直流稳压电源剖析课件

●直流稳压电源概述●单相整流电路●电源滤波电路●集成线性稳压器●直流稳压电源设计●实做训练1±5V直流稳压电源直流稳压电源直流稳压电源的作用和组成框图直流稳压电源概述1、变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2、整流电路：将交流电源电压变换为单向脉动电压。3、滤波器：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。4、稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。整流滤波220V50Hz直流电压图12.1.1直流稳压电源框图vacvpVAVVOIO稳压直流稳压电源的主要技术指标直流稳压电源概述1．特性指标输入电压及其变化范围；输出电压及调节范围；额定输出电流以及过流保护电流。输出电压是输入电压、输出电流和温度（调节元件等的特性与温度有关）等的函数，即：VI可以是电网电压的有效值Vac或者是滤波输出电压VAV。定义：1）电压调整率：2）输出电阻：3）温度系数：因此，电压调整率、输出电组和温度系数越小，直流稳压电源的质量越好。2．质量指标直流稳压电源的主要技术指标由于输入是交流电压，在输出端将不可避免地含有交流分量。在交流电压有效值、输出电流和温度不变的情况下，纹波电压是指直流稳压电源输出电压的交流分量，即纹波电压vγ：vO是输出电压的瞬时值，VO是输出电压的直流分量（即输出直流电压）。则纹波电压的有效值Vγ：纹波系数γ通常定义为纹波电压有效值与直流分量的绝对值之比，即： 同样，纹波系数越小，直流稳压电源的质量越好。4）纹波系数单相整流电路●单相半波整流电路输出直流电压:输出电压有效值:纹波电压有效值:纹波系数:为了提高整流电路的性能，抑制变压器的直流偏磁，减小对电网的不利影响，常采用桥式整流电路。a~TrRLu2uLu1~RLu2uLb~RLu2uL~RLuLu2

桥式整流电路的四种画法：单相桥式整流电路输出直流电压和纹波电压输出电压有效值：纹波电压有效值：纹波系数：说明纹波电压小于直流输出电压。

输出直流电压：单相桥式整流电路流过整流二极管的平均整流电流等于负载直流电流的一半，即：二极管承受的最大反向电压：

桥式整流电路的特点：输出直流电压较大，纹波电压较小，特性较好。此外，变压器连续工作，流入变压器和电网的电流是正弦波，变压器没有直流偏磁，对电网造成的谐波污染较小。整流二极管的选择通常用整流桥替代分立元件，其体积减小，成本降低，可靠性高。单相桥式整流电路圆桥2W06排桥KBP306

桥式整流电路的外观和内部结构

一体化硅桥SQLF2000整流桥硅整流二极管整流管模块机车整流柜青铜峡电解整流所u2uLIou2uLIou2uLu2Io整流电压平均值t0uLt0uLt0uL电路整流电压波形二极管平均电流二极管反向峰值电压常见的几种整流电路整流类型半波全波桥式

－电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端;电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。

对整流电路的滤波，一方面要尽量降低输出电压中的脉动成份，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。

－电容器两端的电压不能突变（跃变）和流过电感器的电流不能突变的特性，用电容器与负载电阻并联或电感器与负载电阻串联构成各种滤波电路。滤波器的基本组成元件是电容或电感。滤波原理2：频率响应滤波原理1：暂态效应滤波：滤去无用信息，留下有用信息的电路。电源滤波电路几种滤波电路（a）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（г型）（c）型滤波电路电源滤波电路设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束桥式整流输出波形有电容滤波、空载时v2tvot电容滤波电路桥式整流电容滤波电路负载状态下：v2tvot电容滤波电路桥式整流电容滤波电路特点：A.二极管的导电角

