《线性稳压电源》教学课件

稳压电源的组成及主要技术指标电子设备对电源的要求体积小，重量轻电源输出不连续效率高造价低电源能工作在特殊的环境中高稳定度1稳压电源的组成及主要技术指标电子设备对电源的要求11稳压电源的组成及主要技术指标

直流稳压电源的组成2电源变压器变压＋隔离整流器交流电压变为单向脉动电压滤波器脉动直流平波处理稳压器调节直流电压＋＋＋稳压电源的组成及主要技术指标直流稳压电源的组成2电源变压器2稳压电源的组成及主要技术指标3极限指标特性指标质量指标最大输出电流直流稳压电源的主要指标输出电压范围最大输入-输出电压差电压调整率SV最小输入-输出电压差输出负载电流范围纹波抑制比SR温度稳定性K最大输入电压电流调整率SI稳压电源的组成及主要技术指标3极限指标特性指标质量指标最大直3整流电路——单向半波整流电路

工作原理4u2的正半周，D导通，A→D→RL→B，uO=u2

。u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2；uO=0。整流电路——单向半波整流电路工作原理4u2的正半周，D导通4整流电路——单向半波整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估算变压器副边电压有效值为U25整流电路——单向半波整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估5整流电路——单向半波整流电路二极管的选择6

考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：整流电路——单向半波整流电路二极管的选择6考6整流电路——单向桥式整流电路

工作原理7u2的正半周

A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的负半周

B→D2→RL→D4→A，uO=-u2

集成的桥式整流电路称为整流堆。整流电路——单向桥式整流电路工作原理7u2的正半周u2的负7整流电路——单向桥式整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估算8整流电路——单向桥式整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估8整流电路——单向桥式整流电路二极管的选择9

考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：整流电路——单向桥式整流电路二极管的选择9考9滤波电路——电容滤波电路工作原理10充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。滤波电路——电容滤波电路工作原理10充电放电速度与正弦按指数10滤波电路——电容滤波电路工作原理考虑变压器和整流电路的内阻11C越大，RL越大，τ放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。内阻使滤波电路——电容滤波电路工作原理11C越大，RL越大，11滤波电路——电容滤波电路二极管的导通角12导通角

无滤波电容时θ＝π。有滤波电容时θ<π，且二极管平均电流增大，故其峰值很大！θ小到一定程度，难于选择二极管！滤波电路——电容滤波电路二极管的导通角12导通角无滤12滤波电路——电容滤波电路电容的选择及UO〔AV〕的估算13假设负载开路UO〔AV〕＝？电容滤波电路，简单易行，UO〔AV〕高，C足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。滤波电路——电容滤波电路电容的选择及UO〔AV〕的估算13假13滤波电路——电感滤波电路14

当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为ωL。适于大电流负载！滤波电路——电感滤波电路14当回路电流减小时，感生电14滤波电路——复式滤波电路15为获得更好的滤波效果，可采用复式滤波电路。电感应与负载串联，电容应与负载并联。滤波电路——复式滤波电路15为获得更好的滤波效果，可采用复式15稳压管稳压电路——稳压管的伏安特性及主要参数16伏安特性符号等效电路稳定电压：稳压管的击穿电压稳定电流：使稳压管工作在稳压状态的最小电流动态电阻：rz＝ΔU/ΔI最大耗散功率：

PZM=IZM

UZ稳压管二极管工作状态反向击穿正向电压反向击穿电压超过工作电压UZ40V以上，甚至更高动态电阻小（伏安特性曲线陡）大（伏安特性曲线不陡）可用作稳压器、电压基准、过压保护、电平转换稳压管稳压电路——稳压管的伏安特性及主要参数16伏安特性符号16稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的工作原理电网电压波动负载变化17稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的工作原理电网电压波动负载变17

