模电课件-9直流稳压电源a

10.1小功率整流滤波电路10直流稳压电源10.2串联反馈式稳压电路

电源变压器:

将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2。

整流电路:

将交流电压v2变为脉动的直流电压v3。

滤波电路:

将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。

稳压电路:

清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压vo的稳定。直流稳压电源的组成和功能整流电路滤波电路稳压电路v1v2v3v4vo整流电路滤波电路稳压电路++++12L+vR-L1v2v220VD半波整流电路二极管导通，vL=v2二极管截止,

vL=0+–io+–v2>0时:v2<0时:单相整流电路v2vLvD

t

2340

t

t主要参数：IL=VL/RL=0.45V2

/RL

vL

20

t（2）输出电流平均值Io：IL

（1）输出电压平均值VL：++++12L+vR-L1v2v220VD（3）流过二极管的平均电流：vD

20

tVRMID

=ILVRM=22v（4）二极管承受的最高反向电压：IL

++++12L+vR-L1v2v220VD220V1212R2+Lvvv·2L··－1DD22.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v2当v2正半周时，D1导通，D2截止。当v2负半周时，D2导通，D1截止。+–+–+–+–全波整流电压波形

tv2vLvD1

2340vD2V22012122·vvDD22·1·+v－LLR电路的缺点：二极管承受的最高反向电压：v1v2~220V+-RLvLD2D1D3D4Trab10.1小功率整流滤波电路一、单相桥式整流电路1.工作原理：⑴v2正半周时:D1、D3导通，D2、D4截止。v2twvLtwvDtw⑵v2负半周时:D2、D4

导通，D1、D3截止。v1v2~220V+-RLvLD2D1D3D4Trabv2twvLtwvDtw设-+输出电压平均值：输出电流平均值:2.负载上的直流电压VL和直流电流IL的计算用傅氏级数对桥式整流的输出

vL

分解后可得:p2)6cos3544cos1542cos34(22LtttVvLwpwwp---=p22L9.0π22VVV==LLRVI29.0=2次谐波纹波系数:流过二极管的平均电流：ID=IL/23.整流元件参数的计算二极管承受的最大反向电压：VRM=22VLRV245.0=桥式整流电路的优点：输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，电源变压器的利用率高。例2：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因击穿或烧坏而短路，后果又如何？

vo+_~v+_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，负载中有电流过，负载电压vo=v；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，vo

=0。

vo

vi

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。vo+_~v+_RLD2D4

D1

D3D4vo+_~v+_RLD2

D1

D3vo+_~v+_RL

D1

D3集成硅整流桥v2vL+

–

+–-~~+C(a)LC(b)C2R(c)C1滤波电路的基本形式(a)C型滤波电路(b)倒L型滤波电路(c)Ⅱ型滤波电路10.1.2滤波电路1.电容滤波电路二、滤波电路2RL+vL-v1D4D3DD1Cv2（1）空载（RL=∞）时2+vL-v1D4D3DD1Cv2vCvLtvc=vLv2＞

vC时：二极管导通，C充电v2＜vC时：二极管截止，C放电。由于RL=∞，无放电回路，所以vC保持不变。v2t（2）接入RL（且RLC较大）时v2＞vC时：二极管导通，C充电v2＜vC时：二极管截止，C放电。2RL+vL-v1D4D3DD1Cv2放电时间常数充电时间常数（1）二极管的导电角

<流过二极管的瞬时电流很大。整流电路必须选用大容量的整流二极管电容滤波的特点近似估算:

VL=1.2V2电容滤波电路的特点：(2)VL与RLC的

关系：RLC愈大

C放电愈慢

VL(平均值)愈大RLC较大vCtiDtvc=vL一般取：(T:电源电压的周期)TCRL)53(-³=t2（3）负载直流电压随负载电流增加而减小

整流滤波电路中，输出直流电压VL随负载电流IO的变化关系曲线如图所示。

整流滤波电路的外特性曲线电容滤波的特点:电路简单,VL较高,纹波较小,但输出特性差.适用于负载电压较高,负载变动不大的场合++++4123LD+DLv4-R220V32DD1v21vL2.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:

VL=0.9V2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.

