《稳压电源培训》PPT课件.ppt

1 1资讯 任务 直流线性稳压电源制作与调试 2 电容滤波电路 估算公式 UO 1 0 1 1 U2 利用电容器的充放电 二极管导通时间比不加C时短 流过二极管的瞬时电流很大 C越大 冲击电流越大 选用二极管时要求IF 2 3 ID 1 半波整流电容滤波电路 1 4实施 1 4 1电路识图与分析 元器件准备 三 电路基本知识 电容充电 电容放电 二极管导通时给电容充电 二极管截止时电容向负载放电 2 单相桥式整流电容滤波电路 u2 T u1 RL VD1 VD4 VD3 VD2 uo iL uC 滤波后输出电压uo的波形变得平缓 平均值提高 2 电容滤波电路 工作波形 基本参数 与半波整流基本相同 但在半个周期内u2对C充电一次 电容对负载放电时间缩短 输出电压波形更加平滑 UO U2 负载开路时 滤波电容的选取 耐压 1 5UO UO 1 2U2 2 单相桥式整流电容滤波电路 2 电容滤波电路 3 并联型稳压电源的组成及工作原理 2 工作原理 例如 UI 或RL UO IZ UR UO UI UR UO 可见 并联型稳压电源中的关键元件是稳压管和限流电阻 1 电路的组成 4 稳压管参数的选择 UZ UO IZmax 2 3 IOmax 3 限流电阻的选择 3 并联型稳压电源的组成及工作原理 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 1 串联型稳压框图 比较放大 调整元件 2 串联型稳压电路 基准电压 取样电路 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 3 稳压原理 若U 增大时 自动调整过程如下 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 令n R2 R1 R2 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 4 过载保护电路 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 目的 避免负载短路或过载时使调整管电流过大而损坏 4 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路 学习情境二直流线性稳压电源故障排除 性能指标测试 2 输出电压低 原因 稳压管DW击穿 比较放大管T2击穿 R2开路 滤波电容C1漏电或断开 2 1 1常见故障现象分析 2 1资讯 任务 2 1 1常见故障现象分析 1 无输出电压 原因 电源变压器开路 调整管T1损坏 2 1资讯 任务 3 输出电压高 原因 比较放大管T2开路或截止 使调整管饱和导通 击穿 R1开路 2 1 1常见故障现象分析 2 1资讯 任务 2 1资讯 任务 2 1 2主要性能指标 1 稳压系数 2 输出电阻 2 1资讯 任务 2 1 2主要性能指标 3 电源电压调整率Su 4 电流调整率Si 2 4实施 2 4 1设定故障 进行检修 撰写维修报告 1 自制线性直流稳压电源输出电压的测试 在常规交流输入状态下 测试空载和加载情况下的输出电压UO 记录于表2 4 1 2 4实施 2 4 2主要性能指标测试 接入固定负载 RL 120 测量Ui 220V及Ui 220V 10 时的Ui和Uo的值 记录于表2 4 2 根据S 定义计算S 的值 2 自制线性直流稳压电源稳压系数的测试 2 4实施 2 4 2主要性能指标测试 输入电压固定 例如Ui 220V 时 接入固定负载 RL 51 测量RL 和RL 120 的UO及IO值 记录于表2 4 3 根据RO定义计算RO的值 3 自制线性直流稳压电源输出电阻的测量 2 4实施 2 4 2主要性能指标测试 自制线性直流稳压电源电压调整率Su的测量 使用表2 4 2的数据 根据Su的定义计算Su的值 使用表2 4 3的数据 根据Si的定义计算Si的值 自制线性直流稳压电源电流调整率Si的测量 2 4实施 2 4 2主要性能指标测试 纹波电压是输出电压中所包含的交流分量的有效值或峰 峰值 可用电子电压表或示波器直接测量 测量结果记录于表2 4 4中 4 