电源技术课件

实用电源技术电子信息工程系模块内容模块1线型直流稳压电源

模块2开关直流稳压电源课程性质任务介绍1、课程性质：

课程是电子信息工程技术专业专业方向课程，目标是让学生具备开关电源的设计、测试、生产与维修能力。它要以电工基础与模拟电子技术为基础，为学生顶岗实习奠定基础；培养学生应用技术知识的能力，提高学生的专业素养，培养学生的创新意识。2、课程目标：能力目标：会分析基本线性稳压电源、开关稳压电源电路等相关电源电路；能正确选择元器件完成一般综合项目电路的设计、焊接、调试、排故；会正确使用常用电子仪器（信号发生器、示波器、万用表、毫伏表）；会对常用电子元件进行识别与功能测试。知识目标：掌握常见线性稳压电源、开关稳压电源电路原理及一般分析、设计方法。掌握常用电子仪器（信号发生器、示波器、万用表、毫伏表）的使用方法；掌握常用电子元件进行识别与功能测试方法。

情感目标：具有良好的心理素质和职业道德素养。

3、课程内容设计序号模块（或项目）名称学时1线性稳压电源及应用122开关稳压电源及应用24合计364、考核方案考试形式：闭卷90分钟考核方式注重形成性考核。总成绩由平时成绩和期末考试成绩组成。平时成绩:40%（提问、作业、出勤、态度、实践操作、报告）期末考试:60%(：闭卷)5、学习方法建议：查阅资料、动手实践Ⅰ整流、滤波电路分析电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo直流稳压电源的组成和功能项目1串联型直流稳压电源问题:简述各部分作用？1.半波整流电路二极管导通，uL=u2二极管截止,uL=0+–io+–u2>0时:u2<0时:一、单相整流电路u2uLuDt2340IL

主要参数：IL=UL/RL=0.45u2

/RL

uL20t（2）输出电流平均值Io：IL

（1）输出电压平均值UL：（3）流过二极管的平均电流：uD20tURMID

=ILURM=22u（4）二极管承受的最高反向电压：IL

2.全波整流电路+–+–原理：+–+–

变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当u2正半周时，D1导通，D2截止。当u2负半周时，D2导通，D1截止。全波整流电压波形u2uLuD1t2340uD2uL20tIL=UL/RL=0.9U2

/RL

主要参数：（2）输出电流平均值IL：（1）输出电压平均值UL：ILuD20t（3）流过二极管的平均电流：ID

=IL/2（4）二极管承受的最高反向电压：3.桥式整流电路（1）组成：由四个二极管组成桥路u2正半周时:D1、D3导通，D2、D4截止+–（2）工作原理：u2uL-+u2负半周时：D2、D4

导通，D1、D3截止u2uL输出电压平均值：UL=0.9U2输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9U2

/RL

流过二极管的平均电流：ID=IL/2u2uL（3）主要参数：二极管承受的最大反向电压：URM=22U脉动系数Ｓ1:用傅氏级数对桥式整流的输出uL

分解后可得:uL20t基波基波峰值输出电压平均值等于直流分量和各次谐波有效值的平均之和再开方最大值和有效值之间不存在倍的关系几种常见的非正弦周期波k次谐波直流分量设f(t)周期:T；角频率:ω=2π/T一次谐波（基波分量）二次谐波一个非正弦周期函数，只要满足狄里赫利条件，就可以分解为傅里叶级数非正弦周期量的有效值傅里叶级数分解为:单相桥式整流电路的负载特性曲线单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线该曲线如图所示。曲线的斜率代表了整流电路的内阻。图单相桥式整流电路的负载特性曲线4.简化画法+uoRLio~+u25.整流桥把四只二极管封装在一起称为整流桥~~几种常见的硅整流桥+AC-~+~-