<，流过二极管的瞬时电流很大。B.负载直流平均电压VL

升高d=

RLC

越大，VL

越高C.直流电压VL

随负载电流增加而减少当d（35）时，VL=(1.11.2)V2

可见：采用电容滤波器之后，输出电压的脉动程度有所改善，但带负载能力较差。电容滤波电路输出直流电压和纹波电压输出平均电压:输出电压有效值:输出纹波电压:纹波系数:在实际应用中，通常选择得实际估算公式:输出平均电压与输出平均电流的关系称为电容滤波电路的负载特性。电容滤波的负载特性分析知，输出直流电压在0.9V2和之间。可见，电容滤波带负载能力较差。当输出直流电流小（负载电阻大）时，输出电压大；当输出直流电流大（负载电阻小）时，输出电压小。二极管承受的最大反向电压仍为变压器付边交流电压的峰值，即：电容对直流分量相当于开路，所以，流过整流二极管的平均整流电流仍然等于负载直流电流的一半，即：二极管的导通角远小于1800，并且必须维持一定的负载平均电流，故二极管的导通电流大。因此，计算二极管的最大平均整流电流和最高反向工作电压参数的公式修正为：IDFmax和VDRmax是二极管工作时的最大平均电流和最高反向电压，可根据变压器的最大付边电压电压有效值和负载电阻确定。二极管的选择例有一单相桥式滤波电路，电源频率f=50HZ，负载电阻为200，要求Uo=24V，试选择整流二极管及滤波电容。查二极管参数，为了使用安全此项参数选择应比计算值大一倍左右。选用2CP11(Iom=100mA，URM=50V)。解：（1）选择整流二极管变压器副边电压有效值故(2)选择滤波电容故电容可选用250uF、耐压50V的电解电容器实际电源举例-24VN2C1N3N13A2000F50VFU2C21A.047FFU12CZ124直流交流24V~220V变压器副绕组N3的电压约为20V，电源输出电压为-24V，电流为1.8A。C2：抑制高频干扰；副绕组N2的电压为5.5V，供照明指示灯用。直流24V电池的极性可任意接入。

串联稳压电路适合单片集成电路制造，相应的集成电路产品称为单片集成线性稳压器，简称集成稳压器。集成线性稳压器

只有3个引出端的集成稳压器称为三端稳压器，3个引出端分别是输入电压端、输出电压端和公共端或调整端。输出电压固定的是三端固定稳压器，输出电压可调的是三端可调稳压器。图12.5.1三端稳压器封装和框图

三端集成稳压器的分类集成线性稳压器1.三端固定正输出集成稳压器国标型号:CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定负输出集成稳压器国标型号:CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可调正输出集成稳压器国标型号:CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L–CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可调负输出集成稳压器国标型号:CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低压差集成稳压器6.大电流三端集成稳压器型号中××代表输出电压的绝对值，一般为：5V、6V、9V、12V、15V、18V和24VW78××W79××Io1.5AW78M××W79M××Io0.5AW78L××W79L××Io0.1AW78H××W79H××Io5A集成线性稳压器

三端集成稳压器的参数1.输出电压固定的三端集成稳压器（正电压78、负电压79

）集成线性稳压器电路由基准电压电路、取样电路、比较放大电路、调整电路、保护电路和启动电路组成。型号：W78001.工作原理由D1、D2、R1、R2、R3、T3、DZ2、T4和R4组成。T4输出恒定电流使稳压管工作在恒流稳压状态，输出较稳定的电压VZ2，基本不受输入电压VI变化的影响。VZ2具有正温度系数，而VBE具有负温度系数。

基准电压：由R12和R13组成，反馈电压为1)基准电压电路2)取样电路由T4~T11等元件组成。T6~T8组成恒流源差分放大电路，T4和T5是其恒流源负载，T10将双端输出电压转换调整管驱动电流。T10和T11组成复合调整管。为保证调整管工作在放大状态，要求VI-VO大于3V左右。3)比较放大和调整电路1.工作原理取样、比较和调整电路形成负反馈，所以，输出电压为:能隙基准电压VREF=1.25V输出电压2.三端可调稳压器

除取样电路置于集成电路外部以外，三端可调稳压器的内部电路同样由基准电压电路、比较放大电路、调整电路、保护电路和启动电路组成（图中未绘出保护电路和启动电路）。基准电压电路采用能隙基准电压源，恒流源是能隙基准电压源的电流激励。式中，Iadj是调整端的输出电流（通过能隙电压源的电流），等于50μA；VREF是能隙基准电压，等于1.25V。集成线性稳压器输出正电压的三端可调稳压器是W117，输出负电压的三端可调稳压器是W137。当|VI-VO|<15V时，输出电流可达1.5A。V2=20V3000μF1μF0.1μFRS2013.5kΩ40kΩ输出电压调节范围：例、15V/1.0A可调直流稳压电源 由W117组成的15V/1.0A可调直流稳压电源如图。2.三端可调稳压器为保证W78M15正常工作，要求VI-VO大于3V左右，即:稳压器的静态电流IQ（≈10mA），则整流滤波电路的等效负载电阻近似为 滤波电容:1.15V/0.5A直流稳压电源主要电路参数的设计计算如下：直流稳压电源设计变压器付边电压有效值:整流桥二极管的平均电流:直流稳压电源设计由此，选择变压器付边电压有效值为20V，整流桥为RS101（平均整流电流1A、反向工作电压50V），1500μF的电解电容。通常用1μF左右的其它介质电容（如云母电容）与电解电容并联，以消除电解电容的寄生电感对电路的不利影响。

C3抑制稳压器输出端的残余纹波，经验值为0.1μF。V2=20V1500μF1μF0.1