自制线性直流稳压电源纹波电压的测量 2 4实施 2 4 2主要性能指标测试 DF2170型电子电压表 DS 5000系列数字存储示波器 纹波抑制比S 是指稳压电路输入纹波电压峰峰值 UIP P与输出纹波电压峰峰值 UOP P之比 并取其分贝数 用示波器直接测量 UIP P和 UOP P 测量结果记录于表2 4 5 自制线性直流稳压电源纹波抑制比的测量 2 4实施 2 4 2主要性能指标测试 学习情境三开关稳压电源电源制作与调试 3 1资讯 任务 3 1资讯 任务 3 1资讯 任务 3 1资讯 任务 1 20世纪50年代 美国宇航局用于搭载火箭 2 20世纪80年代 计算机全面实现开关电源化 3 20世纪90年代 电子电器 家电广泛应用 3 1资讯 任务 3 1 1开关电源简介开关电源的发展史 1 小型化 薄型化 轻量化 高频化 2 高可靠性 集成化 3 低噪声 采用谐振回路技术 4 提高电磁兼容性 EMC 5 提高智能化程度 3 1 1开关电源简介发展趋势 3 1资讯 任务 调整管工作在开关状态 3 1资讯 任务 3 1 1开关电源简介脉宽调制型开关电源 1 开关稳压电源的优点 1 功耗小 转换效率高 2 体积小 重量轻 3 稳压范围宽 线性调整率高 4 滤波电容小 5 电路形式灵活多样 2 开关稳压电源的缺点 1 存在较严重的开关噪声和干扰 2 电路复杂 不便于维修 3 成本高 可靠性低 3 1 2开关电源的基本特点 3 1资讯 任务 一 调宽式工作原理 1 输入和输出之间接开关调整管和储能电路 调整管周期性开 关 将能量输入储能电路 经均衡滤波后成为电压输出 输出电压的大小 取决于调整管开关时间的长短 2 调整管的开关状态受脉冲电压的控制 脉冲电压则由方波发生电路产生 并经脉冲调宽电路调制后得到 3 取样比较电路将一部分输出电压和基准电压进行比较 当输出电压偏离正常值时 输出误差信号 对开关脉冲宽度进行调制 例如 输出电压升高 脉宽变窄 即占空比D减小 调整管开启时间缩短 输入储能电路的能量减小 输出电压降低 反之亦然 3 1 3开关电源组成及开关电源实例 3 1资讯 任务 二 一个具体的开关稳压电源工作原理 储能电路 即续流滤波电路 储能电路组成 续流二极管储能电感储能滤波电容 3 1 3开关电源组成及开关电源实例 3 1资讯 任务 3 1 4开关稳压电源的种类 一 按激励方式分类 b 自激式开关稳压电源电路 3 1资讯 任务 二 按调制方式分类 1 脉宽调制型开关电源 2 脉频调制型开关电源 3 混合型开关电源 3 1 4开关稳压电源的种类 3 1资讯 任务 三 按功率开关管的类型分类 1 晶体管型开关电源 GTR 2 晶闸管型开关电源 3 MOSFET型开关电源 4 IGBT型开关电源 3 1 4开关稳压电源的种类 3 1资讯 任务 六 按输入和输出电压的大小分类 四 按储能电感的连接方式分类 串联型并联型并联独立输出型 五 按功率开关管的连接方式分类 1 单端正激式 2 单端反激式 3 推挽式 4 半桥式 5 全桥式 1 升压式开关电源 2 降压式开关电源 3 输出极性反转式开关电源 3 1 4开关稳压电源的种类 3 1资讯 任务 升压型开关稳压电源的工作原理 1 开关管V的导通期内 储能电感中电流的变化量为 2 开关管V的截止期内 储能电感中电流的变化量为 3 开关管V导通期与截止期能量转换的条件 3 1 4开关稳压电源的种类 3 1资讯 任务 降压型开关稳压电源的工作原理 图1 8降压式开关电源 1 开关管V的导通期内 储能电感中电流的最大变化量为 2 开关管V的截止期内 储能电感中电流的最大变化量为 3 开关管V导通期与截止期能量转换的条件 3 1 4开关稳压电源的种类 3 1资讯 任务 1 开关管V的导通期内 电感储存的能量 2 开关管V的截止期内 电感中的能量传给负载 极性反转型开关稳压电源的工作原理 3 1 4开关稳压电源的种类 3 1资讯 任务 1 串联型 储能电感和负载相串联 1 V饱和导通时 VD截止 UI经V在L中产生电流iL向电容C充电 2 V截止时 L中的电流不能突变 产生左负右正 的自感电动势 VD导通 续流电流iZ向电容C充电 将L中的磁能转换为电容C中的电能 总之 调整管V导通期间 L储存磁能 