集成的桥式整流电路称为整流桥堆QL51A~GQL62A~L（额定电流2A，最大反向电压为25V~1000V）v2vL+

–

+-~~在电源技术中常需要输出电压大于输入电压，因此很多电路使用倍压整流电路。（1）、二倍压整流流电路（如下图）二倍压整流电路其工作原理★当u2正半周时节，电压极性如图所示，D1导通，D2截止；C1充，电流方向和C1上电压极性如图所示，C1电压最大值可达。★当u2负半周时节，电压极性如图所示，D2导通，D1截止；C2充电，电流方向和C2上电压极性如图所示，C2电压最大值可达。可见，对电荷的存储作用，使输出电压（即C2上的电压）为变压器副边电压的两倍，利用同样原理可以实现所需倍数的输出电压。(四)、倍压整流（2）、多倍压整流如下图所示为多倍压整流电路，在空载情况下，根据上述分析方法可得，C1上的电压为，C2～C6上的电压为。因此，以C1两端作为输出端，输出电压的值为；以C2两端作为输出端，输出电压的值为；以C1和C3上电压相加作为输出，输出电压的值为……，依此类推，从不同位置输出，可获得的4、5、6倍的输出电压。补充三相整流电路一、三相桥式整流电路二、工作原理三、参数计算U0=2.34U21、平均电压：2、平均电流：3、二极管的平均电流：4、二极管承受的最高反向电压：[例]

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=40，要求直流输出电压UO=20V，选择整流二极管。[解]1.选二极管电流平均值：承受最高反压：选二极管应满足：IF(23)

ID可选：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V整流桥平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。例如，

在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流ID

是负载平均电流的一半。

二极管截止时两端承受的最大反向电压：整流电路中整流管的选择作业：

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=20，要求直流输出电压UO=12V，选择整流二极管。作业：已知交流电压U1=220V，负载电阻RL=50，采用单相桥式整流电路供电，要求输出电压Uo=24V，试问：（1）如何选择二极管？（2）求整流变压器的变比及容量。查手册：2CZ54C，IM=500mA，URM=100V[解]1.电容滤波二、滤波电路（1）空载（RL=∞）时：u2tuLtuc=uLu2＞uC时：二极管导通，C充电u2＜uC时：二极管截止，C放电。由于RL=∞，无放电回路，所以uC保持。（2）接入RL（且RLC较大）时u2tiDtu2＞uC时：二极管导通，C充电u2＜uC时：二极管截止，C放电。二极管中的电流uc=uL近似估算:UL=1.2U2(b)流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短

iD的峰值电流越大电容滤波电路的特点：(a)UL与RLC的

关系：RLC愈大

C放电愈慢

UL(平均值)愈大RLC较大u2tiDtuc=uL一般取：(T:电源电压的周期)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。输出电压平均值:UL=0.9U2对谐波分量:

f

越高，XL越大,电压大部分降在电感上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量:

XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上电感滤波电路

利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ与整流电路的负载ＲL相串联，也可以起到滤波的作用。

电感滤波电路波形图

当v2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后v2。当负半周时，电感中的电流将经由D2、D4提供。因桥式电路的对称性，和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导通角都是180°。3.其它滤波电路为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。LC滤波电路RCπ型滤波电路[例]

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=40，要求直流输出电压UO=20V，选择整流二极管及滤波电容。[解]1.选二极管电流平均值：承受最高反压：选二极管应满足：IF(23)

ID可选：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V整流桥2.选滤波电容可选：

1000F，耐压50V的电解电容。作业：

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，要求直流输出电压UO=48V,负载电阻RL=100，,试选择整流二极管及滤波电容。[解]1.选二极管电流平均值：承受最高反压：选二极管应满足：IF(23)

ID2.选滤波电容可选：

1000F，耐压50V的电解电容。因此可选择2CZ11B作整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向工作电压为200V。练习：

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，要求直流输出电压UO=30V,直流输出电流IO=150mA