简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。稳压电路特点稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的主要指标稳压系数输出电阻18简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流18UI的选择UI＝〔2～3〕UZ稳压管的选择UZ＝UOIZM－IZ>ILmax－ILmin限流电阻的选择选择原那么：保证稳压管既稳压又不损坏即稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计19UI的选择稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计1919限流电阻的选择电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计20限流电阻的选择稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计2020依次选择稳压管、UI、R、C、U2、二极管1.输出电压、负载电流→稳压管2.输出电压→UI3.输出电压、负载电流、稳压管电流、UI→R4.UI

、R→滤波电路的等效负载电阻→C5.UI→U26.U2、R中电流→整流二极管输出电压为6V，负载电流为0～30mA。试求图示电路的参数。稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计讨论21依次选择稳压管、UI、R、C、U2、二极管21串联型稳压电路

晶体管放大区工作特性22基极电流iB↑

→

集射电压VCE

↓串联型稳压电路晶体管放大区工作特性22基极电流iB↑→22串联型稳压电路根本原理23串联型稳压电路根本原理2323串联型稳压电路——根本调整管电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大24电路引入电压负反馈，稳定输出电压。稳压原理串联型稳压电路——根本调整管电路为了使稳压管稳压电路输出大电24串联型稳压电路——根本调整管电路不管什么原因引起UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。假设要提高电路的稳压性能，那么应加深电路负反响，即提高放大电路的放大倍数。25串联型稳压电路——根本调整管电路不管什么原因引起UO变化，都25调整管取样电阻调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。比较放大基准电压基准电压：是UO的参考电压。取样电阻：对UO

的取样，与基准电压共同决定UO

。比较放大：将UO的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。串联型稳压电路——具有放大环节的串联型稳压电路26调整管取样电阻调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变26〔1〕稳压原理：假设由于某种原因使UO增大〔2〕输出电压的调节范围同相比例运算电路那么UO↑→UN↑→UB↓→UO↓串联型稳压电路——具有放大环节的串联型稳压电路27〔1〕稳压原理：假设由于某种原因使UO增大〔2〕输出电压的调27调整管的选择根据极限参数ICM、U(BR)CEO、PCM

选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM串联型稳压电路——具有放大环节的串联型稳压电路28调整管的选择IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<283.假设电网电压波动±10％，UI为28V，UO为10V～20V；晶体管的电流放大系数为50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成运放最大输出电流为10mA，那么最大负载电流约为多少？1.假设UO为10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，那么R2和UZ各为多少？2.假设电网电压波动±10％，UO为10V～20V，UCES＝3V，UI至少选取多少伏？串联型稳压电路——讨论对于根本串联型稳压电源的讨论293.假设电网电压波动±10％，UI为28V，UO为291.标出集成运放的同相输入端和反相输入端；2.电路由哪些局部组成？根本工作原理是怎么样的？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？如何选取R’和R？取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？限流型过流保护电路输出电流取样电阻串联型稳压电路——讨论关于实用串联型稳压电源的讨论301.标出集成运放的同相输入端和反相输入端；限流型过流保护30串联型稳压电路——集成稳压电路W7800系列简介31输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电流：1.5A〔W7800〕、0.5A〔W78M00〕、0.1A〔W78L00〕表示输出电压值串联型稳压电路——集成稳压电路W7800系列31输出电压：531串联型稳压电路——集成稳压电路原理框图32串联型稳压电路——集成稳压电路原理框图3232串联型稳压电路——集成稳压电路根本应用将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串联型稳压电路。33消除高频噪声使Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，消除自激振荡串联型稳压电路——集成稳压电路根本应用33消除高频噪声使Co33串联型稳压电路——集成稳压电路输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进展电流放大。34很小三端稳压器的输出电压若UBE=UD，则二极管的作用：消除UBE对UO的影响。串联型稳压电路——集成稳压电路输出电流扩展电路34很小三端稳34串联型稳压电路——集成稳压电路输出电压扩展电路35IW为几mA，UO与三端稳压器参数有关。隔离作用基准电压电路复杂串联型稳压电路——集成稳压电路输出电压扩展电路35IW为几m35串联型稳压电路——集成稳压电路应用实例36串联型稳压电路——集成稳压电路应用实例3636串联型稳压电路——集成稳压电路可调式三端稳压器W117简介37输出电流：1.5A〔W117〕、0.5A〔W117M〕、0.1A〔W117L〕UREF＝1.25V，调整端电流只有几微安。串联型稳压电路——集成稳压电路可调式三端稳压器W117337串联型稳压电路——集成稳压电路说明基准电压UREF是1.2～1.3V中的某一个值，在一般分析计算时可取典型值1.25VW117,W217和W317的输出端和输入端电压之差为3～40V。外接取样电阻必不可少，根据最小输出电流Iomin可以求出R1的最大值。调整端电流很小，且变化也很小。在电网电压波动和电阻变化时，输出电压非常稳定。38串联型稳压电路——集成稳压电路说明3838串联型稳压电路——集成稳压电路基准电压源电路39输出电压UREF＝1.25V，调整端电流只有几微安。输入端输出端调整端实际电阻值可取小点，如240Ω串联型稳压电路——集成稳压电路基准电压源电路39输出电压UR39串联型稳压电路——集成稳压电路

