第11章 直流电源ppt课件

1、模 拟 电 子 技 术第第1111章章 直流电源直流电源11.1概述概述11.2整流电路整流电路小结小结11.3滤波电路滤波电路11.4稳压电路稳压电路11.5三端稳压电路三端稳压电路11.6开关稳压电路开关稳压电路模 拟 电 子 技 术滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交交流流电电源源负负载载组成框图组成框图模 拟 电 子 技 术OtuOtuOtuOtuOtu220 V单向单向脉动电压脉动电压合适的合适的交流电压交流电压滤滤 波波稳稳 压压模 拟 电 子 技 术 11.2.1 基本概念基本概念 11.2.2 单相半波整流电路单相半波整流电路11.2.3 单相桥式整流电路单相桥式整流电路11.2

2、.4 倍压整流电路倍压整流电路模 拟 电 子 技 术 11.2.1 基本概念基本概念 整流电路的任务是利用二极管的单整流电路的任务是利用二极管的单向导电性把正、负交变的电压变成单方向导电性把正、负交变的电压变成单方向脉动的直流电压。向脉动的直流电压。 整流电路有单相整流，属于小功率整流通常整流电路有单相整流，属于小功率整流通常指由单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其指由单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流中包括半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流等。另外还有三相整流属于大功率整流及多相等。另外还有三相整流属于大功率整流及多相整流属于大功率整

3、流）。整流属于大功率整流）。 模 拟 电 子 技 术11.2.2 单相半波整流电路单相半波整流电路1、电路原理、电路原理)sin(222tUu tO 2 3 u222U tO 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245. 0U tO 2 3 iD= iO tO 2 3 uD22U 2RM2UU L2OD45. 0RUII RL220 V+ uu2iD+ uD模 拟 电 子 技 术2、主要参数、主要参数1）、输出电压平均值）、输出电压平均值 O(AV)2 012sin()d()2UUtt 245. 0U 2）、输出电流平均值）、输出电流平均值2O(AV)L0.45UIR3

4、）、脉动系数）、脉动系数)(AVOOLMUUS 模 拟 电 子 技 术3、二极管极限参数选择、二极管极限参数选择1）、最大整流平均电流）、最大整流平均电流2）、最高反向工作电压）、最高反向工作电压2DO(AV)L0.45UIIR2max2UUR tO 2 3 uD22U 模 拟 电 子 技 术【例【例11-1】 在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值=30V，负载，负载电阻电阻=100，试问，试问:1、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少?2、电网电压波动范围是、电网电压波动范围是10%，二

5、极管承受的最大反向电压和流过的最大电，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少流平均值各为多少?解：1、负载电阻上电压平均值 0.45=0.4530V=13.5V )(AVOU流过负载电阻的电流平均值AARUILAVOAVO135. 01005 .13)()(2、二极管承受的最大反向电压 VVUUR7 .463021 . 121 . 12max二极管流过的最大平均电流AAIIAVOAVD15. 0135. 01 . 11 . 1)()(模 拟 电 子 技 术V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u111.2.3、单相桥式整流电路、单相桥式整流电路输入正半周

6、输入正半周1. 1. 工作原理工作原理输入负半周输入负半周+uo动画演示动画演示模 拟 电 子 技 术 波形波形 tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2模 拟 电 子 技 术2. 参数估算参数估算1) 整流输出电压平均值整流输出电压平均值)(d)sin(21 0 OttUU 229 . 022UU to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU22) 2) 整流输出电流平均值整流输出电流平均值()2()0.9O AVO AVLLUUIRR3) 3) 脉动系数脉动系数67. 0

7、32)(AVDOLMUUS模 拟 电 子 技 术1最大整流平均电流最大整流平均电流LOOD221RUII 2) 最高反向工作电压最高反向工作电压2RM2UU L245. 0RU 3. 二极管极限参数选择二极管极限参数选择221 . 1UUR to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU2模 拟 电 子 技 术4. 简化画法简化画法+uoRLio+u25. 整流桥整流桥把四只二极管封装把四只二极管封装在一起称为整流桥在一起称为整流桥 模 拟 电 子 技 术【例【例11-3】 某电子装置要求电压值为某电子装置要求电压值为15V的直流电源，已

