《电子技术基础》课件-项目4 直流稳压电源的仿真与实训

《电子技术基础》4.1直流稳压电源的组成4.2整流电路4.3滤波电路4.4

稳压电路项目4：直流稳压电源的仿真与实训

4.1直流电源的组成及各部分的作用改变电压值通常为降压交流变脉动的直流减小脉动1)负载变化输出电压基本不变；2)电网电压变化输出电压基本不变。

直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。半波整流全波整流

在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动±10％，且负载有一定的变化范围。1.单相半波整流电路（1）工作原理u2的正半周，D导通，A→D→RL→B，uO=u2。u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2；uO=0。4.2整流电路（2）UO（AV）和IL（AV）的估算

已知变压器副边电压有效值为U2考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：（3）二极管的选择2.

单相桥式整流电路u2的正半周

A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的负半周

B→D2→RL→D4→A，uO=-u2四只管子如何接？集成的桥式整流电路称为整流堆。（1）工作原理若接反了呢？举例：

4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？

uiuo+_+_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，负载中有电流流过，两端有电压uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，两端无电压，u0=0。波形如图所示。uo

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πui+_+_u+_RLD2D4D1D3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。uiuo+_+_u+_RLD2D4D1D3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。uiuo+_+_u+_RLD2D4D1D3（2）估算（3）二极管的选择考虑到电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：4.3滤波电路（1）工作原理1.

电容滤波电路充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。（2）二极管的导通角导通角

无滤波电容时θ＝π。

有滤波电容时θ<π，且二极管平均电流增大，故其峰值很大！θ小到一定程度，难于选择二极管！

简单易行，UO（AV）高，C足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。（3）电容的选择及UO（AV）的估算若负载开路UO（AV）＝？（4）优缺点2.

电感滤波电路

当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为ωL。适于大电流负载！3.

复式滤波电路为获得更好的滤波效果，可采用复式滤波电路。电感应与负载串联，电容应与负载并联。4.倍压整流电路分析时的两个要点：设①负载开路，②电路进入稳态。u2负半周，u2加C1上电压对C2充电：P→D2→C2→A，最终u2正半周C1充电：A→D1→C1→B，最终P1.稳压电路的性能指标(1)输出电压(2)输出电流(3)稳压系数表明电网电压波动时电路的稳压性能。在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。（4）输出电阻表明负载电流变化时电路的稳压性能。在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。其值大小反应直流电源带负载能力的大小。（5）纹波电压测试出输出电压的交流分量。4.4稳压电路2.稳压管稳压电路稳定电压UZ：稳压管的击穿电压稳定电流IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率PZM：允许的最大功率，PZM=IZMUZ动态电阻rz：工作在稳压状态时，rz＝ΔU/ΔI（1）稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性符号等效电路(2)稳压管稳压电路的工作原理（3）稳压管稳压电路的设计（1）UI的选择UI＝（2～3）UZ（2）稳压管的选择UZ＝UO

IZM－IZ>ILmax－ILmin（3）限流电阻的选择保证稳压管既稳压又不损坏。电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。3、串联型稳压电路（1）基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。调整管的作用及如何提高稳压性能不管什么原因引起UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。

若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。（2）具有放大环节的串联型稳压电路①稳压原理：若由于某种原因使UO增大②输出电压的调节范围同相比例运算电路则UO↑→UN↑→UB↓→UO↓③串联型稳压电路的基本组成及其作用调整管取样电阻调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。比较放大基准电压基准电压：是UO的参考电压。取样电阻：对UO

的取样，与基准电压共同决定UO。比较放大：将UO

的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。④串联型稳压电源中调整管的选择IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM根据极限参数ICM、U(BR)CEO、PCM选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！（1）特点体积小、重量轻、外围元件少、使用调整方便和价廉。3.集成稳压器概述（2）类型按结构分：串联型、并联型、开关型串联型：调整元件和负载RL为串联关系。并联型：调整元件和负载RL为并联关系。开关型：调整管工作在开、关状态。按输出电压类型分：固定式、可调式按输出电压极性分：正电输出、负电压输出三端式固定输出集成稳压器CW7800

系列(正电源)CW7900系列(负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V（1）78、79系列的型号命名输出电流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0.1A①

封装CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND塑料封装金属封装（2）外型和封装和使用要求312②

符号CW7800++213CW790013_2_③

使用注意为使调整管工作在放大区，应使

UI–UO2V，但考虑调整管功耗，也不宜过大。地端静态电流IQ=8mA

。（3）三端集成稳压器的应用

①基本应用

下图是三端固定输出集成稳压器的基本应用电路。图中电容C1可以减小输入电压的纹波，也可以用以抵消输入端较长接线的电感效应，以防止自激振荡。输出端电容C2用以改善负载的瞬态响应和消除电路的高频噪声。要求输入电压UI比输出电压UO至少大2.5~3V。

某型号电视机电源电路图②正负电压同时输出的稳压电路下图是正负同时输出的稳压电路。当需要正负两组电源输出时，可以采用7800系列正压单片稳压器和7900系列负压单片稳压器各一块，按图接线，构成正负两组电源。正负对称的稳压电路三端可调线性集成稳压器三端可调线性集成稳压器除了具备三端固定集成稳压器的优点外，在性能方面也有进一步提高，特别是由于输出电压可调，应用更为灵活。目前，国产三端可调正输出集成稳压器系列有：CW117/CW217/CW317；负输出集成稳压器系列有：CW137/CW237/CW337等,三端可调输出正电源

如图所示为输出可调的正电源，图中电容C1、C2的作用用于抑制调节电位器时产生的纹波干扰。二极管VD1、VD2为保护电路。VD1用于防止输入短路时，C3通过稳压器的放电而损坏稳压器；VD2用于防止输出短路时，C2通过调整端放电而损坏稳压器。在输出电压小于7V时，也可不接。

三端可调输出集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用电路三端固定输出集成稳压器的典型应用电路三端可调输出集成稳压器的典型应用电路应用电路(固定)应用电路(可调)小结1.直流稳压电源是电子设备中重要的组成部分，一般小功率直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。2.整流电路是利用二极管的单向导电性将交流电转变为脉动直流电，整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流等，桥式整流应用比较广泛。3.滤波电路是利用电容和电感的储能作用将脉动直流电中脉动成分滤掉，滤波形式有电容滤波、电感滤波等。4.稳压电路的作用是当交流电压发生波动、负载或温度变化时，维持输出直流电压稳定。知识巩固：1、三端集成稳压器CW7812的输出电压是（

）。

A、12VB、5VC、9V

D、6V2、单相桥式整流电容滤波电路输出电压平均值Uo=（

）U2A、0.45B、0.9C、1.2D、1.53、三端集成稳压器CXX7805的输出电压是（

）A、5VB、9VC、12VD、15VACA4、直流稳压电源中，为使滤波后的输出电压的平均值达到12V，则变压器副边的电压有效值应为（

）。

A、6VB、15VC、12V

D、10V5、如果需要使用三端稳压器输出+5V的直流电压，应该选用下面哪个芯片(

)。A、7815B、7805

C、7808D、7905BD6、直流稳压电源中，为使滤波后的输出电压的平均值达到12V