典型应用40减小纹波电压保护稳压器串联型稳压电路——集成稳压电路典型应用40减小纹波电压保护401.R1的上限值为多少？2.UO可能的最大值为多少？3.输出电压最小值为多少？4.UOmax＝30V，选取R1、R2；5.电网电压波动±10％，输出电压最大值为30V，UI至少取多少伏？决定于IOmin两种情况：1.UI2.自己选取UI决定于W117的输出输入电压最低、输出电压最高时，UI－UO＞3V。根据输出电压表达式串联型稳压电路——集成稳压电路

讨论411.R1的上限值为多少？决定于IOmin两种情况：1.U41稳压电源的组成及主要技术指标特性指标输出电压范围：符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。上限：由最大输入电压和最小输入-输出电压差规定下限：由直流稳压电源内部的基准电压决定最大输入-输出电压差：表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入-输出电压之间的差值。该值取决于直流稳压电源内部调整管的耐压指标42稳压电源的组成及主要技术指标特性指标4242稳压电源的组成及主要技术指标特性指标最小输入-输出电压差：表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入-输出电压之间的差值。输出负载电流范围：又称输出电流范围。在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标标准所给出的指标。43稳压电源的组成及主要技术指标特性指标4343稳压电源的组成及主要技术指标质量指标电压调整率SV：表征直流稳压电源稳压性能的重要指标，又称稳压系数或稳定系数。反映一个稳压电源抑制输入电压变化的能力。Su＝〔ΔUo/Uo〕×100％电流调整率SI：在交流电源额定电压条件下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量。反映了负载变化对输出电压稳定性的影响。SI＝〔ΔUo’/Uo〕×100％44稳压电源的组成及主要技术指标质量指标4444稳压电源的组成及主要技术指标质量指标纹波抑制比SR：稳压电路输入纹波电压峰值UIP

与输出纹波电压峰值UOP

之比，并取电压增益表示式。温度稳定性：在所规定的直流稳压电源工作温度Ti最大变化范围内，直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比。45稳压电源的组成及主要技术指标质量指标4545稳压电源的组成及主要技术指标极限指标最大输入电压：保证直流稳压电源平安工作所允许的最大输入电压。最大输出电流：保证稳压电源平安工作所允许的最大输出电流。46稳压电源的组成及主要技术指标极限指标4646稳压电源的组成及主要技术指标电子设备对电源的要求体积小，重量轻电源输出不连续效率高造价低电源能工作在特殊的环境中高稳定度47稳压电源的组成及主要技术指标电子设备对电源的要求147稳压电源的组成及主要技术指标

直流稳压电源的组成48电源变压器变压＋隔离整流器交流电压变为单向脉动电压滤波器脉动直流平波处理稳压器调节直流电压＋＋＋稳压电源的组成及主要技术指标直流稳压电源的组成2电源变压器48稳压电源的组成及主要技术指标49极限指标特性指标质量指标最大输出电流直流稳压电源的主要指标输出电压范围最大输入-输出电压差电压调整率SV最小输入-输出电压差输出负载电流范围纹波抑制比SR温度稳定性K最大输入电压电流调整率SI稳压电源的组成及主要技术指标3极限指标特性指标质量指标最大直49整流电路——单向半波整流电路

