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第4章直流稳压电源 本章导读 通过本章的学习 使读者 1 直流稳压电源的基本电路及其工作原理 2 集成稳压器的特点 性能指标及其应用电路 3 开关型稳压电路 4 1直流稳压电源的组成 直流稳压电源一般由电源变压器 整流电路 滤波电路和稳压电路等构成 4 2整流电路 利用二极管的单向导电性 将交流电变成单向脉动直流电的电路 称为整流电路 根据交流电的相数 整流电路分为单相整流 三相整流电路等 在小功率电路中 1kV以下 一般采用单相整流电路 常见的单相整流电路有半波 全波和桥式整流三种 4 2 1单相半波整流电路 1 电路组成及工作原理 2 主要参数 1 整流输出电压的平均值UL AV 2 纹波系数K 3 二极管的正向平均电流ID AV 4 二极管的最大反向峰值电压URM 4 2 2单相桥式全波整流电路 1 电路组成及工作原理 4 2 2单相桥式全波整流电路 2 主要参数 1 整流输出电压的平均值UL AV 2 纹波系数K 3 二极管的正向平均电流ID AV 4 二极管的最大反向峰值电压URM 4 3滤波电路 4 3 1电容滤波器1 电路组成及工作原理 桥式整流电容滤波电路 C为大容量的滤波电容 4 3滤波电路 4 3 1电容滤波器2 主要参数 1 输出电压的平均值UL 2 二极管的额定电流IF 总之 电容滤波电路简单 输出直流电压较高 纹波较小 但外特性较差 适用于负载电压较高 负载电流较小且负载变动不大的场合 作为小功率的直流电源 4 3 2电感滤波器 桥式整流电感滤波器 电感滤波的特点是 二极管的导通角较大 等于180 这是反电势作用的结果 电源启动时无冲击电流但有反电势产生 输出电流大时滤波效果好 外特性较好 因此带负载能力强 但是 电感L笨重 易引起电磁干扰 因此电感滤波适用于低电压 大电流的场合 外特性曲线 4 3 3复式滤波电路 将电感 电容 电阻组合起来 构成复式滤波电路 其中的两种 LC倒L型滤波器和RC 型滤波器 4 3 3复式滤波电路 电感L后接一电容C构成LC倒L型滤波器 用电阻R代替L 思考题 1 电容滤波电路和电感滤波电路有何不同点 2 复式滤波电路有何优点 4 4稳压电路 并联型稳压电路和串联型稳压电路 电压调整器件与负载RL是并联还是串联 4 4 1稳压电路的主要指标 稳压电路的指标分为两大类 一类为特性指标 用来表示稳压电路的规格 有输入电压 输出电压和输出功率等 另一类为质量指标 用来表示稳压性能 主要有以下几种指标 1 稳压系数Sr2 输出电阻 或内阻 RO3 温度系数ST 4 4 2稳压管稳压电路 硅稳压管稳压电路 R起限流作用 由于负载RL与硅稳压管稳压电路作调整元件的稳压管DZ并联 又叫做并联型稳压电路 4 4 2稳压管稳压电路 1 硅稳压管硅稳压管DZ是一种特殊的二极管 它主要工作在反向击穿区 只要反向击穿电流不超过极限电流IZM和极限功率PZM 稳压管是不会损坏的 2 稳压原理硅稳压管稳压电路是利用稳压管两端电压的微小变化调节其电流IZ较大的变化 来改变电阻R上电压降 从而使输出电压UO基本维持稳定 4 4 2稳压管稳压电路 3 稳压电路的主要指标 1 稳压系数Sr 2 输出电阻RO 3 限流电阻R 4 4 3串联型稳压电路 电路由取样 基准 比较放大和调整四部分组成 输出电压的变化通过取样电路反映出来 并与基准电压进行比较 将比较结果放大后 送调整管去控制输出电压 使输出电压稳定 串联型稳压电路 1 电路及稳压原理 4 4 3串联型稳压电路 2 输出电压的调节范围 调节电位器的滑头的位置 可改变输出直流电压UO的大小 1当调节电位器使滑头位置在最上端时R W RW 输出电压最小 2当调节电位器使滑头位置在最下端时R W 0 输出电压最大 4 4 4集成稳压器 导入集成稳压电路的类型很多 按结构形式分为串联型 并联型和开关型 按输出电压类型可分为固定式和可调式 作为小功率的稳压电源 以三端式串联型稳压器的应用最为普遍 4 4 4集成稳压器 1 三端电压固定式集成稳压器三端电压固定式集成稳压器有正电压输出的78XX和负电压输出的79XX两个系列 每个系列按输出电压的不同 指绝对值 又有5V 6V 9V 12V 15V 18V和24V等档次 三端电压固定式集成稳压器由启动电路 基准电压 取样 放大 调整及保护等部分组成 全部元件集成在很小的硅片上 故称单片稳压器 同分立元件稳压器 多端可调式集成稳压器的工作原理和电路结构基本相同 4 4 4集成稳压器 1 三端电压固定式集成稳压器 三端电压固定式集成稳压器原理框图 1 主要性能指标 最大输入电压UImax 最小输入 输出电压差值 UI UO min 输出电压UO 最大输出电流IOmax 输出电阻RO 4 4 4集成稳压器 1 三端电压固定式集成稳压器 2 三端电压固定式集成稳压器的应用 正电压输出电路 负电压输出电路 4 4 4集成稳压器 2 三端电压可调式集成稳压器 概念 三端电压可调式集成稳压器 是指输出电压可调节的稳压器 分类 正电压稳压器 负电压稳压器 特点 电压调整率和负载调整率指标均优于固定式集成稳压器 且同样具有过热 限流和安全工作区保护 4 4 4集成稳压器 2 三端电压可调式集成稳压器 基本稳压电路 4 4 5开关稳压电源 1 开关稳压电源的特点开关稳压电源 则可利用开和关的时间比例进行调整 再进行滤波 得到稳定的直流电压 在这种电路中 当调整管饱和导通时 有较大的电流通过 但饱和压降很小 因而管耗不大 而在调整管截止时 尽管管压降很大 但通过的电流很小 管耗也很小 如果开关速度很快 经过放大区的过渡时间很短 这样调整管的功耗就可很小 电源功率就可提高到60 80 以上 4 4 5开关稳压电源 2 电路及工作原理 开关型稳压电源的原理电路 开关稳压电路是以自动调节开关管的开关时间实现稳压的 开关频率一般取10k 100kHz为宜 这是因为开关频率过高 将使开关管在单位时间内开关转换的次数增加 开关管的功耗也增加 效率降低 若开关频率过低 则会导致输出电压的交流成分增加 本章小结 1 电子电路的供电 常常是由交流电网电压经过变压 整流 滤波和稳压等电路转换为稳定的直流电压实现的 2 整流电路是利用二极管的单向导电性实现把交流电压变换成脉动的直流电压 它有半波整流 桥式整流等形式 常用的是桥式整流电路 3 由于整流电路的输出电压纹波系数太大 故需接滤波电路 以获得平滑的直流电压 滤波电路主要有电容滤波和电感滤波两大类 4