电子技术直流稳压电源PPT学习教案

1、会计学1电子技术直流稳压电源电子技术直流稳压电源滤波滤波整流整流稳压稳压变压器变压器电电网网电电压压负负载载组成框图组成框图 将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。OtuOtuOtu220 V单向单向(直流直流)脉动电压脉动电压降压：降压：合适合适的交流电压的交流电压OtuOtu滤除脉动滤除脉动:平滑直流平滑直流进一步消进一步消除纹波除纹波第六章：直流稳压电源第六章：直流稳压电源第1页/共52页 将交流电压转变为脉动的直流电压。将交流电压转变为脉动的直流电压。 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流半波、全波、桥

2、式和倍压整流；单相和三相整流等。等。 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性电子技电子技术术第2页/共52页1、单相半波整流电路、单相半波整流电路tUu sin222 to 2 3 u222U to 2 3 uL22U to 2 3 iF=iL+ uLRLu2iF2L45.0UU1） 整流输出电压平均整流输出电压平均值值2） 二极管平均电二极管平均电流流3） 二极管最大反向电二极管最大反向电压压20L0.45DUIIR-u2+2Rm2UUu2优点：优点：结构简单，使用元件少结构简单，使用元件少缺点：缺点

3、：输出电压脉动小，电源利用率低输出电压脉动小，电源利用率低 to 2 3 uD22UuD第3页/共52页2、单相桥式整流电路、单相桥式整流电路RLiLV4V3V2V1u2u1输入正半周输入正半周输入负半周输入负半周V3RLV4V2V1u1u2（1 1） 工作原理工作原理22U to 2 3 u2 to 2 3 uL22U to 2 3 iF=iL to 2 3 uD122U iL+uL +uL 第4页/共52页 输出平均电压输出平均电压U Uo o2220o9 . 022sin21UUttdUU 输出平均电流输出平均电流LLRURUI2oo9 . 0 二极管的选择二极管的选择二极管上的平均电流

4、：二极管上的平均电流：oD21II 二极管上的最高反向电压：二极管上的最高反向电压：2DRM2UU 2、单相桥式整流电路、单相桥式整流电路第5页/共52页简化画法简化画法+uL RLiL+u2 习惯画法习惯画法2、单相桥式整流电路、单相桥式整流电路 (1) 输出直流电压高；输出直流电压高； (2) 脉动较小；（半波脉动较小；（半波S=1.57，全波，全波S=0.67 (3) 二极管承受的最大反向电压较低；二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。电源变压器得到充分利用。第6页/共52页例：例：在桥式整流电路中，已知变压器副边电压有效值V2=30V，负载电阻RL=100，求

5、：（1）输出电压与输出电流平均值各是多少？解解:输出电压平均值V27309 . 09 . 02 VVo输出电流平均值A27. 010027 LoLRVI 整流电路整流电路第7页/共52页二极管的最大整流平均电流二极管的最大整流平均电流ID应满足应满足A149. 021 . 1%1022 LLLDIIII二极管的最高反向电压二极管的最高反向电压VRM应满足应满足V7 .463021 . 121 . 12 VVRM（2）当电网电压波动范围为10%，二极管的最大整流平均电流ID与最高反向工作电压VRM至少应选取多少？解解: 整流电路整流电路第8页/共52页u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto

6、+-io问题与讨论问题与讨论单相桥式整流电路中，若单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？ D2开路：相当于半波整流，开路：相当于半波整流， Uo=0.45U2 D2短路：短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子 D2反接：反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子第9页/共52页 滤波电路滤波电路 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。其中

7、既有直流成份又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电滤波电路利用储能元件电容两端的电压压(或通过电感中的电流或通过电感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 滤掉整滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。达到平滑输出电压波形的目的。 方法：方法：将电容与负载将电容与负载RL并联并联( (或将电感与负载或将电感与负载RL串联串联) )。第10页/共52页 u uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。

8、CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。UU22DRM uoU2U2u tO tO第11页/共52页4. 4. 电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数与放电时间常数RLC有关有关。 RLC 越大越大 电容器放电越慢电容器放电越慢 输出电压的平均值输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。越大，波形越平滑。 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压25)(3LTCR 一般取一般取近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全

9、波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 电容滤波电路电容滤波电路第12页/共52页1、 电感滤波电感滤波RLL+u2 整流后的输出电压：整流后的输出电压：直流分量直流分量被电感被电感L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在L 上上负载电流越大，电感量越大，滤波效果越好负载电流越大，电感量越大，滤波效果越好滤波电路滤波电路当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。使负载电流和电压的脉动减小。对直流分量对直流分量: : XL=0 =0 ，L L相当于短路相当于短路,

