第十章直流电源.ppt

1、2、熟悉串联反馈式稳压电路的工作原理,1、熟悉单相整流电路和电容滤波电路的工作原理,3、了解集成三端稳压器,第十章 直流电源,10.1 小功率整流滤波电路,10.2 稳压电路,10.0 引言,10.1.1 单相桥式整流电路,10.1.3 滤波电路,第十章 直流电源,10.1.2 倍压整流电路,10.3 集成稳压电源,直流稳压电源的作用,将交流电网电压转换为直流，为放大电路提供直流工作电源。,组成,变压器：,整流：,滤波：,稳压：,降压,滤除脉动,交流变脉动直流,进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力,引言,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,10.1 整流与滤波电路,1.半波整

2、流电路,二极管导通，忽略二极管正向压降， uo=u2,为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。,二极管截止, uo=0,u2 0 时:,u20时:,一. 单相整流电路,单相半波整流电压波形,输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：,Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL,二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：,二极管上的平均电流：,ID = IO,二.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u2,当u2正半周时， D1导通， D2截止。,当u2负半周时， D2导通， D1截止。,单相全波整流电压波形,

3、+,忽略二极管正向压降,输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：,Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL,二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：,二极管上的平均电流：,二极管承受的最高反向电压：,三. 桥式整流电路,组成：由四个二极管组成桥路,10.1 小功率整流滤波电路,u2正半周时电流通路,D1 、D4导通， D2、D3截止,10.1 小功率整流滤波电路,u2负半周时电流通路,D2、D3 导通， D1 、D4截止,10.1 小功率整流滤波电路,u20 时,D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a D1 RLD4b,u20 时,D2,D3导通 D1,D4截止 电流通

4、路: b D2 RLD4a,单相桥式整流电路波形,10.1 小功率整流滤波电路,3. 纹波系数,2. VL和IL,4. D平均整流电流,5. D最大反向电压,10.1 小功率整流滤波电路,几种滤波电路,10.1.2 滤波电路,（a）电容滤波电路,（b）电感电容滤波电路（倒L型）,（c）型滤波电路,1、概述,10.1 小功率整流滤波电路,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（电抗元件的储能作 用）, 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。,10.1 小功率整流滤波电路,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,桥式

5、整流电容滤波电路,2、原理,10.1 小功率整流滤波电路,1） RL未接入,充电结束,没有电容时整流的输出波形,10.1 小功率整流滤波电路,2） RL接入时,整流输出电压 电容电压时，,二极管截止，,电容经负载放电,整流输出电压 电容电压时，,二极管D1、D3导通，,电容被充电,10.1 小功率整流滤波电路,(2) 流过二极管瞬时电流很大。,RLC 越大 Uo越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,故一般选管时，取,3、电容滤波电路的特点,(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。,RLC 愈大 电容器放电愈慢 纹波减小V o愈大,2. 电感滤波电路

6、,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。,电感滤波原理,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。,对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,3. RC 型滤波器,改善滤波特性的方法：采取多级滤波,RC 型滤波器,将RC 型滤波器中的电阻换为电感，变为LC 型滤波器,L-C 型滤波电路,10.1 小功率整流滤波电路,1、二倍压整流电路,u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压充到：,u2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压充到：,负载上的电压：,10

7、.1.3 倍压整流电路（了解）,10.1 小功率整流滤波电路,2、多倍压整流电路,u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到：,u2的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，C2充电到：,10.1 小功率整流滤波电路,u2的第二个正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成回路， C1补充电荷，C3充电到：,u2的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1构成回路， C2补充电荷， C4充电到：,把电阻接在相应电容组的两端，即可获得所需的多倍压直流输出。,负载上电压是多少？,10.2 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,(

8、小功率设备),以下主要讨论线性稳压电路。,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。,效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。,1、概述,一. 稳压电路的主要性能指标,输出电压变化量,稳压系数,输出电阻,温度系数,二. 硅稳压二极管稳压电路,利用稳压二极管的反向击穿特性。 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。,硅稳压二极管稳压电路,1. 稳压原理,(1) 当输入电压变化时如何稳压,根据电路图可知,输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：

9、,VIVOVZIZIRVRVO,硅稳压二极管稳压电路,这里VO减小应理解为，由于输入电压VI的增加，在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。,2.稳压电阻的计算,稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大， 稳压性能越好。,稳压电阻R 的作用,将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化， 从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。,显然R 的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变化，就可达到足够的稳压效果。,但R 的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要加大。,稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻

10、R的阻值大小有关。,稳压电阻的计算如下,当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳压电阻的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。即,(1),稳压二极管在使用时 一定要串入限流电阻，不 能使它的功耗超过规定值， 否则会造成损坏！,当输入电压最大，负载电流最小时，流过 稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由 此可计算出稳压电阻的最小值。即,(2),串联型稳压电路方框图,串联型稳压电源的构成：P500 调整管、放大环节、比较环节、基准电压源,2.工作原理,1输入电压变化时,VIVOVfVO1VCEVO,实质：电压负反馈,2负载

11、电流变化时,ILVIVOVfVO1VCEVO,3.输出电压调节范围的计算,可见，调节R2可以改变输出电压。,根据“虚短”,VfVREF,10.2.3 三端集成稳压器,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,（1. 25 37 V 连续可调）,2. 外形及引脚功能,W7800系列稳压器外形,W7900系列稳压器外形,塑料封装,3. 性能特点（7800、7900系列）,输出电流超过 1. 5 A（加散热器） 不需要外接元件 内部有过热保护 内部有过流保护 调整

12、管设有安全工作区保护 输出电压容差为 4%,输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。,输出为固定正电压时的接法如图所示。,(1) 输出为固定电压的电路,输入与输出之间的电压不得低于3V！,4. 三端固定输出集成稳压器的应用,0.11F,1F,用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。,为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。,(2)同时输出正、负电压的电路,UXX: 为W78XX固定输出电压 Uo= UXX + UZ,（3）提高输出电压的电路,IO= I2 + IC,（4

13、）提高输出电流的电路,当 IO较小时，UR较小，T截止 ，IC=0。,当 IO IOM时，UR较大，T导通 ，IO=IOM + IC,R 可由功率管 T的UBE和稳压器的IOM确定, 即R UBE /IOM 。,IQ,R1,R2,（5）.输出电压可调的稳压电路,I1,I2,本章小结,1在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电源的最常用的方法是由交流电网转换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压等环节来实现。对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换效率高。 2利用二极管的单向导电性可以构成整流电路，将交流电变为脉动直流电。在整流电路的输出端接上各种滤波电路，可以大大减