8、知负载电阻等于的直流电源，已知负载电阻等于100 ，试问：，试问：1、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大？整流二极管、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大？整流二极管的正向平均电流最大反向峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数的正向平均电流最大反向峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数S等于等于多少？多少？2、如果改用单相半波整流电路，那么、如果改用单相半波整流电路，那么 ， ， 和和S各是多少？各是多少？ 解： 1、由电路条件可知 ：VVUUAVO7 .169 . 0159 . 0)(2根据给定条件，可得输出直流电流为： mAAARUILAVOAVO15015. 0

9、10015)()(由公式可得 mAmAIIAVOAVD751502121)()(VUURM6 .237 .16222 )(AVDIRMU2U模 拟 电 子 技 术此时脉动系数为： %6767. 0S2、 如改用单相半波整流电路，那么 VVUUAVO3 .3345. 01545. 0)(2mAIIAVOAVD150)()(VUURM1 .473 .33222%15757. 1S 模 拟 电 子 技 术利用桥式整流电路实现正、负电源 模 拟 电 子 技 术三相整流电路及其波形三相整流电路及其波形 模 拟 电 子 技 术11.2.4、倍压整流电路、倍压整流电路1二倍压整流电路二倍压整流电路2多倍压整

10、流电路多倍压整流电路模 拟 电 子 技 术 11.3.1 电容滤波电容滤波 11.3.2 其他滤波电路其他滤波电路模 拟 电 子 技 术io + uo= uc RLV1V4V3V2+u11.3.1 电容滤波电路电容滤波电路1. 电路和工作原理电路和工作原理C模 拟 电 子 技 术io + uo= uc RLV1V4V3V2+uV 导通时给导通时给 C 充电，充电，V 截止时截止时 C 向向 RL 放电；放电；滤波后滤波后 uo uo 的波形变得平缓，平均值提高。的波形变得平缓，平均值提高。电容电容充电充电电容电容放电放电C模 拟 电 子 技 术2. 波形及主要参数波形及主要参数2O2U U 当

11、当 RL = 时：时：O tuO 2 22U当当 RL 为有限值时：为有限值时：2O229 . 0UUU 通常取通常取RC 越大越大 UO 越大越大2)53(LTCR RL = 为获得良好滤波效果，一般取：为获得良好滤波效果，一般取：(T (T 为输入交流电压的周期为输入交流电压的周期) )UO = 1.2U2（1输出电压平均值 模 拟 电 子 技 术（2整流二极管的导通角整流二极管的导通角加滤波电容后，只有当电容充电时，二极管才导通，因而，每只二极管的导通角都小于180o。而且，RC的值愈大，滤波效果愈好，导通角将愈小。 二极管的导通角 U 模 拟 电 子 技 术（4输出电输出电压可调稳压压

12、可调稳压电路电路W78 C1 C2+UI + U +UOR1R2R3R48 UU( (虚短虚短) )O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(可产生小于可产生小于 U 的输出电压的输出电压 UO模 拟 电 子 技 术（5恒流源电路恒流源电路+UI = 10VW7805+UORRLIQIO0.1 F0.33 F10 Q23OIRUI A5 . 0 模 拟 电 子 技 术一、典型产品型号命名一、典型产品型号命名CW117/217/317系列系列(正电源正电源)CW137/237/337系列系列(负电源负电源)工作温度工作温度CW117(137) -55 150CCW217(2

13、37) -25 150CCW317(337) 0 125C模 拟 电 子 技 术基准电压基准电压1.25 V输出电流输出电流L 型型 输出电流输出电流 100 mAM 型型 输出电流输出电流 500 mA模 拟 电 子 技 术二、二、CW117 内部结构和基本应用电路内部结构和基本应用电路内内部部结结构构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路保护电路IREFUIUOADJ外外形形引引脚脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A模 拟 电 子 技 术基本应用电路基本应用电路Uo CW3173C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4I REF

