模拟电子技术-第8章直流稳压电源-录课3

FundamentalofAnalogElectronicCircuit主讲教师：刘广孚中国石油大学(华东)信息与控制工程学院模拟电子技术第八章直流稳压电源2主要内容8.2单相整流滤波电路8.3串联型线性集成稳压电路8.1直流稳压电源的组成8.4开关型稳压电路8.1直流稳压电源的组成小功率直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压u4uou3u2交流电源负载变压整流滤波稳压8.2

单相整流滤波电路整流电路的作用:

将交流电压转变为脉动的直流电压

常见的整流电路：

半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。分析时可把二极管当作理想元件处理：

二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大整流原理：

利用二极管的单向导电性8.2.1单相整流电路1、单相半波整流电路流过负载和二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压输出平均电压为2、单相桥式整流电路(1)工作原理

u2负半周，D2、D4

导通，D1、D3截止。u2正半周，D1、D3导通，D2、D4截止。

u2正、负半周均有电流流过负载电阻RL，且电流方向一致。uo为单相脉动电压。2、单相桥式整流电路（2）参数计算输出平均电压为

流过负载的平均电流为流过二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压输出电压纹波系数Kγ（3）整流元件的选择平均电流(ID)与最大反向电压(URM)是选择二极管的主要依据。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：集成硅整流桥：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2或D4断开时负载电压的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因击穿短路，后果又如何？

uo+_~u+_RLD2D4

D1D3解：当D2或D4断开后

电路为单相半波整流电路。

正半周时，D1和D3导通，负载中有电流通过，负载电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载电压uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

如果D2或D4接反

则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，

电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，

因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。

如果D2或D4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D2或D4接反类似，

电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。uo+_~u+_RLD2D4D1D38.2.2滤波电路

交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。

滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。

方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。1.电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SC以单相桥式整流电容滤波为例进行分析。(1)滤波原理u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入时u2tu0t设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束忽略整流电路内阻没有电容时的

输出波形u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入

且RLC较大

时u2tu0t忽略整流电路内阻接入负载后的输出波形u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCu2tu0t忽略整流电路内阻RL接入

且RLC较大

时接入负载后，流过二极管的电流波形一般取(T:电源电压的周期)近似估算:U0=(1.1~1.2)U2(2)电容滤波电路的特点①输出电压U0与时间常数RLC有关RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大，②二极管的导电角度θ缩短了，

且时间常数越大，导电角θ越小。输出波形随RL或C的变化而改变,U0和纹波也随之改变。如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。(3)、输出特性(外特性):UL电容滤波纯电阻负载1.4U20.9U20IL结论例：

有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值uRLuo++––~+C解：1.选择整流二极管可选用二极管IDM=100mAUDRM=50V

取RLC=5T/2已知RL=2002.选择滤波电容器可选用C=250F，耐压为50V的电解电容器uRLuo++––~+C考虑电网电压波动10％，则电容器承受的最高电压为L

u2RLUo++––~2.电感滤波电路优点：整流管的导电角度大，峰值电流小，输出特性比较平坦。缺点：由于铁芯的存在，体积大，笨重。适用场合：低压、大电流场合。3、复合滤波RC-Π型滤波LC-Π型滤波LC滤波

为进一步改善滤波效果，降低负载电压uo中的纹波，可采用复合滤波。8.3串联型线性集成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)在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。8.3.1串联型线性集成稳压电路的工作原理1.电路结构调整比较放大基准电压取样电路TUiR2RLUO+–A–+UBDZR1UREFUFR当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO升高时，有如下稳压过程：2.稳压过程UOUFUBUOICUCEIC(mA)1234UCE(V)36912调整比较放大基准电压取样电路TUiR2RLUO+–A–+UBDZR1UREFUFR3.输出电压及调节范围

输出电压在深度负反馈的条件下，调整比较放大基准电压取样电路TUiR2RLUO+–A–+UBDZR1UREFUFR保护电路T1为调整管，T2、R3组成过流保护电路，R3为电流采样电阻。输出电流在额定范围内时,UR3较小,T2截止。当输出电流超过额定值，UR3增大，T2导通，IC2对I分流，调整管的基极电流减小，发射极电流随之减小，从而保护了调整管。8.3.4三端固定式输出集成稳压器及其应用1.分类单片集成稳压电源，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入，输出和公共引出端，故称之为三端固定式集成稳压器。XX两位数字为输出电压值三端稳压器输出固定电压输出可调电压输出正电压78XX输出负电压79XX（1.2~37V连续可调）W337－负电压W317-正电压2.外形及引脚功能W7800系列稳压器外形1—输入端3—地2—输出端78xxW7900系列稳压器外形1—地3—输入端2—输出端79xx塑料封装3.性能特点（7800、7900系列）输出电流超过1.5A（加散热器）不需要外接元件内部有过热保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护输出电压容差为4%输出电压额定值有:

5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。最大输出电流分3A、1.5A、0.5A、0.1A四档：78T××：3A，78××：1.5A，78M××：0.5A，78L××：0.1A

输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)输出为固定电压的电路输入与输出之间的电压差取3～5V！4.三端固定输出集成稳压器的应用COW7805CiUi+_+_UO123

0.1~0.33F1F用来改善负载的瞬态响应。用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。(2)同时输出正、负电压的电路–15V23220V

18V+C

18V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO1F1F0.33F0.33F1000F1000FUXX:

为W78XX固定输出电压（3）提高输出电压的电路COW78XXCiUI+123UXX+_UO+–R2R1_+_+_U2R3（4）提高输出电流的电路COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+–I1I3IRIB（5）恒流源电路W78XXUI+123UXXRLR_+_IQILIL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定值，

因此IL为恒流输出。8.3.5三端可调式输出集成稳压器及其应用国标型号为CW117、CW217、

CW317

(正压)1、三端可调输出集成稳压器国标型号为CW137、CW237、CW337(负压)1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。

集成稳压器符号UO+–TUiR2A–+UBR1UREFUF基准电压1.2V+–UOadjIIadj三端可调式集成稳压器内部结构图三端可调输出集成稳压器8.4开关型稳压电路以上介绍的串联式稳压电源是模拟稳压电源，

它的调整管串联于负载回路，

输出电压的稳定是依靠调节调整管的管压降UCE来实现的，调整管工作于线性放大区，一般UCE有5~10V的电压降，

调整管的功耗大，稳压电源的效率低。为克服上述缺点，可采用开关型稳压电源，

电路中的调整管工作在开关状态。

在管子截止期间，穿透电流很小，消耗功率也很小，

而管子饱和导通时，功耗为饱和压降UCES与集电极电流IC的乘积，管耗也较小。

调整管的管耗主要发生在工作状态从开到关或从关到开的转换过程之中，

电源效率因而可提高到80%90%左右。