集成直流稳压电源

第十章集成直流稳压电源10.1单相整流滤波电路10.4开关型稳压电路10.3串联型稳压电路10.2稳压管稳压电路引言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适宜的直流电压u4uou3u2u1交流电源负载稳压滤波整流变压整流电路的作用:

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uDO一、单相整流电路〔2〕工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通；〔3〕工作波形

u负半周，Va<Vb，二极管D截止。〔1〕电路结构–++–aTrDuoubRLiou

tOuoOu=1、半波整流10.1单相整流滤波电路〔4〕参数计算(1)整流电压平均值Uo(2)整流电流平均值Io(3)流过每管电流平均值ID(4)每管承受的最高反向电压UDRM(5)变压器副边电流有效值I〔5〕整流二极管的选择平均电流ID与最高反向电压UDRM是选择整流二极管的主要依据。选管时应满足：

IOM

ID，URWM

UDRM2、单相桥式整流电路〔2〕工作原理u

负半周，Va<Vb，二极管D1、D3截止，D2、D4导通。〔3〕工作波形uD2uD4〔1〕电路结构

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

u-uD1uD3〔4〕参数计算1)整流电压平均值Uo2)整流电流平均值Io3)流过每管电流平均值ID4)每管承受的最高反向电压UDRM5)变压器副边电流有效值ILLRURUI9.0oo==〔5〕简化画法+uo

RLio~+u2

〔6〕整流桥把四只二极管封装在一起称为整流桥~~例1：单相桥式整流电路，交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。

I=1.11Io=1.112=2.2A

变压器副边电流有效值变压器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA变压器副边电压U

122V可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。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？

uo+_~u+_RLD2D4D1D3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uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo如果D2或D4接反那么正半周时，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因击穿烧坏而短路那么正半周时，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+_RLD2D4D1D3二、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，保存其直流成份，到达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)。io

+

uo=uc

RLV1V4V3V2

+u

1、电容滤波〔1〕电路和工作原理Cio

+

uo=uc

RLV1V4V3V2

+u

V导通时给C充电，V截止时C向RL放电；滤波后

uo

的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C〔2〕波形及输出电压当RL=

时：OtuO

2

当RL为有限值时：通常取RC越大UO越大RL=

UO=1.2U2io+

uo=uc

RLV1V4V3V2

+u

C〔3〕电容滤波电路的特点(T—电源电压的周期)1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。RLC

越大

电容器放电越慢

输出电压的平均值Uo越大，波形越平滑。近似估算取：Uo=1.2U(桥式、全波〕Uo=1.0U〔半波〕当负载RL开路时，UO

为了得到比较平直的输出电压2)外特性曲线有电容滤波1.4U无电容滤波0.45UUooIO结论

采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。3)流过二极管的瞬时电流很大选管时一般取：

IOM=2ID

RLC

越大

ＵO

越高，IO

越大

整流二极管导通时间越短

iD

的峰值电流越大。iDtuotOO[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

(2

3)

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。2、其他形式滤波〔1〕电感滤波RLL~+u2

整流后的输出电压：直流分量被电感L

短路交流分量主要降在L上电感越大，滤波效果越好〔2〕电感电容滤波器1〕.电路结构LuRLuo++––~+C2〕.滤波原理对直流分量:XL=0，L相当于短路,电压大局部降在RL上。对谐波分量:f越高,XL越大,电压大局部降在L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流电压。当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为适宜。〔3〕形滤波器形LC滤波器

滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。比形LC滤波器的体积小、本钱低。LuRLuo++––~+C2+C1形RC滤波器RuRLuo++––~+C2+C1

R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。10.2稳压管稳压电路稳压电路〔稳压器〕是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。稳压电路的输出电压大小根本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。稳压电路是整个电子系统的一个组成局部，也可以是一个独立的电子部件。2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR

设UI一定，负载RL变化UO

基本不变IR

(IRR)基本不变

UO

(UZ

)

IZ

+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流调压稳压电路1.电路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUI

UZ

设负载RL一定，UI变化UO

基本不变IRR

IZ

IR

1.电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz3.参数的选择(1)UZ

=UO(2)IZM=(1.5~3)ICM(3)UI

=(2~3)UO(4)为保证稳压管平安工作为保证稳压管正常工作适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。[例]在图示电路中，，RL＝100Ω,R=120Ω,稳压管的UZ＝6V，IZmax＝80mA。试求：〔1〕当开关S断开时，整流输出电压Ui的平均值；〔2〕当开关闭合时，Ui的平均值；〔3〕当开关闭合时，输出电压Uo的平均值，并计算稳压管中流过的电流IZ。+–UiDZu2RLU0++––~CSR8Uo+UI

RLV1+UCE

并联型稳压电路—调整管与负载并联串联型稳压电路—调整管与负载串联+UI

取样电路调整管比较放大电路基准电压UZUF

1.结构和稳压原理一、串联型稳压电路的工作原理10.3串联型稳压电路UiTR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1一、串联型稳压电路的工作原理1.电路结构串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四局部组成。调整元件比较放大基准电压取样电路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.稳压过程由电路图可知UO

Uf

UB

UO

IC

UCE

由于引入的是串联电压负反响，故称串联型稳压电路。UITR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R13.输出电压及调节范围

输出电压UITR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1二、三端固定集成稳压电源单片集成稳压电源，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,故称之为三端集成稳压器。1.分类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〔1.25~37V连续可调〕5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V输出电流78L

××/79L

××—

输出电流100mA78M××/9M××—

输出电流500mA78××/79××—

输出电流1.5A输出电压例如：CW7805

输出

5V，最大电流

1.5ACW78M05

输出

5V，最大电流

0.5ACW78L05

输出

5V，最大电流

0.1A封装符号CW7800++213CW790013_2_塑料封装金属封装1—输入端3—公共端2—输出端78xx1—公共端3—输入端2—输出端79xx2、CW7800的内部结构和根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

根本应用电路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33

F0.1

F100

FRL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，防止自激改善负载的瞬态响应，消除高频噪声提高输出电压电路W78

132CiC2+UO

+UI

+U

R1R2IQI1I2静态电流5

8mA要求输出电压

UO>U

输出电压可调稳压电路W78

C1C2+UI

+U

+UO

R1R2R3R48(虚短)可产生小于U

的输出电压

UO输出正、负电压的电路~24V~24V~220VW7815W79151323211000

F220

F0.33F0.33F0.1F+15V

15V++++1000

F0.1F220

F恒流源电路12+UI=10V

W78053+UO

RRLIQIO0.1F0.33F10

三、三端可调输出集成稳压器1、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CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基准电压1.25V输出电流L型

—输出电流100mAM型—输出电流500mA2、CW117内部结构和根本应用电路a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外形引脚CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ

50

A根本应用电路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1

F10

F33

FR1R2C4IOIQIIREF0.1

FV1V2V1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=1.25V使UREF很稳定120IREF

50

A2.2kR1=

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=

1.2524V0

30V连续可调电路Uo

CW317123++UiC10.33

F10

FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V当R2=0时，UO=0V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)10.4

开关型稳压电路引言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、开关稳压电源的根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

+Uo

RLV18A8C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)+UI

V1LuEIO+Uo

RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比+UI

+Uo

RLV18A8C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

+Uo

RLV1R1R2LC+UREFuFuB控制电路V2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2iL高电平iO低电平uBtofftonT

截止截止iL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。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k

3k

5k

5k

5k

2k

50k

180

68

0.1

UIUOR00.1

F0.