计算机电路基础（第2版）直流稳压电路

计算机电路基础 直流稳压电路 教学提示： 直流稳压电源是电子设备不可缺少的一部分 ，其性能的优劣会直接影响到电子设备的工作与稳定 。直流稳压电源涉及前面所学习到的元器件和放大电路原理 。 本章是一个小综合的章节 。 教学目标： (1) 掌握整流电路的工作原理； (2) 了解滤波电路的作用； (3) 了解并联型稳压电路的工作过程； (4) 掌握串联型稳压电路的工作原理； (5) 掌握基本的三端稳压器的使用； 主要内容 整流电路 滤波电路 直流稳压电路 三端集成稳压器 稳压电源电路的结构如图 (1)电网中的交流电压变换成符合整流 要求的交流电压 。 (2)交流电压转换成单向脉动电压 。 (3)小脉动电压中波动的成分 。 (4)滤波后的不稳定直流电压 进一步的 “ 稳压 ” ， 向电子设备提供稳定的电压 。 整 流 电 路 整流电路的主要任务 : 利用单向导电元件将输入的交流电压 变换成单向脉动电压 。 常见有半波 、 全波和桥式整流 。 如图 8.2(a):由整流变压器 B、 整流二极管和电阻负载 部分组成 。 工作原理 : 图 u， 在次级绕组中电压 .当 二极管导通 ， 正半波电流 得到正半周半波电压 。 .当 二极管截止 ， 负载电阻上没有电流流过 ， 如图 8.2(b)所示 。 关系式 : 在负载电阻上所得到的大小变化 、 单方向的 ， 即单相脉动电压 。 其最大值为 i (8半波电压的平均值为 (8即 i 半波整流电路的电流平均值 L (8负半周时整流二极管截止 ， 它所承受最大反向电压为 2 2)(s 相全波整流 图 两个半波整流电路组成 。 变压器的中心触头把次级分成上下两个半绕组 ， 每个半绕组的电压均为 : Ui 半周 :上半绕组的电压 1导通 , L， 负半周 :下半绕组的电压 L， 得到上正下负的半波电压 。 在一个周期内两个二极管轮流导通在负载电阻 如图 整流二极管在截止时的反向电压的最大值 ，是变压器半绕组的最大电压 所以在选择整流二极管的耐压时应满足 : i 图 8.5(a),四个二极管接成电桥形式 。 使 3导通 ， 4截止 ， 图 (b). 使 4导通 ， 3截止 ， 图 (c). 在一个周期里 图 单相桥式全波整流中 ， 负载电阻 (8负载电阻 流过每个整流二极管的正向电流 ， 每个整流二极管在截止时所承受的 反向电压的最大值仍然是 : i s i 滤 波 电 路 整流电路输出的是单向脉动的电压 ,要加接滤波器 ， 以改善脉动程度 。 滤波器一般由电抗元件组成 。 由于电容和电感元件具有储能作用 ， 在电源电压 (流 )增加时 ， 能把部分能量储存起来 ， 在电源电压 (流 )下降时把能量释放出来 ， 使负载电流比较平滑 。 滤波器一般的结构如下图 图 电容滤波器 ( 如图 8.9(a) 在 1和 向 向电容 电容上电压为 当 当降至 u = ) 和 20=) 据 (8 ， 选取 C=5T/2 L = 20/1 =24() T =1/50=) C =5T/2 (5 2 24) = 选取标称值 C = 2200F 选择整流管的参数 1A， 50V。 感电容滤波器 ( 图 当流过 同时将部分的电能转换成磁能储存起来 。 当流过 阻碍电流的减小 ， 同时将储存在线圈中磁能转换成电能释放出来 。 使负载电流平滑 ， 输出电压的脉动进一步减小 。 频率越高 ， 电感量越大 ， 即 滤波效果越好 。 但会使线圈电阻增加 ， 引起输出电压的下降 。 采用铁芯来提高电感量 。 图 直流稳压电路 输出电压不稳定 : 输入交流电压经过整流滤波后 ， 仍存在波动 。 输入电压波动和负载电流的变化 ， 会造成输出电压的变化 。 因此 ， 必须采取稳定措施 ， 直流稳压电路就是在整流滤波电路后实现稳压作用 。 直流稳压电路分类 : 按稳压的工作方式分成 : 线性直流稳压电路 开关直流稳压电路 。 按电压调整器件与输出电压的连接方式分成 : 串联直流稳压电路 并联直流稳压电路 。 稳压管稳压电路 图 稳压管 用来确定稳压管的工作电流 。 (1). 若 (2). 图 稳压管电压稳定 ， 需满足稳压管动态的 工作电流范围 ， 即 : 和 如图 因此 ,要合理选择稳压管的限流电阻 R。 设 : 1 和 应满足 : 即限流电阻 (8在工程上对输入电压 1=2行估算 。 i a i i n 和0m i i a a 联型稳压电路 (1)简单稳压电路 : 图 当 致 小， 稳压电路的稳压是 : 将输出电压与一个基准电压进行比较， 出现变化的电压用来调整三极管的管 压降，使输出电压保持稳定。 通常称三极管为调整管。 调整管工作在线性的放大区， 把这种稳压电路称为线性稳压电路。 由于调整管是和负载相串联， 稳压电路称为串联稳压电路 图 如果将上述将 再去控制 那么稳压电路的稳压性能将更会进一步提高 。 (2)串联稳压电路 图 若有 经 2分压 ， 而 使得 即 使得 (升 ， 抑制了 图 3)稳压电路由四个部分组成 。 1)取样部分 由电阻 2组成 . 把 反馈到 。反馈电压为 (82)基准部分 由限流电阻 组成 . 3)比较放大部分 由 4组成 (。 经 在其负载上产生压降 ， 改变电位即改变电位 4)调整部分 核心部件是调整三极管 电位 1的放大以自动稳定输出电压 。 02122 (4)串联稳压电路的方框图 : 图 由图中可看出 ， 稳压电路实际上是一种反馈控制电路 ， 它利用了负反馈原理达到稳定输出电压的目的 。 (5)串联稳压电路估算： 1)输出电压由基准电压和取样电阻的分压确定 。 因为 : 忽略 (式 8得 : 2)基准电压 : 3)流过取样电阻的电流 : 0； 4)调整管的工作压降 : 35)V 图 运算放大器接成比较放大电路 。 基准电压 取样电压加在运算放大器的反相端 。 三端集成稳压器 定输出式三端稳压器 常见的固定输出式三端稳压器有正电压输出的 和负电压输出的 ,其外形和管脚功能如下图 2. 78和 79系列三端稳压器的典型应用电路图。 下图 a)和 (b)， 图中的两个电容用来实现频率补偿，以防止稳压器可能产生的高频自激振荡并抑制由输入电路引入的高频干扰。 图 用 7812和 7912三端稳压器。 调输出式三端稳 压器 常见的有 :可调 ) 和 负可调 ) ，外型与管脚如图 b)所示 。 输出范围在 7V。 图 在输入电压允许的情况下 ， 通过调整电位器 可得到 7 图 本 章 小 结 (1)直流稳压电源由四个部分组成 : 电源变换器 、 整流电路 、 滤波电路和稳压电路 (2)电源变换器将交流电网中的交流电压变换为符合整流要求的交流电 . (3)整流