,试选择整流二极管及滤波电容。【作业】在某一具有电容滤波的桥式整流电路中，设交流电源的频率为1000HZ，整流二极管正向压降为0.7V，变压器的内阻为2要求直流输出电流IO=100mA，输出直流电压UO=12V，试计算：（1）估算变压器副边电压有效值U2;（2）选择整流二极管的参数值;（3）选择滤波电容器的电容值。选C＝22μF，耐压25V的电解电容。(2)流过二极管的电流二极管承受的反压为

选2CP33型二极管，其参数为URM＝25V，IDM＝500mA。(3)根据电容器的容量及电容器的耐压选择滤波电容器。【解题思路】（1）根据【作业】在单相桥式整流电容滤波电路中，若发生下列情况之一时，对电路正常工作有什么影响？1）负载开路；2）滤波电容短路；3）滤波电容断路；4）整流桥中1只二极管断路；5）整流桥中一只二极管极性接反【解题思路】1）输出电压等于U2且保持不变2）电容短路将使负载短路，也将电源短路3）负载得到脉动全波电压4）电路相当于单相半波整流电路5）电源被短路【练习】图示电路中,U2=20V,RL=40,C=1000uF;问：1）正常时Uo为多大？;2）如果测得Uo为①Uo=18V;

②Uo=28V;

③Uo=9V;

④Uo=24V;

电路分别处于何种状态？3）如果有一个二极管出现下列情况：开路、短路、反接，电路分别处于何种状态？是否会给电路带来什么危害？小结1．整流电路（利用二极管的单向导电性）半波整流：UL=0.45U2

全波整流：UL=0.9U2

桥式整流：UL=0.9U22．滤波电路电容滤波（桥式整流）：UL=1.2U2

电感滤波：UL=0.9U2

稳压电源方框图

引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化。负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，从而使输入电压发生变化。Ⅱ串联型稳压电路及其保护电路的分析一、稳压电路的技术指标用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。VI和

IO引起的

VO可用下式表示

(1)稳压系数Sr定义为有时稳压系数也用下式定义当输出电流从零变化到最大额定值时，输出电压的相对变化值。（4）电流调整率SI

(3)输出电阻Ro

(2)电压调整率SV一般特指ΔVi/Vi=±10%时的Sr输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数。（6）输出电压的温度系数ST

如果考虑温度对输出电压的影响,则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数（5）纹波抑制比Srip

稳压原理—利用稳压管的反向击穿特性二、并联型稳压电路【练习】图示电路中，u2波形如图所示：试分别画出下列情况下输出电压的波形。(1)S1,S2,S3打开,S4闭合。

(2)

S1,S2闭合,S3,

S4打开。(3)

S1,S4闭合,S2

S3打开(4)

S1,S2,S4闭合，S3打开(5)

S1,S2,S3,S4全部闭合u2t【解题思路】【作业】图示电路中，u2波形如图所示：试分别说出下列情况下电路开关S1～S4的状态。u2t(1)(2)(3)(4)(5)S1,S2,S3打开,S4闭合。S1,S2闭合,S3,

S4打开。S1,S4闭合,S2

S3打开S1,S2,S4闭合，S3打开S1,S2,S3,S4全部闭合1、稳压原理：(1)当输入电压变化时UiUZUoUoURIRIZ由图知：设RL不变，电网电压升高输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。(2)当负载变化时实际上这两个过程同时存在，其调整过程也是同时存在的。确定稳压管参数一般取设电网电压不变，RL变小

IL(Uo

)

URUoIZIRIRURUZRL当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。2、稳压电阻稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大小有关稳压电阻R

的作用将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。

显然R的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变化，就可达到足够的稳压效果。但R的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要加大。稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大，稳压性能越好。3、稳压电阻R的计算方法两个极限情况：(1)Ui达到最大值而IL