并给电容C充电 同时向负载供电 调整管V截止期间 L释放磁能 转变为C的电能 同时向负载供电 3 1 5开关稳压电源的储能电路 3 1资讯 任务 2 并联型 储能电感和负载相并联 1 V饱和导通时 VD截止 UI经V在L中产生电流iL L储能 2 V截止时 L中的电流不能突变 产生上负下正 的自感电动势 VD导通 续流电流iZ向电容C充电 将L中的磁能转换为电容C中的电能 总之 调整管V导通期间 L储存磁能 负载由电容C供电 调整管V截止期间 L释放磁能 转变为C的电能 同时向负载供电 并联型电路中 调整管承受的反峰电压为2UI 为串联型的两倍 3 1 5开关稳压电源的储能电路 3 1资讯 任务 3 并联独立输出型 通过续流电感的电磁耦合 实现隔离输出 电源输入端不使用变压器 实现多种电压输出 应用最多的一种电路形式 三极管V可使用功率场效应管 脉冲调宽 脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221 TOP227 3 1 5开关稳压电源的储能电路 3 1资讯 任务 3 1 5三端单片开关集成稳压器及其应用 1 TOPSwitch 简介 TOP221 TOP227 2 TOPSwitch 工作原理 参考开关电源原理方框图 三端器件 DIP 8或SMT 8封装 3 1资讯 任务 2 TOPSwitch的应用电路 并联独立输出型 3 1 5三端单片开关集成稳压器及其应用 3 1资讯 任务 工作原理说明 1 单端型反激式开关电源 开关管导通时储能 开关管截止时 储能释放给负载 开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器TOP221P 当221P内开关功率管导通时 N1上产生上正下负电压 N1储存能量 开关功率管截止时 N1上产生上负下正电压 N2产生上正下负电压 VD2导通 经C2 L C3滤波后提供 5V输出电压 UO1 UZ UF LED正向压降 2 N3上感应的交流电压经VD3整流 C4滤波 获 12V电压为IC2中的光电三极管供电 稳压原理 例UO1 IF LED正向电流 IC IC1控制电流 D 占空比 UO1 3 保护电路 R3 C1和VD1 4 自动启动时间控制 C50 83S 2 TOPSwitch的应用电路 3 1 5三端单片开关集成稳压器及其应用 3 1资讯 任务 一 KWY9719开关电源 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 一 KWY9719开关电源 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 KWY9719开关电源 二 手机万能充电器 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 二 手机万能充电器 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 CLT668 手机电池残留电压 约3V 经R17 R15分压后 1 3V 加至IC AE3102 脚 手机电池残留电压同时经R16点亮LED1 经LED1稳压后的电压 1 8V 加至IC 脚 此电压低于IC 脚电压 IC 脚输出低电平 此低电平使Q2导通 进行充电 R8的作用是使LED1的稳压值更稳定 LED1同时作电源指示 IC内第 运放与 脚的C5组成振荡电路 由 脚输出振荡方波 通过R12使LED2闪烁 指示充电 随着电池电压上升 当经R17 R15分压后的 脚 电压高于LED1的稳压 脚 电压时 IC 脚输出高电平 使Q2截止 并点亮LED3指示充电结束 此时 LED2熄灭 D4是防止电池反接损坏电路 R18是过流保险电阻 R6是在充电结束后进行小电流补充之用 二 手机万能充电器 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 CLT668充电部分 从变压器T1的次级绕组感应出的交流电压经二极管D4 IN4937 整流 电容C4 100 F 16V 滤波后输出一个直流约8 5V左右电压 空载时 该电压一部分加到三极管Q2的C极 