现代电子线路06直流稳压电源.ppt

2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 1 第六章 直流稳压电源 本章内容 6 1整流滤波电路 6 2稳压电路 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 2 6 1整流滤波电路 直流稳压电源的结构 u1 市电 220V 50Hz 中国 110V 60Hz 美国 电源变压器 将电网电压u1变为合适的交流电压u2 滤波电路 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4 稳压电路 清除电网波动及负载变化的影响 保持输出直流电压Uo的稳定 整流电路 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 3 一 单相桥式整流电路 uo D4 D2 D1 D3 RL u1 u2 iL 利用二极管单向导电性 使变压器次级电压在RL上产生单向电流 实现电压的单向化 1 2 u2正半周 D1 D3导通 D2 D4截止 电流通路为 1 D1 RL D3 2 u2负半周 D2 D4导通 D1 D3截止 电流通路为 2 D2 RL D4 1 RL上的电流均为从上到下 单向化 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 4 iL 简化画法 工作波形 u2 uo 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 5 将uo展开为傅里叶级数 直流分量 振幅 有效值 定义脉动系数 整流二极管的选择 最大正向电流 最高反向峰值电压 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 6 二 电源滤波电路 1 滤波电路结构 电容滤波 型滤波 型滤波 多用于小电流负载 多用于小电流负载 对负载电流适应性较强 用于大电流负载时可不接电容 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 7 2 电容滤波电路 uo 0 iD 0 io iD io 工作原理 未接负载时 S断开 整流桥对C充电 输出电压恒定 接入负载后 S闭合 电容通过负载RL放电 电压下降 同时u2电压上升 当u2 uC时 整流桥导通 向电容充电 同时提供负载电流 随着u2的下降 当u2 uC时 整流桥截止 电容又开始放电 D1D3导通 D2D4导通 uo 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 8 特点 整流二极管导通角 2 3IRL 负载平均电压Uo升高 纹波减小 RLC越大 电容放电越缓慢 负载电压中的纹波成分越小 脉动系数越小 平均电压越高 为得到平滑的输出 一般取 T为电源周期 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 9 滤波效果与负载电流的关系 随着负载电流Io的增加 输出电压Uo减小 脉动系数S增加 RLC RLC大 RLC小 Uo与RLC的关系 Uo与Io的关系 若满足 时 S与Io的关系 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 10 6 2稳压电路 一 稳压管稳压电路 1 工作原理 并联型稳压电路 DZ为稳压管 R为限流电阻 若流过DZ的电流在稳定电流范围 IZmin IZmax 内 可使Uo基本恒定 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 11 当UI变化 负载不变时 UI UO IZ IO IR UO UI IR 当UI不变 负载变化时 RL IZ I几乎不变 UO基本不变 IO 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 12 2 电路参数 稳压电路指标 输出电压与输出电流 不可调 稳压系数与输出电阻 交流等效电路 稳压系数 rZ越小 稳压性能越好 R越大 对UI波动的抑制越好 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 13 元件参数选择 已知Uo 负载电流范围 IRmin IRmax 电网电压 u1 波动 如 10 确定UI 经验公式 选择稳压管 查稳压管型号参数表 手册 确定稳压管型号 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 14 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 15 选择限流电阻R 当u1最低 IR最大时 IZ最小 可确定R的最大值 当u1最高 IR最小时 IZ最大 可确定R的最小值 则R的取值范围是 稳压管稳压电路结构简单 输出电压固定且不可调 带负载能力差 适用于负载变化不大 电压稳定性能不高的场合 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 16 二 串联型稳压电路 1 工作原理 串联型稳压电源由取样电路 基准电压电路 放大电路和调整电路四部分组成 另外 为使电路安全工作 通常还需设置保护电路 方框图 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 17 各部分功能 调整电路 根据放大电路的输出变化调节输出电压的值 基准电路 为放大电路提供固定的参考电压 基准电压 取样电路 按比例将输出电压的一部分反馈到放大电路的输入端 构成负反馈 稳定输出电压 放大电路 将取样电路的反馈信号与基准电压进行比较放大 并控制调整电路的状态 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 18 原理电路 基准电路 R DZ构成稳压管稳压电路提供基准电压UZ 调整电路 放大电路 取样电路 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 19 工作原理 若由于电网电压波动或负载电阻的变化等原因使输出电压Uo升高 则稳压的过程为 Uo U UB Uo Ui UCE 平衡时 UBE IB IC UCE IB IC 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 20 输出电压的可调范围 电位器R2置于最上端时 RP R2 输出电压最小 电位器R2置于最下端时 RP 0 输出电压最大 2 电路参数 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 21 调整管的选择 调整管提供负载电流 管压降UCE UI Uo 管耗较大 为大功率管 选择时主要考虑极限参数 集电极最大允许电流ICM c e间反向击穿电压U BR CEO 集电极最大允许耗散功率PCM 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 22 3 稳压电路的保护电路 保护电路 过流保护 短路保护 调整管安全工作区保护 芯片过热保护 限流型过流保护电路 保护电路 保护电路由T2和Ro构成 选择合适的Ro 使输出电流未超过额定值时 IoRo 0 7V T2截止 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 23 当输出电流超过额定值时 Ro两端的电压降大于T2发射结开启电压 T2导通 T2集电极从T1基极电流分流 限制调整管的发射极电流 Io 限流型保护电路结构简单 但保护电路起作用后调整管仍有较大的工作电流 功耗较大 故不适用于大功率电路 输出特性 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 24 截流型过流保护电路 输出特性 Uo 则 未过流时 T2截止 过流时 T2导通 T1基极电流分流 使UA Uo下降 而Uo下降幅度大于UB下降的幅度 这进一步使UBE2增大 从而分得更多的T1基极电流 这个正反馈过程将使输出电流减小到较小数值 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 25 4 实用串联型稳压电源 变压 整流 滤波 调整 截流保护 基准 比较放大 取样 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 26 三 集成稳压电路 三端稳压器 固定式稳压电路 可调式稳压电路 7800系列 输出正电压 如7805 指输出电压为5V 7900系列 输出负电压 如7905 指输出电压为 5V 117 217 317系列 输出可调的正电压 137 237 337系列 输出可调的负电压 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 27 W7805 UI Uo 1 3 2 CI 0 1 1 F Co 1 F 10V 5V 7800系列 1 2 3 1端 输入端2端 公共端3端 输出端 典型应用电路 2020 1 1 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 28 W7905 UI Uo