工作原理50u2的正半周，D导通，A→D→RL→B，uO=u2

。u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2；uO=0。整流电路——单向半波整流电路工作原理4u2的正半周，D导通50整流电路——单向半波整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估算变压器副边电压有效值为U251整流电路——单向半波整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估51整流电路——单向半波整流电路二极管的选择52

考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：整流电路——单向半波整流电路二极管的选择6考52整流电路——单向桥式整流电路

工作原理53u2的正半周

A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的负半周

B→D2→RL→D4→A，uO=-u2

集成的桥式整流电路称为整流堆。整流电路——单向桥式整流电路工作原理7u2的正半周u2的负53整流电路——单向桥式整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估算54整流电路——单向桥式整流电路UO〔AV〕和IL〔AV〕的估54整流电路——单向桥式整流电路二极管的选择55

考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：整流电路——单向桥式整流电路二极管的选择9考55滤波电路——电容滤波电路工作原理56充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。滤波电路——电容滤波电路工作原理10充电放电速度与正弦按指数56滤波电路——电容滤波电路工作原理考虑变压器和整流电路的内阻57C越大，RL越大，τ放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。内阻使滤波电路——电容滤波电路工作原理11C越大，RL越大，57滤波电路——电容滤波电路二极管的导通角58导通角

无滤波电容时θ＝π。有滤波电容时θ<π，且二极管平均电流增大，故其峰值很大！θ小到一定程度，难于选择二极管！滤波电路——电容滤波电路二极管的导通角12导通角无滤58滤波电路——电容滤波电路电容的选择及UO〔AV〕的估算59假设负载开路UO〔AV〕＝？电容滤波电路，简单易行，UO〔AV〕高，C足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。滤波电路——电容滤波电路电容的选择及UO〔AV〕的估算13假59滤波电路——电感滤波电路60

当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为ωL。适于大电流负载！滤波电路——电感滤波电路14当回路电流减小时，感生电60滤波电路——复式滤波电路61为获得更好的滤波效果，可采用复式滤波电路。电感应与负载串联，电容应与负载并联。滤波电路——复式滤波电路15为获得更好的滤波效果，可采用复式61稳压管稳压电路——稳压管的伏安特性及主要参数62伏安特性符号等效电路稳定电压：稳压管的击穿电压稳定电流：使稳压管工作在稳压状态的最小电流动态电阻：rz＝ΔU/ΔI最大耗散功率：

PZM=IZM

UZ稳压管二极管工作状态反向击穿正向电压反向击穿电压超过工作电压UZ40V以上，甚至更高动态电阻小（伏安特性曲线陡）大（伏安特性曲线不陡）可用作稳压器、电压基准、过压保护、电平转换稳压管稳压电路——稳压管的伏安特性及主要参数16伏安特性符号62稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的工作原理电网电压波动负载变化63稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的工作原理电网电压波动负载变63

简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。稳压电路特点稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的主要指标稳压系数输出电阻64简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流64UI的选择UI＝〔2～3〕UZ稳压管的选择UZ＝UOIZM－IZ>ILmax－ILmin限流电阻的选择选择原那么：保证稳压管既稳压又不损坏即稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计65UI的选择稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计1965限流电阻的选择电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计66限流电阻的选择稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计2066依次选择稳压管、UI、R、C、U2、二极管1.输出电压、负载电流→稳压管2.输出电压→UI3.输出电压、负载电流、稳压管电流、UI→R4.UI

、R→滤波电路的等效负载电阻→C5.UI→U26.U2、R中电流→整流二极管输出电压为6V，负载电流为0～30mA。试求图示电路的参数。稳压管稳压电路——稳压管稳压电路的设计讨论67依次选择稳压管、UI、R、C、U2、二极管67串联型稳压电路