另一部分送到集成块IC1 CT3583 的5 8脚 为其提供工作电源VDD 在VDD断开的情况下接入电池 集成块CT3583会通过自动 极性识别 系统对电池极性进行判断并做出相应控制 使电池检测指示灯LED2亮 表示电池已正常接入电路 二 手机万能充电器 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 采用CT 3583专用芯片的手机万能充电器 工作电源VDD连通且接入未满电池时 电源开始通过IC1 CT3583 的控制对电池进行正常充电 此时不论电池以何种极性接入电路 均能正常充电 充电指示灯LED1 采用七彩闪烁发光管 闪烁 电池检测指示灯LED2亮 饱和指示灯LED3灭 随着电池两端电压缓缓升高 当电池电压升高到4 25V 典型值 时 IC1 CT3583 脚电位升高 三极管Q2饱和导通 充电指示灯LED1灭 且饱和指示灯LED3亮 表示充电过程结束 电池已饱和 若充电过程中 发生电池短路的情况 IC1 CT3583 脚之间的阻抗很低导致压降低于1 51V 典型值 使IC1 CT3583 内部 短路保护 系统会自动将充电回路切断 避免产生大电流 二 手机万能充电器 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 采用CT 3583专用芯片的手机万能充电器 三 DC DC模块MC34063 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 三 DC DC模块MC34063 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 MC34063DC DC变换器控制电路简介 MC34063是一单片双极型线性集成电路 专用于直流 直流变换器控制部分 片内包含有温度补偿带隙基准源 一个占空比周期控制振荡器 驱动器和大电流输出开关 能输出1 5A的开关电流 它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器 降压式变换器和电源反向器 特点 能在3 0 40V的输入电压下工作 短路电流限制 低静态电流 输出开关电流可达1 5A 无外接三极管 输出电压可调 工作振荡频率从100HZ到100KHZ 三 DC DC模块MC34063 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 三 DC DC模块MC34063 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 1脚 开关管Q1集电极引出端2脚 开关管Q1发射极引出端3脚 定时电容接线端4脚 电源地5脚 电压比较反相输入端 同时也是输出电压取样端6脚 电源端7脚 负载峰值电流 IPK 取样端 6 7脚之间电压超过300mV时 芯片启动内部过流保护功能8脚 驱动管Q2集电极引出端 降压转换电路 三 DC DC模块MC34063 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 三 DC DC模块MC34063 3 1 6开关直流稳压电源应用实例 3 1资讯 任务 降压转换电路 1 比较器的反相输入端 脚5 通过外接分压电阻R1 R2监视输出电压 其中 输出电压Uo 1 25 1 R2 R1 由公式可知输出电压仅与R1 R2数值有关 因1 25V为基准电压 恒定不变 若R1 R2阻值稳定 U 亦稳定 2 脚5电压与内部基准电压1 25V同时送人内部比较器进行电压比较 当脚5的电压值低于内部基准电压 1 25V 时 比较器输出为跳变电压 开启R S触发器的S脚控制门 R S触发器在内部振荡器的驱动下 Q端为 1 状态 高电平 驱动管Q2导通 开关管Q1亦导通 使输入电压Ui向输出滤波器电容Co充电以提高U 达到自动控制U 稳定的作用 3 当脚5的电压值高于内部基准电压 1 25V 时 R S触发器的S脚控制门被封锁 Q端为 0 状态 低电平 Q2截止 Q1亦截止 4 振荡器的Ipk输入 脚7 用于监视开关管Q1的峰值电流 以控制振荡器的脉冲输出到R S触