武汉大学模电第七章PPT课件

.,1,第7章直流稳压电源,.,2,直流稳压电源的作用,直流电源通常是利用半导体二极管的单向导电作用，将市电220伏50赫兹的交流电变为单方向流动的脉动电压，经过电源滤波器滤掉其中的脉动成分，使之成为较为平滑的直流电压，再经稳压电路稳压（或稳流电路稳流）输出较为稳定的直流电压（或直流电流）。,对直流电源的主要要求：当电网电压或负载电流波动时，能保持输出电压幅值的稳定，输出电压平滑且脉动成分较小，高效率地将交流电转换为直流电。,.,3,7.1直流稳压电源的基本组成,电源变压器,将市电电压降低到符合整流电路所需要的交流电压,整流电路,将工频交流电转为具有直流成分的脉动直流电。,滤波电路,是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。,稳压电路,对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。,.,4,7.2整流电路,D导通(vD0)，则iLiDvLRL，vLv20，,1、单相半波整流电路,电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，称为单相半波整流电路。,优点：元件少，结构简单缺点：输出电压波形脉动大，直流成分较低，功率和变压器的利用率低。应用：输出电流较小，要求不高的场合。,一、工作原理,D截止（vDv2），则iLiD0，vL0，二极管承受一反偏电压。,.,5,2、单相全波整流电路,D1导通，D2截止，iLiD1vLRL，vLv20,D1截止，D2导通,iLiD2vLRL，vLv20,。,全波整流的输出电压平均值上升，脉动成分下降。,缺点：变压器的利用率不高。,.,6,3、单相桥式整流电路,工作原理,在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。,单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路,.,7,在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。,信号负半周时二极管D2、D4导通，在负载上得到正弦波的负半周。,信号正半周时二极管D1、D3导通，在负载上得到正弦波的正半周。,.,8,二、整流电路的主要参数,2、负载上的平均电流,3、二极管的平均电流,4、二极管所承受的最大反向电压,1、输出平均电压,输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。,.,9,5、脉动系数S,流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。,.,10,三、单相桥式整流电路的负载特性曲线,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,该曲线的斜率代表了整流电路的内阻。,.,11,7.3滤波电路,滤波电路形式,（a）电容滤波电路,（b）阻容滤波电路,（d）型滤波电路,滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联,（c）电感滤波电路,.,12,一、电容滤波电路,二极管导通期间，v2向C充电，vCv2，充电时间常数很小,v2vC时D1和D3导通,v2vC时D2和D4导通,|v2|vC时，四只二极管均截止，C通过RL放电，vC(vL)按指数规律下降。通常放电时间常数远大于充电时间常数，这使得vC(vL)的脉动减小，直流分量也有提高。,.,13,输出电压的平均值通常取,结论,输出电压的平均值大VL由放电时间常数决定=RLC,RLCVL,二极管的导通角，流过二极管的瞬时电流大，可串入一个限流电阻，并选择较大容量的整流二极管。,电容滤波电路的外特性,负载RL为C提供放电回路，其值越大、放电电流iL越大，电容上的能量存储减小，输出平均值减小。,电容滤波器适用于负载电流较小，且变化不大的场合,.,14,二、电感滤波电路,1、工作原理：,当忽略电感线圈的直流电阻时，负载上的直流电压与不加滤波时负载上的直流电压相同。,电感滤波电路的外特性,电感的直流电阻小，交流阻抗大，直流分量无衰减通过，基波和谐波分量降落在电感上，降低了输出电压中的脉动成分。L及IL愈大（RL愈小），滤波效果愈好。,电感滤波适用于负载电流比较大的场合,.,15,2、特点：,电感滤波电路的外特性很平坦，V0随I0增大而略有下降的原因是输出电流增大时，整流电路的内阻和电感的整流电阻压降也略有增加的缘故。导通角=，因而避免了过大的冲击电流。输出电压没有电容滤波高。电感滤波电路适用于负载所需的直流电压不高，输出电流较大及负载变化较大的场合。电感体积大，成本高，输出电压稍低。为了提高滤波效果，通常采用LC型滤波电路。,.,16,7.4串联型直流稳压电路,串联反馈式稳压电路以稳压管电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。,包括允许的输入电压、输出电压、输入电流及输出电压调节范围等。,1、特性指标,一、稳压电源的质量指标,.,17,2、质量指标,用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。VI、IO和T引起的VO可用下式表示,(1)输入调整因素,(2)输出电阻,(3)温度系数,.,18,(4)稳压系数,(5)纹波抑制比,系数愈小，输出电压愈稳定,稳压系数较小的稳压电路，它的纹波抑制比一般也较高,.,19,二、串联型稳压电路的工作原理,1、基本原理,VO=VI-VR,当负载电流IL增加，R受控制而减小，使VR减小，从而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI减小，对输出电压减小的影响。,当VI增加时，R受控制而增加，使VR增加，从而在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响。,.,20,2、典型串联反馈式稳压电路,可变电阻R是用三极管来替代的，控制基极电位，就控制了三极管的管压降VCE，VCE相当于VR。要想输出电压稳定，可按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压电路。,（1）电路组成,通过调整环节的电流近似等于负载中的输出电流，故调整环节与负载相串联，所以该稳压电路称为串联型稳压电路,.,21,（2）工作原理,输入电压变化，负载电流保持不变,负载电流变化，输入电压保持不变,.,22,输出电压调节范围的计算,调节R2显然可以改变输出电压。,.,23,（4）稳压电路的保护环节,串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也会造成损坏。,利用集成电路制造工艺，在调整管旁制作PN结温度传感器。当温度超标时，启动保护电路工作，工作原理与反馈保护型相同。,.,24,截流型,限流型,当发生过流时，通过电路中取样电阻的反馈作用，输出电流得以限制。,当发生过流时，通过保护电路使调整管射极电流减小，从而限制了输出电流，保护电路安全。,.,25,三、三端集成稳压器,1.概述将串联稳压电源和保护电路集成在一起形成集成稳压器。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引出端：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。,特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路。,.,26,2、类型,W7800系列稳定正电压W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15V,.,27,W7900系列稳定负电压W7905输出-5VW7909输出-9VW7912输出-12VW7915输出-15V,.,28,输出电压固定的三端集成稳压器,.,29,3、三端可调式集成稳压器,输出电压,（正电压LM317、负电压LM337）,.,30,四、三端集成稳压器的应用,1、