直流稳压电源(2)优秀文档

10直流稳压电源10.1小功率整流滤波电路10.2串联反馈式稳压电路10.3开关式稳压电源*1将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2………..….电源变压器v1稳压电路稳压电路将交流电压v2变为脉动的直流电压v3……….整流电路将脉动直流电压v3变为平滑的直流电压v4…………...…..滤波电路

清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压vo的稳定引言:直流稳压电源的组成环节及功能v1RLvov2v2整流电路整流电路v3滤波电路滤波电路v4v3v2v4vo…………稳压电路2整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。§10.1小功率整流滤波电路一、单相整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。整流电路的类型：处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。整流电路的分析方法：为分析简单起见，把二极管当作理想元件3（一）、单相半波整流电路忽略二极管正向压降：

vL=v2当v1为负半周时，

v2<0，vL=0１、工作原理当v1为正半周时，

v2>0，二极管导通。二极管截止,输出电流为0。iL2、输入、输出电压波形v2v2DRLvLiLv1v2DRLvLv1vL设：43、vL、iL中的直流成分电压VL、电流IL和交流成分电压vLr及波纹系数Ｋr的计算vL用傅立叶级数对vL的波形进行分解可得：（１）直流电压VL：（2）直流电流IL：（3）波纹系数Ｋr波纹系数Ｋr表征了信号的波动程度，其值越大，波动程度越大；反之，越小。半波整流电路的电源利用很低。5(2)二极管上承受的最高电压：(1)二极管上的平均电流：4、整流二极管的参数：v2DRLvLiLv1v2DRLvLv1平均电流(ID)与反向峰值电压(ＶRM)是选择整流二极管管的主要依据。二极管截止时两端承受的最大反向电压：6（二）、单相桥式整流电路1、工作原理当v1为负半周时，

v2<0，当v1为正半周时，

v2>0，D4D3D2D1D1和D3导通,D2和D4截止电流通路:

D1RLD3vL=v2D4D3D2D1D2和D4导通,D1和D3截止电流通路:

D2RLD4vL=v2iLvLv1v2RLiLvLv1v2RLvL的极性为上,下vL的极性为上,下7v2>0时D1,D3导通D2,D4截止电流通路:A

D1RLD3Bv2<0时D2,D4导通D1,D3截止电流通路:BD2RLD4Av22、桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形vD4,vD2vD3,vD1vLv2D4D2D1D3RLuLAB83、桥式整流电路输出直流电压、电流VL、IL和波纹系数Ｋr的计算用傅立叶级数对vL的波形进行分解可得：（１）直流电压VL：（2）直流电流IL：（3）波纹系数Ｋr说明桥式整流电路输出电压的波动程度比半波整流电路大大减低了。vL桥式整流电路的电源利用很高。94、提高基准电压稳定性的措施：2、输出电压和电压调节范围计算将交流电压v2变为脉动的直流电压v3……….W78ＭXX(0.当RW2=0(电位器往下调到底)时,获得最大输出电压(1)、未接入负载电阻RL时的输出电压波形：2、具有短路保护的固定输出电压电路四、串联反馈式稳压电路缺点：（二）、桥式整流电容滤波电路2串联反馈式稳压电路有电容、有RL时的输出电压波形V0(=Vi-VCE1）调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时: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：4、桥式整流电路中整流二极管的参数：(2)二极管上承受的最高电压：(1)整流二极管上的平均电流：10几种常见的硅整流桥外形：+AC-~+~-~+-~11二、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原理：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。种类：可分为电容滤波电路、电感滤波电路、电容电感倒L型滤波电路、电容电感∏型滤波电路、电容电阻∏型滤波电路等。12v2(一)、半波整流电容滤波电路的滤波原理vCCv2DvLv1SRLvL１、无电容C时的输出电压波形：2、加入电容C：(1)、未接入负载电阻RL时的输出电压波形：刚开始时,D导通,vL=

v2,同时v2对电容C充电;当vC=

时,vC>v2,D截止,电容C无放电回路,其电压保持恒定,故输出电压也恒定不变,即vL=

vc=

没有电容时的输出电压波形有电容、无RL时的输出电压波形13(一)、半波整流电容滤波电路的滤波原理vCCv2DvLv1SRLvL2、加入电容C：(2)、接入负载电阻RL时的输出电压波形：没有电容时的输出电压波形有电容、无RL时的输出电压波形D导通,