10、 ,电压大部分降在电压大部分降在RL上。对谐波分上。对谐波分量量: : f 越高越高, ,XL越大越大, ,电压大部分降在电压大部分降在L上。上。因此因此, ,在负载上得到比较平滑的在负载上得到比较平滑的直流电压。直流电压。第13页/共52页2. LC-型滤波电路型滤波电路RLL+u2 C滤波电路滤波电路 LC滤波适合于电流较大、要求输滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。更为合适。第14页/共52页3、 形形 LC 滤波器滤波器 滤波效果比滤波效果比LC滤滤波器更好，但二极波器更好，但二极管的冲击电流较大管的冲击电流较大。 比比

11、形形 LC 滤波器滤波器的体积小、成本低。的体积小、成本低。L uRLuo+C2+C14、 形形 RC 滤波器滤波器R uRLu+C2+C1 R 愈大，愈大，C2愈大，愈大，滤波效果愈好。但滤波效果愈好。但R 大将使直流压降大将使直流压降增加，增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。小的场合。滤波电路滤波电路第15页/共52页6.3 6.3 直流稳压电源直流稳压电源 第16页/共52页6.3.1 线性稳压电路线性稳压电路电路组成电路组成ILRL+UL +u2 CVR简单稳压电路（又称简单稳压电路（又称“并联稳压电路并联稳压电路”）

12、稳压原理稳压原理IR（1）负载不变，电网电压变化）负载不变，电网电压变化+-UiUiULIzIRURUL（2）电网电压不变，负载变化）电网电压不变，负载变化IzRL UL Iz IR UR UL小结：小结：利用稳压管电流的变化，引起限流电阻利用稳压管电流的变化，引起限流电阻R两端电压的变化，从而达到稳压的目的。两端电压的变化，从而达到稳压的目的。特点：特点：电路结构简单，设计制作容易，电路结构简单，设计制作容易，但稳压性能较差，输出电压受稳但稳压性能较差，输出电压受稳压管自身参数的限制。压管自身参数的限制。1 1、稳压二极管稳压电路、稳压二极管稳压电路第17页/共52页ZMOOIMmin II

13、RUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) UI = (2 3) UO(4) RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU ZIIRUU OMOImin电子技电子技术术1 1、稳压二极管稳压电路、稳压二极管稳压电路第18页/共52页2 2、串联型稳压电路、串联型稳压电路电路结构电路结构：串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。和调整元件四部分组成。UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 调整调整元件元件比较比较放大放大基基准准电电压压取取样样电电路路第

14、19页/共52页稳压过程稳压过程：UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 由电路图可知由电路图可知O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO 升高升高时，有如下稳压过程：时，有如下稳压过程：UO Uf UB IC UCE UO 2 2、串联型稳压电路、串联型稳压电路第20页/共52页2 2、串联型稳压电路、串联型稳压电路输出电压及调节范围输出电压及调节范围UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 输出电压输出电压Z211O)(1URRRU 调节

15、调节Rw可以改变输出电压可以改变输出电压输出电压输出电压调节范围调节范围？第21页/共52页单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。分类分类三三端端稳稳压压器器输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX 两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值（1. 25 37 V 连续可调）连续可调）LM317正电压正电压 LM337负电压负电压第22页/

16、共52页固定正压输出集成稳压器，固定正压输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW7CW78 8-/CW7-/CW78 8M-/CW7M-/CW78 8L-L-固定负压输出集成稳压器，固定负压输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW7CW79 9-/CW7-/CW79 9M-/CW7M-/CW79 9L-L-型号中的型号中的表示该电路输出电压值，分别为表示该电路输出电压值，分别为5V，6V，9V，12V，15V，18V，24V共七种共七种 3 3、集成稳压器、集成稳压器第23页/共52页1端: 输入端2端: 公共端3端: 输出端CW7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231端: 公共端2端:

17、输入端3端: 输出端CW7900系列稳压器外形系列稳压器外形123外形及引脚功能外形及引脚功能第24页/共52页 1 1、输出为固定电压的电路、输出为固定电压的电路三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用+_CoW7800CIUI+_Uo1320.11F1F第25页/共52页负电负电三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用第26页/共52页23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F电子技电子技术术三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用第27页/共52页COW78XXCIUI+_+

18、_UO132UXXUZRDZUXX : 为为W78XX固定输出电固定输出电压压 UO = UXX + UZ3 3、提高输出电压的电路、提高输出电压的电路三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用第28页/共52页4 4、提高输出电流的电路、提高输出电流的电路COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+ IO= I2 + ICI1= IR + IB 当当 IO较小时，较小时，UR较小，较小，T截止截止 ，IC=0。三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用第29页/共52页2、三端可调式集成稳压电路、三端可调式集成稳压电路（1）基本应用电路）基本应用电路正压输出正压输出负压输出负压