达到最小值时(2)Ui达到最小值而IL

达到最大值时即综合两式即【练习】电路如图所示，已知稳压管的稳定电压为6V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW，动态电阻小于15Ω。试问：当输入电压为20～24V、RL为200～600Ω时，限流电阻R的选取范围是多少？IZmax＝PZM/UZ＝40mAIL＝UZ/RL＝10～30mA所以R的取值范围为：解：即R：360Ω<R<400Ω【作业】电路如图所示，已知Ui=27V，Uz=9V，最小稳定电流为5mA，最大稳定电流26mA，限流电阻R=0.6KΩ。负载电阻

RL=1KΩ求:(1)Io、Iz、I;

(2)如负载开路，稳压管能否正常工作？为什么？(3)如果电源电压不变，负载电阻

RL的变化范围？

解:(1)(2)(3)【练习】电路如图所示，已知稳压管的稳定电压为6V，最小稳定电流为5mA，允许耗散功率为240mW；输入电压为20～24V，R1＝360Ω。试问:(1)为保证空载时稳压管能够安全工作，R2应选多大？(2)当R2按上面原则选定后，负载电阻允许的变化范围是多少？(1)为保证空载时稳压管能够安全工作(2)负载电流的最大值负载电阻的变化范围解：缺点：工作电流较小稳定电压值不能连续调节受温度的影响稳定精度差4、并联型稳压电源的优、缺点：优点：电路简单调试方便成本低廉三、串联式稳压电源1、组成：基准电压、调整管、取样电路、放大比较环节。优点：线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。2、串联型稳压电源的工作原理

根据图示电路分两种情况来加以讨论。（1）输入电压变化，负载电流保持不变

输入电压UI的增加，必然会使输出电压UO有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Uf与基准源电压UREF比较，获得误差信号ΔU。误差信号经放大后，用UO1去控制调整管的管压降UCE增加，从而抵消输入电压增加的影响。UI↑→UO↑→Uf↑→UO1↓→UCE↑→UO↓（2）负载电流变化，输入电压保持不变

负载电流IL的增加，必然会使输入电压UI有所减小，输出电压UO必然有所下降，经过取样电路取出一部分信号Uf与基准源电压UREF比较，获得的误差信号使UO1增加，从而使调整管的管压降UCE下降，从而抵消因IL增加，使输入电压减小的影响。

IL↑→UI↓→UO↓→Uf↓→UO1↑→UCE↓→UO↑3.输出电压调节范围的计算显然，调节Rp可以改变输出电压若UZ=6V,R1=R2=RP=100Ω则Uo可调范围？【练习】稳压管为2CW14,VZ=7V.采样电阻R1=1k,RP=300,R2=700,试估算输出电压的调节范围。故输出电压的调节范围是14~20

V。练习：稳压管为2CW14,VZ=7V,UBE=0.7V,采样电阻R1=1k，RP=200，R2=680，试估算输出电压的调节范围。解：UBE2=0.7

V故输出电压的调节范围是16.5~21.3

V。练习:将参数代入,求出输出电压Uo的调节范围。因为：所以：练习：某串联反馈型稳压电路，输入直流电压UI=24V，调整管T1和误差放大管T2的UBE均等与0.7V，稳压管的稳定电压UZ等于5.3V，负载电流等于100mA。试问：（a）输出电压UO的最大值和最小值各等于多少伏？（b）当C1的电容量足够大时，变压器副边电压U2等于多少伏？（c）当电位器RW的滑动端处于什么位置（上端或下端）时，调整管T1的功耗最大？调整管T1的极限参数PCM至少应选多大（应考虑电网有正负10%的波动）？，（1）UBE2=0.7V故输出电压的最大值与最小值分别为（3）T1的最大功耗出现在RW的最上端考虑电源±10％波动时（2）UI=1.2U2，U2=UI/1.2=24/1.2=20VPCM>(UI-Uomin)ICE=(24-12)x0.1=1.2WUImax=UI+ΔUI=24-2.4=26.4VPCM>(UI-Uomin)ICE=(26.4-12)x0.1=1.44W解：作业：图示电中,UI=24V,UBE=0.7V,UZ=5.3V,RP=300Ω,R1=R2=