晶体管放大区工作特性68基极电流iB↑

→

集射电压VCE

↓串联型稳压电路晶体管放大区工作特性22基极电流iB↑→68串联型稳压电路根本原理69串联型稳压电路根本原理2369串联型稳压电路——根本调整管电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大70电路引入电压负反馈，稳定输出电压。稳压原理串联型稳压电路——根本调整管电路为了使稳压管稳压电路输出大电70串联型稳压电路——根本调整管电路不管什么原因引起UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。假设要提高电路的稳压性能，那么应加深电路负反响，即提高放大电路的放大倍数。71串联型稳压电路——根本调整管电路不管什么原因引起UO变化，都71调整管取样电阻调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。比较放大基准电压基准电压：是UO的参考电压。取样电阻：对UO

的取样，与基准电压共同决定UO

。比较放大：将UO的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。串联型稳压电路——具有放大环节的串联型稳压电路72调整管取样电阻调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变72〔1〕稳压原理：假设由于某种原因使UO增大〔2〕输出电压的调节范围同相比例运算电路那么UO↑→UN↑→UB↓→UO↓串联型稳压电路——具有放大环节的串联型稳压电路73〔1〕稳压原理：假设由于某种原因使UO增大〔2〕输出电压的调73调整管的选择根据极限参数ICM、U(BR)CEO、PCM

选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM串联型稳压电路——具有放大环节的串联型稳压电路74调整管的选择IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<743.假设电网电压波动±10％，UI为28V，UO为10V～20V；晶体管的电流放大系数为50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成运放最大输出电流为10mA，那么最大负载电流约为多少？1.假设UO为10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，那么R2和UZ各为多少？2.假设电网电压波动±10％，UO为10V～20V，UCES＝3V，UI至少选取多少伏？串联型稳压电路——讨论对于根本串联型稳压电源的讨论753.假设电网电压波动±10％，UI为28V，UO为751.标出集成运放的同相输入端和反相输入端；2.电路由哪些局部组成？根本工作原理是怎么样的？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？如何选取R’和R？取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？限流型过流保护电路输出电流取样电阻串联型稳压电路——讨论关于实用串联型稳压电源的讨论761.标出集成运放的同相输入端和反相输入端；限流型过流保护76串联型稳压电路——集成稳压电路W7800系列简介77输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电流：1.5A〔W7800〕、0.5A〔W78M00〕、0.1A〔W78L00〕表示输出电压值串联型稳压电路——集成稳压电路W7800系列31输出电压：577串联型稳压电路——集成稳压电路原理框图78串联型稳压电路——集成稳压电路原理框图3278串联型稳压电路——集成稳压电路根本应用将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串联型稳压电路。79消除高频噪声使Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，消除自激振荡串联型稳压电路——集成稳压电路根本应用33消除高频噪声使Co79串联型稳压电路——集成稳压电路输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进展电流放大。80很小三端稳压器的输出电压若UBE=UD，则二极管的作用：消除UBE对UO的影响。串联型稳压电路——集成稳压电路输出电流扩展电路34很小三端稳80串联型稳压电路——集成稳压电路输出电压扩展电路81IW为几mA，UO与三端稳压器参数有关。隔离作用基准电压电路复杂串联型稳压电路——集成稳压电路输出电压扩展电路35IW为几m81串联型稳压电路——集成稳压电路应用实例82串联型稳压电路——集成稳压电路应用实例3682串联型稳压电路——集成稳压电路可调式三端稳压器W117简介83输出电流：1.5A〔W117〕、0.5A〔W117M〕、0.1A〔W117L〕UREF＝1.25V，调整端电流只有几微安。串联型稳压电路——集成稳压电路可调式三端稳压器W117383串联型稳压电路——集成稳压电路说明基准电压UREF是1.2～1.3V中的某一个值，在一般分析计算时可取典型值1.25VW117,W217和W317的输出端和输入端电压之差为3～40V。外接取样电阻必不可少，根据最小输出电流Iomin可以求出R1的最大值。调整端电流很小，且变化也很小。在电网电压波动和电阻变化时，输出电压非常稳定。84串联型稳压电路——集成稳压电路说明3884串联型稳压电