(2)整流二极管的选择。

ID＝0.5IL＝0.5×50＝25mA例设计一个桥式整流电容滤波电路，用

220V、50Hz交流供电，要求输出直流电压Vo＝30V，负载电流IL＝50mA。2RL+vL-v1D4D3DD1Cv2解:(1)电路如图取VL=1.2V2,则每个二极管承受的最大反向电压

根据ID和VRM进行选管。可选用整流二极管2CZ51D(最大整流电流为50mA,最大反向工作电压为100V)。一般应使放电时间常数RLC大于电容C的充电周期(3～5)倍。对桥式整流来说，C的充电周期等于交流电网周期的一半,即取

(3)滤波电容C的确定。其中：所以：若考虑电网电压波动，则电容器承受的最高电压为选取标称值为的电解电容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++++v++v-iC-oRC12++++vo+-LCv-i+10.2

串联反馈式稳压电路10.2.1

稳压电源质量指标10.2.2串联反馈式稳压电路工作原理10.2.3

三端集成稳压器10.2.4

三端集成稳压器的应用10.2.1

稳压电源的质量指标输出电压：)(OIOTIVfV，，=

VI、

IO和

TO引起的

VO可用下式表示

(1)输入调整因数定义输入调整因数电压调整率(2)输出电阻Ro:反映负载电流的变化对VO的影响.（3）输出电压的温度系数ST稳压系数有时稳压系数也用下式定义稳压管稳压电路稳压原理——利用稳压管的反向击穿特性。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。ivVZ△I△VIzminIzmax++++VDziLRz-oV-++RVIZILI稳压管稳压电路的缺点：（1）带负载能力差（2）输出电压不可调1.组成：基准电压、调整管、取样电路、放大比较环节。10.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理2.工作原理输入电压波动负载电流变化输出电压变化电压串联负反馈所以输出电压满足深度负反馈，根据虚短和虚断有(+)(+)(+)(+)输出电压调节范围

①当电位器动端在最上端时，输出电压最小

②当电位器动端在最下端时，输出电压最大调整管的选择调整管一般为大功率管，其选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数ICM、V(BR)CEO和PCM。选管标准：举例：分立元件组成的串联式稳压电源VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV稳压原理VoVB3VBE3=（VB3-VZ）VCE3（VB2）Vo当Vi

增加或输出电流减小使Vo升高时动画演示VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV(3)输出电压的调节范围因为：所以：VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV将参数代入，可求出输出电压的调节范围。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV例：串联型稳压电路如下图所示，V2=12v，稳压管DZ的稳定电压VZ=6v，R1=300Ω，R2=R3=500Ω。求：⑴当C足够大时，估算整流滤波电路的输出电压Vd；⑵求VO的最大值VOmax和最小值VOmin。（1）设变压器副边电压的有效值V2＝20V，求VI＝？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；（2）当VZ1＝6V，VBE＝0.7V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；（3）计算输出电压的调节范围。（4）当VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω时，计算调整管T3的功耗PC3。例10.2.1（1）设变压器副边电压的有效值V2＝20V，求VI＝？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；例解：VI＝（1.1～1.2）V2取VI＝1.2V2则VI＝1.2V2＝1.2×20＝24VT1、R1和DZ2为启动电路（2）当VZ1＝6V，VBE＝0.7V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；VA＝VI＝24VVE＝VO＋2VBE＝12V＋1.4V＝13.4VVCE3＝VA－VO＝24V－12V＝12VVC＝VD＝VZ1＝6V＝12VVB＝VO＝R2R1VREF（3）计算输出电压的调节范围。R2R1VREFVO＝=

9V=

18V（4）当VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω时，计算调整管T3的功耗PC3。所以IC3＝IL＋IR3＋IR2

＝105mAPC3＝VCE3×IC3

＝（VA-VO）×IC3

＝1.5W10.1.3作业

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。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。照片三、三端集成稳压器1.三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可调负输出集成稳压器，国标型号为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以上1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55℃～150℃；工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工