360Ω试求：（1）V1、V2各起什么作用？（2）计算U0的可调范围？（3）变压器副边绕组电压有效值U2?（4）若使U0增加，取样电阻RP处滑动头应该上移还是下移？（2）UBE2=0.7V故输出电压的最大值与最小值分别为（3）UI=1.2U2，U2=UI/1.2=24/1.2=20V（1）晶体管V1是调整管，V2是误差放大管（4）若使U0增加，取样电阻RP处滑动头应该下移解：练习：电路如图所示，已知稳压管的稳定电压UZ＝6V，晶体管的UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UI＝24V。判断出现下列现象时，分别因为电路产生什么故障（即哪个元件开路或短路）。（1）UO≈24V；（2）UO≈23.3V（3）UO≈12V且不可调；（4）UO≈6V且不可调；（5）UO可调范围变为6～12V

（2）Rc短路；（3）R2短路；（5）R1短路。（4）T2的b、c短路；解：（1）T1的c、e短路；作业：直流稳压电源如图所示:

（1）说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、比较放大电路、采样电路、基准电压电路等部分各由哪些元件组成?（2）标出集成运放的同相输入端和反相输入端?（3）写出输出电压的表达式。（3）输出电压的表达式为（2）为了使电路引入负反馈，集成运放的输入端上为“－”下为“＋”取样电路：R1、R2、R3。（1）整流电路：D1～D4；解：滤波电路：C1；调整管：T1、T2基准电压电路：R’

、D’Z、R、DZ比较放大电路：A小结1、并联稳压电路（利用二极管的反向击穿特性）2、串联稳压电路3、稳压电源的保护电路将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。三端集成稳压器符号外形图照片一、概述项目2线性集成稳压器二、集成稳压器分类稳压电源以小功率三端集成稳压器应用最普遍。常用型号:78×、79×、317×、337×78××：正电压输出79××：负电压输出CW317××：正电压输出CW337××：负电压输出输出电压固定输出电压可调封装CW7805123UIUOCW7905123UIUOGND符号CW7800++312CW790012_3_塑料封装金属封装GND要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ三、三端固定集成稳压器类型分7800和7900两大系列按输出电压分：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等按输出电流大小分：0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等特点：稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉。CW7800系列稳压器规格型号输出电流(A)输出电压(V)78L000.15、6、9、12、15、18、2478M000.55、6、9、12、15、18、2478001.55、6、9、12、15、18、2478T0035、12、18、2478H0055、1278P00105CW7900系列稳压器规格型号输出电流(A)输出电压(V)79L000.1-5、-6、-9、-12、-15、-18、-2479M000.5-5、-6、-9、-12、-15、-18、-2479001.5-5、-6、-9、-12、-15、-18、-242、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符号CW7800++312CW790012_3_调整管过压保护过热保护启动电路取样电路基准电压源过流保护放大比较环节电路组成及工作原理：1.

启动电路2.

基准电压源由T1～T7管和电阻R1～R3组成的带隙基准电压源。根据前面对带隙基准电压源的分析可知：T7管的集电极电位：

因此，有：

整理可得：

由R

4、DZ1、T12、T13、R

5、R

6、R

7和R

18组成。上电后，R

4、DZ1先导通，使得T12和T13导通，随后T8和T9也导通，整个电路进入正常工作状态。这时R

1上压降增加，使T13截止状态，切断了输入回路与基准源之间的联系。3.

放大比较环节：

由T3和T4管组成的复合管构成，电流源T9作它的有源负载。T3和T4管既是基准电压电路的一部分，又是比较放大器的放大管。取样电压UF叠加在基准电压上。输出电压：4.

调整环节：由T16和T17组成的复合管，是整个电路的调整管。其集电极接整流滤波电路的输出，其发射极通过R11接负载电阻RL，可以输出较大的电流。5.

