模拟电子线路_第9章_直流稳压电源.ppt

2009 9 9星期三 9 1小功率整流滤波电路 9 2串联反馈式稳压电路 9 3串联开关式稳压电路 9 4直流变换型电源 9直流稳压电源 9 0引言 2009 9 9星期三 引言 直流稳压电源的作用 将交流电网电压转换为直流电压 为放大电路提供直流工作电源 组成 各部分功能 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 2009 9 9星期三 9 1小功率整流滤波电路 9 1 2单相桥式整流电路 9 1 3滤波电路 9 1 1单相半波整流电路 2009 9 9星期三 整流电路的任务 把交流电压转变为直流脉动的电压 常见的小功率整流电路 有单相半波 全波 桥式和倍压整流等 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 2009 9 9星期三 u2 0时 二极管导通 忽略二极管正向压降 uo u2 u2 0时 二极管截止 输出电流为0 uo 0 9 1 1单相半波整流电路 2009 9 9星期三 2 输出电压平均值 Uo 1 输出电压波形 4 二极管上承受的最高电压 3 二极管上的平均电流 ID U0 RL U2为变压器次级电压的有效值 2009 9 9星期三 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 9 1 2单相全波整流电路 2009 9 9星期三 工作原理 4 uo平均值Uo Uo 0 9U2 1 输出电压波形 2 二极管上承受的最高电压 3 二极管上的平均电流 2009 9 9星期三 1 工作原理 9 1 3单相桥式整流电路 利用二极管的单向导电性 2009 9 9星期三 1 工作原理 9 1 3单相桥式整流电路 利用二极管的单向导电性 2009 9 9星期三 9 1 3单相桥式整流电路 3 纹波系数 2 VL和IL 2009 9 9星期三 4 平均整流电流 5 最大反向电压 2009 9 9星期三 整流电路的主要参数 1 整流输出电压平均值 Uo 全波整流时 负载电压Uo的平均值为 负载上的 平均 电流 一 整流输出电压的平均值与脉动系数 整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是衡量整流电路性能的两个主要指标 2009 9 9星期三 S定义 整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo之比 2 脉动系数 用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得 2009 9 9星期三 平均电流 ID 与反向峰值电压 URM 是选择整流管的主要依据 例如 在桥式整流电路中 每个二极管只有半周导通 因此 流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半 二极管截止时两端承受的最大反向电压 二 平均电流与反向峰值电压 2009 9 9星期三 几种常见的硅整流桥外形 2009 9 9星期三 集成硅整流桥 2009 9 9星期三 滤波电路的结构特点 电容与负载RL并联 或电感与负载RL串联 交流电压 脉动直流电压 直流电压 原理 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 保留其直流成份 达到平滑输出电压波形的目的 9 1 4滤波电路 2009 9 9星期三 几种滤波电路 9 1 4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 2009 9 9星期三 9 1 4滤波电路 1 电容滤波电路 无滤波电容时的波形 加入滤波电容时的波形 RLC越小 输出电压越低 2009 9 9星期三 9 1 4滤波电路 电容滤波的特点 A 二极管的导电角 流过二极管的瞬时电流很大 C 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 B 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 Uo 平均值 愈大 2009 9 9星期三 输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变 Uo和S也随之改变 如 RL愈小 IL越大 Uo下降多 S增大 结论 电容滤波电路适用于输出电压较高 负载电流较小且负载变动不大的场合 D 输出特性 外特性 2009 9 9星期三 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 2 电感滤波电路 2009 9 9星期三 1 滤波原理 对直流分量 XL 0相当于短路 电压大部分降在RL上 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 Uo 0 9U2 当忽略电感线圈的直流电阻时 输出平均电压约为 2009 9 9星期三 2 电感滤波的特点 整流管导电角较大 峰值电流很小 输出特性比较平坦 适用于低电压大电流 RL较小 的场合 缺点是电感铁芯笨重 体积大 易引起电磁干扰 2009 9 9星期三 9 2串联反馈式稳压电路 9 2 1稳压电源质量指标 9 2 2工作原理 9 2 3三端集成稳压器 9 2 4三端集成稳压器的应用 2009 9 9星期三 输出电压 9 2 1稳压电源质量指标 输出电压变化量 输入调整因数 电压调整率 稳压系数 输出电阻 温度系数 2009 9 9星期三 1 结构 9 2 2串联反馈式稳压电路的工作原理 2009 9 9星期三 9 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 输出电压 满足深度负反馈 2009 9 9星期三 随着半导体工艺的发展 现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源 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 9 2 3三端集成稳压器 注 型号后XX两位数字代表输出电压值 输出电压额定电压值有 5V 9V 12V 18V 24V等 三端集成稳压器 2009 9 9星期三 9 2 3三端集成稳压器 1 输出电压固定的三端集成稳压器 正电压78 负电压79 2009 9 9星期三 1端 输入端2端 公共端3端 输出端 W7800系列稳压器外形 1端 公共端2端 输入端3端 输出端 W7900系列稳压器外形 2009 9 9星期三 9 2 3三端集成稳压器 2 可调式三端集成稳压器 正电压LM317 负电压LM337 输出电压 2009 9 9星期三 9 2 4三端集成稳压器的应用 1 固定式应用举例 注意 输入与输出端之间的电压不得低于3V 2009 9 9星期三 9 2 4三端集成稳压器的应用 1 固定式应用举例 2009 9 9星期三 输出正负电压的电路 2009 9 9星期三 9 2 4三端集成稳压器的应用 2 可调式应用举例 2009 9 9星期三 9 2 4三端集成稳压器的应用 2 可调式应用举例 end 2009 9 9星期三 9 3开关型稳压电源 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 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 2009 9 9星期三 一 串联型开关稳压电路 9 3 1开关稳压电源的基本工作原理 调整管 取样电路 开关调整管控制 组成框图 滤波 频率固定的三角波 误差放大 续流 2009 9 9星期三 工作波形 DUI 占空比 脉宽调制式 PWM 2009 9 9星期三 稳压原理 占空比 D 50 当uF UREF uA 0 UO为预定标称值 2009 9 9星期三 二 并联型开关稳压电路 高电平 低电平 2009 9 9星期三 9 3 2集成开关稳压器及其应用 类型 单片脉宽调制式 外接开关功率管 单片集成开关稳压器 CW1524 CW4960 4962 一 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 输出功率管 2 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 2009 9 9星期三 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 CW1524系列引脚排列 2009 9 9星期三 f0 1 15 R5C2 19 2kHz 5V 2 5V 2 5V 5V 限流取样电阻 1A 2009 9 9星期三 二 CW4960 4962 组成 基准电压源 误差放大器 脉宽调制器开关功率管 内接 软启动电路 过流限制 过热保护 功能 慢起动 过流保护 过热保护占空比可调 0 100 最大输入电压 50V 输出电压 5 1 40V连续可调 最高工作频率 100kHz 额定输出电流 CW4960 2 5A 过流