《直流稳压电源A》PPT课件.ppt

10 1小功率整流滤波电路10 2串联反馈式稳压电路 第十章直流稳压电源 内容简介 本章主要讲述直流电源的有关电路 重点掌握整流电路 滤波电路 稳压电路的工作原理和基本计算 正确理解直流电源电路的组成和各部分的作用 了解集成稳压器的工作原理和使用方法 电源变压器 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2 整流电路 将交流电压u2变为单一方向脉动的直流电压u3 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 保持输出电压uo的稳定 直流稳压电源的组成 整流电路 滤波电路 稳压电路 10 1 1单相桥式整流电路 组成 由四个二极管组成桥路 u2正半周时电流通路如下 D1 D4导通 D2 D3截止 1 工作原理 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 u2负半周时电流通路如下 D2 D3导通 D1 D4截止 单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 u2 0时 D1 D4导通D2 D3截止电流通路 a D1 RL D4 b u2 0时 D2 D3导通D1 D4截止电流通路 b D2 RL D3 a 2 主要参数 整流输出电压的平均值 负载电流的平均值 脉动系数S S定义 整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比 S越小越好 用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得 平均电流 ID 与反向峰值电压 UDRM 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 二极管平均电流与反向峰值电压 选购时 二极管额定电流 2ID 选购时 最大反向电压 2URM 单相桥式整流电路的负载特性曲线 是指输出电压与负载电流之间的关系曲线 该曲线如图所示 曲线的斜率代表了整流电路的内阻 一 电容滤波电路二 电感滤波电路 10 2 1滤波电路 一 电容滤波电路 1 滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交 直流阻抗的不同 实现滤波 电容器C对直流开路 对交流阻抗小 故应并联在负载两端 电感器L对直流阻抗小 对交流阻抗大 故应与负载串联 2 单相桥式电容滤波整流电路的结构 3 滤波原理 若电路处于正半周 二极管D1 D3导通 变压器次端电压v2给电容器C充电 此时C相当于并联在v2上 所以输出波形同v2 是正弦形 所以 在t1到t2时刻 二极管导电 充电 vC vL按正弦规律变化 t2到t3时刻二极管关断 vC vL按指数曲线下降 放电时间常数为RLC 当放电时间常数RLC增加时 t1点要右移 t2点要左移 二极管关断时间加长 导通角减小 见曲线3 当放电时间常数RLC减小时 导通角增加 显然 当 L很小 即IL很大时 电容滤波的效果不好 见图中的2 4 电容滤波的计算 电容滤波的计算比较麻烦 因为决定输出电压的因素较多 工程上有详细的曲线可供查阅 一般常采用以下近似估算法 波形锯齿波近似表示 即 在RLC 3 5 T 2的条件下 近似认为 UL UO 1 2U2 整流滤波电路中 输出直流电压VL随负载电流IO的变化关系曲线如图下所示 5 外特性 近似估算 Uo 1 2U2Io Uo RL b 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 6 电容滤波电路的特点 a 输出电压平均值Uo与时间常数RLC有关 RLC愈大 电容器放电愈慢 Uo 平均值 愈大 c 二极管承受的最高反向电压 10 2 2串联反馈式稳压电路的工作原理 10 2 3三端集成稳压器 10 2串联反馈式稳压电路 10 2 1稳压电路概述 10 2 1稳压电路概述 一 引入稳压电路的目的 输入电压和负载电流的变化会引起输出电压变化 二 稳压电源类型 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 以下主要讨论线性稳压电路 三 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 三 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 四 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 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 VI VO VZ IZ IR VR VO 2 当负载电流变化时如何稳压 负载电流IL的增加 必然引起IR的增加 即VR增加 从而使VZ VO减小 IZ减小 IZ的减小必然使IR减小 VR减小 从而使输出电压VO增加 这一稳压过程可概括如下 IL IR VR VZ VO IZ IR VR VO 2 稳压电阻的计算 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R的阻值大小有关 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 稳压电阻的计算如下 1 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 2 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 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 10 2 2线性串联型稳压电路 1 串联型稳压电源的构成 若负载电流IL R VR 在一定程度上抵消了因IL增加 使输出电压减小的影响 串联稳压电源示意图 VO VI VR 当VI R VR 在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响 在实际电路中 可变电阻R是用一个三极管来替代的 控制基极电位 从而就控制了三极管的管压降VCE VCE相当于VR 串联型稳压电源由以下四个环节构成 调整管 放大环节 比较环节 基准电压源 2 工作原理 实质为电压负反馈 1 输入电压变化时 VI VO Vf VO1 VCE VO 2 工作原理 实质为电压负反馈 2 负载电流变化时 IL VI VO Vf VO1 VCE VO 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 Vf VREF 4 分立元件组成的串联式稳压电源 5 稳压原理 当UI增加或输出电流减小使Uo升高时 6 输出电压的确定和调节范围 例1 UI 18V UZ 4V R1 R2 RW 4 7k 求输出电压的调节范围 1 概述将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器 早期的集成稳压器外引线较多 现在的集成稳压器只有三个 输入端 输出端和公共端 称为三端集成稳压器 它的电路符号及外形见下图所示 要特别注意 不同型号 不同封装的集成稳压器 它们三个电极的位置是不同的 要查手册确定 10 2 3三端集成稳压器 2 线性三端集成稳压器的分类 三端集成稳压器有如下几种 1 三端固定正输出集成稳压器 国标型号为CW78 CW78M CW78L 2 三端固定负输出集成稳压器 国标型号为CW79 CW79M CW79L 3 三端可调正输出集成稳压器 国标型号为CW117 CW117M CW117L CW217 CW217M CW217L CW317 CW317M CW317L 4 三端可调负输出集成稳压器 国标型号为CW137 CW137M CW137L CW237 CW237M CW237L CW337 CW337M CW337L 以上1 为军品级 2 为工业品级 3 为民品级 军品级为金属外壳或陶瓷封装 工作温度范围 55 150 工业品级为金属外壳或陶瓷封装 工作温度范围 25 150 民品级多为塑料封装 工作温度范围0 125 3 应用电路 三端固定输出集成稳压器的典型应用电路如图16 09所示 可调输出三端集成稳压器的内部 在输出端和公共端之间是1 25V的参考源 因此输出电压可通过电位器调节 应用电路 固定 4 利用三端集成稳压器组成恒流源 图16 11稳压器做恒流源 三端集成稳压器可做恒流源使用 电路见图16 11和16 12 三端集成稳压器的应用 常用的集成三端稳压器的类型 类型 W7800系列 稳定正电压W7805输出 5VW7809输出 9VW7812输出 12VW7815输出 15VW7900系列 稳定负电压W7905输出 5VW7909输出 9VW7912输出 12VW7915输出 15V 1端 输入端2端