vL=

vC=

v2,同时v2对电容C充电;当vC>v2时(因为v2按正弦变化,vC按变化)，D截止,电容C对RL放电,这时vL=

vC，其电压vL=有电容、有RL时的输出电压波形3、结论及参数τ=RLC越大,输出电压越平稳电容的理论放电波形14（二）、桥式整流电容滤波电路1、滤波原理vLv2D4D2D1D3RLSC+–v1(1).RL未接入时的输出电压波形v2tvLt充电结束无电容时，输出电压波形有电容、无RL时的输出电压波形15VI的数值应比Vo大在RL一定时,有电容比无电容的VL大。2、输出电压和电压调节范围计算１、Ui变化,负载不变清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压vo的稳定(2)二极管上承受的最高电压：τ=RLC越大,输出电压越平稳(1)整流二极管上的平均电流：3、三端集成稳压电源的分类二、串联反馈式稳压电路的分析在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时: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。（二）、桥式整流电容滤波电路2、输出电压和电压调节范围计算(2).RL接入（且RLC较大）时：v2tvLt当整流电路电压大于电容电压时,二极管导通,向电容CL放充；当整流电路电压小于电容电压时,二极管截止，电容通过RL放电，vL会逐渐下降。1、滤波原理vLv2D4D2D1D3RLSC+–v1无电容时，输出电压波形有电容、有RL时的输出电压波形16近似估算:VLV2，ILV2/RL2、桥式整流电容滤波电路的特点(1)输出电压VL与时间常数RLC有关。RLC愈大电容器放电愈慢VL(平均值)愈大当取(T:电源电压的周期)时输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,VL

也随之改变。如:RL愈小(IL越大),VL下降多;(2)输出特性(外特性)VL电容滤波纯电阻负载(无电容)1.4V20.9V20IL在RL一定时,有电容比无电容的VL大。17(3)、整流二极管导电角变小、瞬时电流很大RLC越大VL越平滑、越大负载电流的平均值越大；整流管导电角越小iD的峰值电流越大（对整流管的冲击越大）。故一般选管时，取只有整流电路输出电压大于vC时,二极管才导通,并形成电流iL、iD

。整流电路的输出电流iL可见，采用电容滤波时，整流管的导通角θ较小。整流管的导通角θvLtθθθθθθ结论：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。vLv2D4D2D1D3RLSC+–v1iLiD18（三）、电感滤波１、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。v2v1RLLvo2、滤波原理对直流分量:XL=0电感相当于短路,电压大部分降在RL上。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。VLV2输出平均电压约为：3、电感滤波的特点优点：整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦。缺点：是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。适用于低电压、大电流(RL较小)的场合。19RC–型滤波电路v2v1LvLCRLL-C倒L型滤波电路v2v1LvLC2RLC1vLRv2v1C1C2RLLC–

型滤波电路（四）、其他形式的滤波电路20三、并联型稳压电路（稳压管稳压电路）１、Ui变化,负载不变2、Ui不变负载变化稳压原理Uo稳定是Dz通过Iz的电流调节和Ｒ的电压调节而实现的­­­URIRUO­Ui(=I0+IZ)®­IZ®­­®­­®UO­(=UI-UR)­­UoIZDZRI0IRUiRLu2u1Cu0iZ21思考：开关Ｓ闭合、断开时，u0的波形相同吗？结论是什么？uoDZRuiRLu2u1Csuituitu0tUzu0tUzUzUz1、开关Ｓ闭合时，即有滤波时：2、开关Ｓ断开时，即无滤波时：结论：整流环节与稳压环节之间须加滤波环节22§10.2串联反馈式稳压电路

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)也称串联反馈式稳压电路，稳压效果好，但效率不太高。电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。稳压效果好、效率较高，目前使用也比较多。23并联型稳压电路VoIZVZRILIRViRL不足之处：①.输出电流IL小；②.稳压效果不理想；③.输出电压VO不可调。一、并联型串联反馈式稳压电路的演变③.输出电压VO不可调。①.输出电流IL扩大；②.稳压效果不理想；Ｖo=ＶZ–ＶBE串联式稳压电路特点：串联反馈式稳压电路(基本型）VOT1RLVZViiRiZiLR3串联反馈式稳压电路(改进型）VOR3T1T2VZRR1RWR2RLViVFViT1R1R2VFRLVoRWR3VZ-+24二、串联反馈式稳压电路的结构特点ViT1R1R2VFRLVoRWR3VZ-+串联式稳压电路由基准电压调整管取样基准电压、比较放大比较放大、取样电路调整管、四部分组成。2、调整管：起扩大输出电流、电压调整作用。3、比较放大：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。4、取样电路：起检测输出电压V0和实现输出电压的可调。1、基准电压：可以是稳压管稳压电路、带隙基准电压源等。对误差信号进行比较、放大作用。可以是单个功率管、复合管。251、稳压原理ＶoVFVBE2(=VF-VZ）当Vi增加使Vo升高时：二、串联反馈式稳压电路的分析(一)、基本型串联反馈式稳压电路的分析IB2IC2VC2V0(=Vi-VCE1）VCE12、输出电压和电压调节范围计算VCE1VOR3T2VZRR1RWR2RLViT1RW1RW2VFIB2VC2IC2当RW2=0(电位器往下调到底)时,获得最大输出电压当RW2=RW(电位器往上调到顶)时,获得最大输出电压3、电路不足之处:①.温度变化时，T2组成的比较放大电路产生零点漂移，输出电压的稳定度变差。