19、输出输出电压：输出电压： RRUL12125.1（2）提高输出电压的应用电路）提高输出电压的应用电路第30页/共52页2、晶体管串联稳压电路、晶体管串联稳压电路+-+-+-+ULUzUBE2UBE1UCE1V2R1R2R3R4RpRLV1VzC2（B1）Ui晶体管串联稳压电路晶体管串联稳压电路UB2取样电路取样电路1、电路组成：、电路组成：基准电路基准电路比较放大电路比较放大电路调整电路调整电路UB1LP43(P4B2URRRRRU）下zB2BE2UUU取样电路基准电路比较放大管调整管第31页/共52页ULUB2UBE2IB2UC2（UB1）UCE1（RL）UL2、稳压原理、稳压原理概括为：概

20、括为：ULUCE1ULULUCE1UL反之，概括为：反之，概括为：当电网电压升高或当电网电压升高或RL增大时，输出电压有上升的趋势，其稳压过程如下：增大时，输出电压有上升的趋势，其稳压过程如下： 2、晶体管串联稳压电路、晶体管串联稳压电路第32页/共52页3、输出电压的调节、输出电压的调节LP43(P4B2URRRRRU）下当忽略当忽略V2管的基极电流时管的基极电流时忽略忽略UBE2，上式整理得，上式整理得URRRRRUZ)(P4P43L下改变抽头位置，即可调节输出电压改变抽头位置，即可调节输出电压UL的大小的大小 4、调整管的选用、调整管的选用（1）管压降管压降UCE应适当，一般取应适当，一

21、般取38V （2）极限参数极限参数应满足应满足 ICM1.5ILM U（BR）CEOUimax-ULmin PCM1.5ILmax U（BR）CEO其中，其中， Uimin最小输入电压，考虑电网电压允许最小输入电压，考虑电网电压允许10%的波动，的波动，Uimax=1.1Ui（V）ILM最大负载电流（最大负载电流（A） ULmin最小输出电压（最小输出电压（v）2、晶体管串联稳压电路、晶体管串联稳压电路第33页/共52页 【例例】在带放大环节的串联稳压电路中，已知基准电压在带放大环节的串联稳压电路中，已知基准电压UZ=6V，R1=RP=R2=300，调整管的管压降，调整管的管压降UCE不小于不

22、小于2V，UBE忽略不计。求：忽略不计。求：（1）稳压电路输出电压）稳压电路输出电压UL的调节范围。的调节范围。解：解： （1）当）当RP滑到最上端时，输出电压最小滑到最上端时，输出电压最小 )V(96300300300300300Z)(P4P43minLURRRRRU下当当RP滑到最下端时，输出电压最大滑到最下端时，输出电压最大 )V(1860300300300300Z)(P4P43maxLURRRRRU下所以，输出电压的调节范围是：输出电压的调节范围是：9VUL18V（2）RP滑动触点位于中点时的滑动触点位于中点时的UL。（3）为使调整管能正常工作，变压器二次侧电压有效值）为使调整管能正常

23、工作，变压器二次侧电压有效值U2至少应取多少？至少应取多少？（2）RP滑动触点位于中点时，滑动触点位于中点时，)V(123003002130030030021Z4P4P3LURRRRRU（3）因为三极管）因为三极管UCE不小于不小于2V，要求稳压电路输入电压至少为，要求稳压电路输入电压至少为变压器二次侧电压的有效值为：变压器二次侧电压的有效值为： )V(7 .162 . 1202 . 1i2UUUi=ULmax+UCE=20V1.2U2第34页/共52页晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域率半导体器件。它的

24、出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。扩展到强电领域。 晶闸管晶闸管也像半导体二极管那样具有也像半导体二极管那样具有单向导电性，单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。调压及开关等方面。 6.4 单相可控整流电路单相可控整流电路 一、晶闸管一、晶闸管第35页/共52页晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三种结构晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三种结构形式：形式： 螺栓式、平板式和塑料封装式。平板式又分为风冷螺栓式、平板式和塑料封装式。平板式又分为风冷平板式和水冷平板式。平板式和水冷平板式。 电子技电子技术

25、术6.4.1 晶闸管晶闸管第36页/共52页6.4.1 晶闸管晶闸管PPNNA阳极阳极K阴极阴极G门极门极AKG晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的符号晶闸管的符号1. 结构、符号结构、符号第37页/共52页P1P2N1N2K GAKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK6.4.1 晶闸管晶闸管第38页/共52页 T1T2G2Bii 1BG22Ciii 在极短时间内使两个在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此三极管均饱和导通，此过程称触发导通。过程称触发导通。211CCii 2BG21ii EGEA+_RGi2BiG21iG2i电子技电子技术术第39页/共52页晶闸管导通条件晶闸管导通条件1. 1. 晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路( (阳极与阴极之间阳极与阴极之间) )施加正向电压。施加正向电压。2. 2. 晶闸管控制电路晶闸管控制电路( (控制极与阴极之间控制极与阴极之间) )加正向电压或正向加正向电压或正向脉冲脉冲( (正向触发电压正向触发电压) )。 晶闸管关断条件晶闸管关断条件1. 必须使可控硅阳极电流减小必须使可控硅阳极电流减小, ,直到直到正反馈正反