tRLCuuo+频率越高，电容的容抗越小ro整流电路第二十七张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(2)电感滤波电路电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。u2u1RLLuo第二十八张，PPT共四十九页，创作于2022年6月电感滤波原理(低通滤波器解释）对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流

6、电阻时，输出平均电压约为：u2u1RLLuo对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上第二十九张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(3) RC 型滤波器改善滤波特性的方法：采取多级滤波uoRu2u1C1C2uo1RLRC 型滤波器将RC 型滤波器中的电阻换为电感，变为LC 型滤波器第三十张，PPT共四十九页，创作于2022年6月15.4 稳压电路稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流滤波有波纹的直流电压稳压直流电压第三十一张，PPT共四十九页，创作于2022年6月稳压电源类型:以下主要讨论线性稳压电路。稳压管稳压电路开关型稳压电路线性稳压电路常用稳压电路(小功率设备)电路

7、最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。效率较高，目前用的也比较多。第三十二张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(1) 稳压电路的主要性能指标(a)稳压系数 S（越小越好） 稳压系数S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，输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。(b)输出电阻Ro （越小越好） 输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。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电路的内阻。第三十三张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(2)串联反馈式稳压电路(a)电路结构的一般形式串联式稳压电路

8、的组成：（1）基准电压； （2）比较放大；（3）输出电压取样电路；（4）调整元件UOT1+_UI比较放大基 准电压Uo取样URFUORL调整元件+第三十四张，PPT共四十九页，创作于2022年6月 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。若因输入电压变化或负载变化而使UO加大,比较放大电路使UB1变小,从而使UO降低.UOT1+_UI比较放大基 准电压Uo取样URFUORL调整元件+UB1+UIUoRLR3比较放大第三十五张，PPT共四十九页，创作于2022年6月R 、 UZ基准电压T1调整管R3 、 T2比较放大R1 、 RW 、R2采样电阻(

9、b)一种实际的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第三十六张，PPT共四十九页，创作于2022年6月稳压原理UoUB2UC2 （UB1 ）Uo当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时UC2 （UB1 ）R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第三十七张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(c) 输出电压的确定和调节范围()22221BEZWWOUURRRRRU+=所以：2221ZWWURRRRR+=忽略UBE2R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2因为：OU2BEZUU+22WRR+2

10、1WRRR+=UB2=第三十八张，PPT共四十九页，创作于2022年6月例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求输出电压的调节范围。221ZWWOminURRRRRU+=4=6V4.74.7+=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU+=4=12V4.74.7+=4.74.7R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB22221ZWWOURRRRRU+=第三十九张，PPT共四十九页，创作于2022年6月(d) 实际的稳压电源采取的改进措施1. 比较放大级采用差动放大器或集成运放2.调整管采用复合三极管3. 采用辅助电源(比较放大部分的电源)4

11、. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5. 内部加短路和过热保护电路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成稳压电源第四十张，PPT共四十九页，创作于2022年6月用运放作为比较放大器的串联型稳压电路+UZDZUOUIT1T2R1R2RWRZ1RL+-+UZ1DZ1RZ最大输出电压最小输出电压第四十一张，PPT共四十九页，创作于2022年6月15.5 集成稳压电源特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：W7800系列 稳定正电压 W7805 输出+5V W7809 输出+9V W7812 输出+12V W7815 输

12、出+15V W7900系列 稳定负电压 W7905 输出-5V W7909 输出-9V W7912 输出-12V W7915 输出-15V第四十二张，PPT共四十九页，创作于2022年6月1端: 输入端2端: 公共端3端: 输出端W7800系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.11FCo1F+10V+5V注意：输入与输出端 之间的电压不 得低于2V！第四十三张，PPT共四十九页，创作于2022年6月1端: 公共端2端: 输入端3端: 输出端W7900系列稳压器外形及接线图123+W7905UI+Uo231CI0.11FCo1F-10V-5V第四十四张，PPT共四十

13、九页，创作于2022年6月集成稳压电源应用电路u2u1 C1300FU1=220VU2=8VUC1=1.2 U2 =9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1F第四十五张，PPT共四十九页，创作于2022年6月集成稳压电源应用电路u2u1W78051321F1FW7905300F1F1F300F123+5V-5V（产生正负对称电源）第四十六张，PPT共四十九页，创作于2022年6月开关电源原理uBuOUITRLPWM控制+电路原理输出电压波形TOtt1t2uOUIUCES平均值UOuB的波形tTOt1t2uBTonToffPWM: Pulse Width Modulation 脉宽调制tOuBUthtOt1t2uA调整管TPWM电路原理三角波发生器+VUthuB+