第5章 直流稳压电源电路

.,直流稳压电源电路,第5章机械工业出版社同名教材配套电子教案,.,第5章直流稳压电源电路,直流稳压电源组成框图：,图5-1直流稳压电源组成框图,.,5.1整流电路,5.1.1半波整流,工作原理,u2正半周，VD正偏导通；u2负半周，VD反偏截止。,图5-2半波整流电路a）电路b）输入输出电压波形,.,电压电流计算,.,5.1.2全波整流,全波整流相当于二个半波整流电路。,工作原理,u2正半周，VD1导通，VD2截止；,u2负半周，VD1截止，VD2导通。,图5-3全波整流电路a）电路b）输入输出电压波形,.,电压电流计算,.,u2负半周，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止（电流实际流向如虚线所示）。,5.1.3桥式整流,工作原理,4个二极管分成二组，轮流导通：,u2正半周，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止（电流实际流向如实线所示）；,.,输出波形、UO、IO、ID、脉动系数S与全波整流时相同，但二极管承受的最大反向电压为,电压电流计算,【例5-1】已知桥式整流电路，分析下列情况下电路正负半周工作状态：VD1反接；VD1短路；VD1开路；VD1、VD2均反接；VD1、VD2、VD3均反接；VD1VD4均反接。,.,解：VD1反接u2正半周时，无输出电流，uO=0；u2负半周时，u2短路，变压器原付边线圈均流过很大电流。轻则VD1、VD2和变压器温度大大上升，发烫；重则VD1、VD2击穿，变压器烧毁损坏。VD1短路u2正半周时，正常工作；u2负半周时，同VD1反接情况。VD1开路u2正半周时，无输出电流，uO=0；u2负半周，正常工作。整个电路相当于半波整流，uO=0.45U2。VD1、VD2均反接，电路正负半周均截止，无输出电流，uO=0。VD1、VD2、VD3均反接，与情况（1）状态相似。VD1VD4均反接，正负半周均能整流工作，输出电压极性相反。,.,5.2滤波电路,利用电感电容对不同频率的交流信号呈现不同阻抗的特点，可以滤去大部分脉动成分。,工作原理,图5-5电容滤波,.,图5-6单相桥式整流电容滤波电路a)u2、uO、uC波形b)二极管电流iD的波形,.,电容滤波输出电压平均值,电容滤波输出电压平均值一般很难精确计算，主要取决于放电时间常数d=RLC。,RL（开路）时，,C0时，桥式整流，UO=0.9U2。,UO=1.2U2（桥式整流）,UO=1.0U2（半波整流）,可用下式估算：,图5-7RLC对uO的影响,.,由于整流二极管导通角较小，导通时电流很大。,电容滤波的特点,电路简单、轻便。,输出电压平均值升高（原因是电容储能）。,外特性较差（即输出电压平均值随负载电流增大而很快下降，带负载能力差）。,对整流二极管有很大的冲击电流，选管参数要求较高。,冲击电流主要体现在以下两个方面：,若电容初始电压为0，开机瞬间，相当于短路，整流二极管会流过很大的电流；,电容滤波适用于负载电流变化不大的场合。,.,图5-8例5-2uO波形,【例5-2】已知电路如图5-5所示，U2=12V，f=50Hz，RL=100，试求下列情况下输出电压平均值uO。,正常工作，并求滤波电容容量；RL开路；C开路；VD2开路；VD2、C同时开路；分别定性画出、题UO波形。,.,解：正常工作：UO1=1.2U2=1.212=14.4V,若C开路，UO3=0.9U2=0.912=10.8V,若VD2开路，相当于半波整流，UO4=1.0U2=12V,若VD2、C同时开路，UO5=0.45U2=5.4V,分别定性画出、题uO波形如图5-8所示。,.,5.3硅稳压管稳压电路,电路和工作原理,图5-9稳压管稳压电路,输入电压UI变化,负载RL变化（输出电流IL变化）,.,元件选择,限流电阻R越大，电压调节作用越明显。但是R大小受到其他参数的限制，一般可按下列式求取：,稳压管动态电阻rZ越小，电流调节作用越明显；,适用于负载电流较小，且变化不大的场合。,适用场合,.,电路组成,5.4线性串联型稳压电路,5.4.1线性串联型稳压电路概述,图5-10串联型稳压电路,比较放大由V2、R4组成比较放大电路，将基准电压和取样电压比较并放大；,4个组成部分：,基准由R3、VS组成稳压管稳压电路，提供基准电压；,取样由R1、R2组成输出电压分压取样电路；,调整V1为调整管，根据比较放大的信号控制和调整输出电压。,.,属电压串联负反馈电路，电压负反馈，能稳定输出电压。,工作原理,输出电压,.,按输出电压高低（以78系列为例）可分为7805、7806、7808、7809、7812、7815、7818、7824V（末2位数字为输出电压值）；,78系列输出正电压，引脚1、2、3依次为输入端、公共端和输出端；,5.3.2三端集成稳压器,输出电压固定的集成稳压器78/79系列,分类,79系列输出负电压，引脚1、2、3依次为公共端、输入端和输出端。,按输出电流大小可分78L（0.1A）、78M（0.5A）、78（1.5A）、78T（3A）、78H（5A）、78P（10A）系列。,.,典型应用电路,图5-1378系列集成稳压器典型应用电路,.,输出电压可调的集成稳压器LM317/337,引脚1、2、3依次为调整端（Adjust）、输出端和输入端。,317输出正电压，337输出负电压。,特点：UREF=1.25V；,IADJ50A。,.,工作原理,LM317典型应用电路,图5-15LM317典型应用电路,.,5.5开关型直流稳压电路,工作原理,电路,图5-17开关型稳压电路示意图,.,UI、UD、UO波形,图5-18开关型稳压电路UI、UD、UO波形,输出电压：,.,LC滤波器,图5-19滤波器工作示意图a）充电阶段b）放电阶段,.,串联型属降压型变换，并联型属升压型变换。,开关型稳压电路分类,串联型和并联型,图5-20并联型开关稳压电路原理图a）电路组成b）L充电c）L放电,.,频率调制型（PFM）：ton不变，改变T（频率），从而改变占空比q，改变输出电压UO。,脉宽调制型和频率调制型,脉宽调制型（PWM）：T不变，改变ton，从而改变占空比q，改变输出电压UO。,图5-21开关电源调制型式a）PWMb）PFM,.,反激式：在开关元件截止时传递能量。,正激式和反激式,正激式：在开关元件导通时传递能量；,图5-22正激式和反激式开关电源a）正激式b）反激式,.,与串联型线性电源相比，开关电源的主要优点是效率高；调整管功耗低，不需要较大的散热器；用轻量的高频变压器替代笨重