②.T2为单级放大,电压增益小,对误差的放大能力不强,故输出电压的稳定精度不太高。26(二)、改进型串联反馈式稳压电路的分析2、输出电压和电压调节范围计算当RW2=0(电位器往下调到底)时,获得最大输出电压当RW2=RW(电位器往上调到顶)时,获得最大输出电压①.能抑制零点漂移，输出电压的稳定度很好。②.

对误差的放大能力强,故输出电压的稳定精高。1、电路的特点:由于运放是差分式输入方式且增益很高,故：当VF趋近等于VZ时（即误差趋近于零）,VB1趋近等于零,调整管T1的电压调整作用结束,从而得到稳定输出电压。ViT1R1R2VFRLVoRWR3VZ-+RW1RW2VB1

③.

电路启动时的电流很大。27三、串联反馈式稳压电路的其它改进措施ViT1R1R2RLVoRWR3VZ-+1、减小启动电流的措施：增加启动电路DZ1R4R5T2T1VoViR1R2RLRWR3VZ-+VB2、扩大输出电流的措施：调整管采用复合管DZ1R4R5T2VoViR1R2RLRWR3VZ-+VBT1T3T128当Vi增加使Vo升高时：当Vi增加使Vo升高时：2、Ui不变负载变化D1RLD3（二）、桥式整流电容滤波电路(1)整流二极管上的平均电流：１、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。运算放大器作为电压跟随器使用,由于运放的输入阻抗很高,输出阻抗很低，可以克服稳压器受输出电流变化的影响。四、串联反馈式稳压电路缺点：(2)二极管上承受的最高电压：将交流电压v2变为脉动的直流电压v3……….2串联反馈式稳压电路有电容、有RL时的输出电压波形4、提高输出电压的电路当VF趋近等于VZ时（即误差趋近于零）,VB1趋近等于零,调整管T1的电压调整作用结束,从而得到稳定输出电压。近似估算:VLV2，ILV2/RL缺点：是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。3、过流保护的措施：给调整管增加旁路三极管改进措施DZ1R4R5T2VoViR1R2RLRWR3VZ-+VBT1T3T４R当IL不超过额定值时,T４截止；当IL超过额定值时,T４导通,其集电极从T３的基极分流,使调整管的集电极、发射极电流不至于过大。4、提高基准电压稳定性的措施：用带隙基准电压源代替由ＤZ组成DZ1R4R5T2VoViR1R2RLRW-+VBT1T3T４RR3VZMC1403DZVREF的基准电压VREFVVI＋VREFRC1－RC2T1T2T3Re2I0＋－MC1403带隙基准电压源的内部结构29四、串联反馈式稳压电路缺点：

损耗(P=VCEIL)大电源的效率(=Po/Pi=ＶoIL/ＶiIi)较低为了提高效率，可采用开关型稳压电源。调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时:TＶiＶO比较放大基准电压取样电路RL调整管+–+–30五、三端集成稳压电源三端集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，不需调试、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，故称之为三端集成稳压器。本节主要介绍常用的W78XX系列、W79XX系列、LM317系列、LM337系列三端集成稳压电源。1、简介312、三端集成稳压电源的外形及配套的散热片三端集成稳压电源的外形配套的散热片323、三端集成稳压电源的分类注：固定式型号后XX两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。三端集成稳压器固定式可调式负压W79ＬXX(0.1A)

W79ＭXX(0.5A)、W79XX(1.5A)正压W78ＬXX

（０.1A)、

W78ＭXX

(0.5A)、W78XX(1.5A)负压LM１37/237/337L（０.1A)

LM１37/237/337M（０.5A)

LM１37/237/337（1.5A)

正压LM１17/217/317L（０.1A)LM１17/217/317M（０.5A)

LM１17/217/317（1.5A)

33W78XX4、固定式三端集成稳压器的引脚排列、符号W79XX地输入输出345、可调式三端集成稳压器的引脚排列、符号35

1、输出为固定电压的电路六、三端集成稳压器的应用注意：为使电路工作正常，VI的数值应比Vo大C1、C2用来实现频率补偿防止自激振荡抑制高频干扰+_W78XX系列稳压器基本接线图C2W78XXC1VI+_Vo1320.1~1F0.1µF10µFC3C3用来抑制低频干扰36

2、具