保护电路：

⑴过流保护电路由R11和T15组成。

⑵调整管安全区保护电路由R13，DZ2和T15组成。

⑶过热保护电路由DZ1、R7和T14组成。当芯片内部的温度超过允许的最大值时，R7的压降也增大，而UBE14却减小，使得T14管导通。其集电极电流IC14使得T16管的基极电流分流，从而限制了T16和T17管的电流，芯片功耗也会随之降低，起到过热保护的作用。基本接线图W7805稳压器基本接线图C2CW7805C1UIUO1320.33F1µF－+－+LM7805W7905稳压器基本接线图C2CW7905C1UIUO2310.33F1µF+－+－LM79053、三端固定式集成稳压器的使用因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。

1）基本应用Uo=12VW7812132C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL电容C1——防止自激振荡。0.1~1F电容C2——减小高频干扰，改善瞬态特性。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抵消输入长接线的电感效应，防止自激注意：输入与输出端之间的电压不得低于3V！2）提高输出电压电路W78123

Ci

C2+UO+UI

+UR1R2IQI1I2静态电流58mA要求输出电压UO>U

3）输出电压可调稳压电路W78

C1

C2+UI

+

U+UOR1R2R3R48(虚短)可产生小于U

的输出电压UO练习：用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W7805组成的（7－30V)

？可调式稳压电源。W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.3333V10k0.1µ~24V~24V~220V1233211000F220F0.33F0.33F0.1F+15V15V++++1000F0.1F220F4）输出正、负电压的电路5）恒流源电路13+UI=10V2+UORRLIQIO0.1F0.33F10作业：设计一台直流稳压电源，其输入为220V,50HZ市电，输出直流电压为12V,最大输出电流为500mA,试采用桥式整流电路和三端集成稳压器构成，并加有电容滤波电路（设三端稳压器的压差为5V）要求:

（1）画出电路图:（2）确定电源变压器的变比，整流二极管、滤波电容的参数，三端稳压器的型号解(1)由于采用桥式整流、电容滤波和三端集成稳压器构成直流稳压电源，所以电路图如图所示，C3=0.33F,C4=1F(2)由于输出直流电压为+12V，所以三端集成稳压器选用W7812型，由于三端集成稳压器的压差为5V，所以桥式整流并经电容滤波的电压为电源变压器副边电压有效值：流过二极管的平均电流：整流二极管承受的最高反相电压为：负载电阻R为：电容C的值为：可选：

1000F，耐压50V的电解电容。变压器的变比为：取：C1=C2=1000F耐压比电源变压器U2最大值大一些【作业:】直流稳压电源电路如图所示,输出电压和输出电流的数值如图所示,试分析电路是否有错误？如有错误,请加以改正。（1）无滤波电容当T＝0.02s时滤波电容的选取应满足选取滤波电容C大于2000μF。解：图示电路有两处错误：择变压器副边电压U2的大小时，不仅要考虑输出直流电压UO的大小，也要考虑调整管工作在放大区（压降约为3V）之要求。因而LM7824的输入直流电压UI至少应为27V。另外考虑到输入端滤波电容（以2000μF为例）两端电压近似为锯齿波电压，其峰—峰值因此,要求滤波后的电压平均值:若要考虑电网电压±10%波动时，变压器次级电压有效值应为：（2）变压器副边电压U2（有效值）15V太小。变压器副边电压有效值应为：Ui＝27+5/2=29.5V4、三端固定稳压器注意事项防止输入输出接反，损坏器件；防止稳压器浮地故障；如果输出电压|V0|〉7V，应接保护二极管输入电压不能超过VImax7805~18，VImax=35V，7905~18，VImax=-35V输入电压必须大于VImin78系列，VImin≥7V，79系列，VImin≤-7V输出电流不能超过最大值IOmax加散热片四、三端可调集成稳压器基准电压1.25V输出电流L型(CW117L/CW137L)

—输出电流0.1AmAM型(CW117M/CW137M)

—输出电流0.5AmA1、典型产品型号命名CW117/217/317系列(正电源)CW137/237/337系列(负电源)工作温度1---军品级(金属壳或陶瓷封装)—

-55150C2---工业级（金属或陶瓷封装)—

-25150C3---民品级(塑料封装)—

0

125C无标记

型(CW117/CW137)

—输出电流1.5A

A2.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

50A外形引脚CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJADJ---电压调整端（基准电路专门引出的端子）IREF

50AUIUOADJB基准源在B和ADJ端提供稳定性很高的电压UREF恒流源电流，作为基准源的供电电流，从ADJ端流出。基准源I

REF

50AUREF=1.25VLM317其特性参数：输出电压可调范围：1.2V～37V输出负载电流：1.5A输出端和公共端之间的电压UREF

=1.25V输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo：3～40VCW117基本应用电路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FV1V2V1

防止输入端短路时C4

反向放电损坏稳压器V2

防止输出端短路时C2

通过调整端放电损坏稳压器UREF=1.25V120IREF

50A2.2kR1=

UREF/

IQ=125静态电流IQ(约10mA)从输出端流出，RL

开路时流过R1R2=

02.2k

时，UO=

1.2524V030V连续可调电路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V当R2=0时，UO=0V【例：】图示电路中，R1＝240Ω，R2＝3kΩ；W117输入端和输出端电压允许范围为3～40V，输出端和调整端之间的电压UR为1.25V。试求解：（1）输出电压的调节范围?（2）输入电压允许的范围?（2）输入电压取值范围312解:(1)输出电压的调节范围【作业：】图示电路为W117组成的输出电压可调的稳压电源。已知W117的输出电压UREF＝1.25V，输出电流I‘o允许的范围为10mA～1.5A，输入端和输出端之间的电压U12允许的范围为3～40V，调整端3的电流可忽略不计。回答下列问题：（1）R1的上限值为多少？（2）输出电压UO的最小值为多少？

（3）若R1＝100Ω，要想使输出电压的最大值为30V，则R2应为多少？（4）输出电压的最大值能够达到50V吗？简述理由。312（1）考虑到电路可能开路（2）UOmin=UREF＝1.25V（3）输出电压代入数据可得（4）输出电压的最大值不能够达到50V。因为电路输出电压的最小值为1.25V，若调到最大值为50V，W117的U12的变化范围为（50－1.25）V超过其允许的参数（40～3）V，说明将在输出电压较低时1、2间电压将超过其耐压值。

【解：】【作业：】用三端集成稳压器CW117设计一直流稳压电源。要求Ui=15V,输出电压Uo=5~9V.312小结稳压电路稳压管稳压电路：UO=UZ

串联式稳压电路：（1）电路结构及工作原理（四个组成部分、稳压过程）（2）输出电压调节范围集成稳压器三端固定式集成稳压器（CW78XX、CW79XX）及其使用

三端可调式集成稳压器（CWX17、CWX37）及其使用

取1、基本要求

电路的分析：掌握串联直流稳压电源电路的分析、计算；了解电路中各元件的作用及参数选择。电子产品的工艺：掌握电源电路元件的布局与布线；了解电子产品生产的工艺过程。电路制作：学会由原理图设计印制电路板图；掌握单面印制电路板的制作方法；熟悉元器件的安装与手工烙铁焊接技术。电路的调整与性能测试：学会使用电子测量仪器进行电路的测试；掌握稳压电路主要性能技术指标的测量方法（包括：输出电压、纹波分量、电压波形等）。项目3

实用直流稳压电源制作与测试

图1串联直流稳压电源电原理图图2串联直流稳压电源电路板图（顶视图）断开JK2可测量桥式整流后的波形图3串联直流稳压电源实物图（顶视图）图4串联直流稳压电源电路仿真元件实物图引言线性稳压电路的缺点：调整管管耗大电源效率低(40%60%)改进思路：使调整管截止(电流小)

饱和(管压降小)模块2开关型稳压电路开关稳压电路的优点：效率高(80%90%)体积小、重量轻稳压范围宽开关稳压电路的缺点：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1、串联型开关稳压电路一、开关稳压电源的基本工作原理调整管取样电路开关调整管控制组成框图滤波+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定的三角波误差放大续流工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式(PWM)+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO稳压原理UIUOuFuA占空比UOD=50%当uF=UREF，uA=0，UO

为预定标称值2、并联型开关稳压电路+UI+UoRLV1R1R2LC+UREFuFuB控制电路V2+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高电平iO低电平uBtofftonT截止截止iL由以上分析可以得出如下结论：（1）调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高；（2）调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器；（3）可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；（4）在许多场合可以省去电源变压器；（5）由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减小。单片脉宽调制式(外接开关功率管)二、集成开关稳压器及其应用类型单片集成开关稳压器CW1524CW4960/49621、CW1524/2524/3524(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：40V最高工作频率：100kHz每路输出电流：100mA内部基准电压：5V(承受50mA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12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)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12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取样电阻(1

A)2、CW4960/4962组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器开关功率管(内接)、软启动电路、过流限制、过热保护功能：慢起动、过流保护、过热保护占空比可调(0

100%)最大输入电压：50

V输出电压：5.140

V连续可调最高工作频率：100

kHz额定输出电流：CW4960—2.5A(过流保护3.04.5A)CW4960—1.5A(过流保护2.53.5A)小散热片不用散热片CW4960/4962系列引脚图1234567CW4960IN反馈补偿GND软启动输出12345678161514131211109NC输出NC补偿NCGNDGNDNC输入NC软启动RT/CTGNDGND反馈NCCW4962CW4960/4962应用电路220FR115kL150H4962(4960)11(3)10(2)7(1)14(5)4(4)15(6)2(7)。。R2RPRTCPCTC1UIUO4.7k+++220F220F/40VC2C34.3k33nF2.2F2.2nFV取样电阻500

10k工作频率控制f=1/RTCT106kHz一般RT

=127k

CT

=13.3nF

频率补偿防寄生振荡续流二极管采用肖特基管软启动电容14.7F补充：开关型稳压电源

为解决线性稳压电源功耗较大的缺点，研制了开关型稳压电源。开关型稳压电源效率可达90%以上，造价低，体积小。现在开关型稳压电源已经比较成熟，广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的缺点是纹波较大，用于小信号放大电路时，还应采用第二级稳压措施。开关型稳压电路的工作原理集成开关型稳压器1、开关型稳压电路的工作原理

开关型稳压电源的原理可用图16.13的电路加以说明。它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。图16.13开关型稳压电源原理图

三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管D即可起到这个作用，有利于保护调整管。

根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，对应调整管的导通时间为ton；反之输出为低电平，对应调整管的截止时间toff。输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分。输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，相当方波不存在的部分。

为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，FVO增加，比较放大器的输出Vf减小，比较器方波输出的toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。

各点波形见图16.14。由于调整管发射极输出为方波，有滤波电感的存在，使输出电流iL为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。

图16.14开关电源波形图分析见下页

可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制(PWM)。q称为占空比方波高电平的时间占整个周期的百分比。在输入电压一定时，输出电压与占空比成正比。

忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。于是有1．调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高；2．调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器；3．可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；4．在许多场合可以省去电源变压器；5．由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减小。由以上分析可以得出如下结论：2、集成开关型稳压器典型的开关电源控制器和开关电源见下表

型号电源范围/V最大输出电流/A内部参考源/V输出级形式

TL4947～400.25推挽或单端

SG35248～350.15推挽

SG35258～350.55推挽

LM25753.5～3511.23_

表中前三个是开关电源控制器，后一个是单片开关电源稳压器。实际上就是一个脉冲宽度调制（