14、0.1 FV1V2V1 防止输入端短路时防止输入端短路时C4 反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器V2 防止输出端短路时防止输出端短路时C2 通通过调整端放电损坏稳压器过调整端放电损坏稳压器UREF = 1.25 V使使 UREF 很稳定很稳定I REF 50 A模 拟 电 子 技 术2REF211REFO)(RIRRRUU )/1(25. 112RR R1 = UREF/ IQ = 125 静态电流静态电流 IQ(约约10 mA)从输出端流出，从输出端流出， RL 开路时流过开路时流过 R1R2 = 0 2.2 k 时，时，UO = 1.25 24 V模 拟 电 子 技 术0 30 V 连续

15、可调电连续可调电路路Uo CW3173+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FVC2R3+ 3 k 120 680 +32 V10 VAUA = 1.25 V当当 R2 = 0 时，时，UO= 0 V模 拟 电 子 技 术11.6开关稳压电路开关稳压电路 引言引言11.6.1 串联开关型稳压电路串联开关型稳压电路11.6.2 并联开关型稳压电路并联开关型稳压电路模 拟 电 子 技 术线性稳压电路的缺点：线性稳压电路的缺点：调整管管耗大调整管管耗大电源效率低电源效率低(40% 60%)改进思路：改进思路：使调整管使调整管截止截止(电流小电流小) 饱和饱和(管压降小管压降小)模 拟 电 子

16、 技 术开关稳压电路的优点：开关稳压电路的优点：效率高效率高(80% (80% 90%) 90%)体积小、重量轻体积小、重量轻稳压范围宽稳压范围宽开关稳压电路的缺点：开关稳压电路的缺点：电路复杂电路复杂对电网要求不高对电网要求不高对电子设备干扰较大对电子设备干扰较大输出电压含较大纹波输出电压含较大纹波模 拟 电 子 技 术调整管调整管取样取样电路电路开关调整管控制开关调整管控制组成框图组成框图滤波滤波+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定频率固定的三角波的三角波误差放大误差放大续流续流11.6.1 串联开关型稳压电路串联开

17、关型稳压电路模 拟 电 子 技 术工作波形工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式脉宽调制式 (PWM)模 拟 电 子 技 术onIOtTUU +UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL= DUITtDon 占空比占空比模 拟 电 子 技 术+UI+UoRLV18A8CR1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO稳压原理稳压原理UIUOuFuA占空比占空比UOD = 50 %当当 uF = UREF ， uA = 0，UO 为预定标称值为预定标称值模 拟 电 子 技 术+UI+UoRLV1R1R2LC+U

18、REFuFuB控控 制制电电 路路V2+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高电平高电平iO低电平低电平uBtofftonT IoffonO)1(UttU 截止截止截截止止iL11.6.2 并联开关型稳压电路并联开关型稳压电路模 拟 电 子 技 术单片脉宽调制式单片脉宽调制式(外接开关功率管外接开关功率管)补充资料补充资料 集成开关稳压器及其应用集成开关稳压器及其应用类型类型单片集成开关稳压器单片集成开关稳压器CW1524CW4960/4962一、一、CW1524/2524/3524(区别在于温度范围区别在于温度范围)组成：组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调

19、制器、基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、振荡器、触发器、 2 只输出功率管、过热保护只输出功率管、过热保护最大输入电压：最大输入电压：40 V最高工作频率：最高工作频率：100 kHz每路输出电流：每路输出电流：100 mA内部基准电压：内部基准电压：5 V(接受接受 50 mA电流电流)模 拟 电 子 技 术取样电压取样电压基准电压基准电压输出输出方波方波定时电容定时电容定时电阻定时电阻关闭关闭,控制脉宽控制脉宽接扩流晶体接扩流晶体管管 C、E 极极输入输入电压电压振荡振荡/ /同步同步1 234 5678161514131211109IN+INUINUREF (+ 5 V

20、)EBCBCAEARTCTGND限流限流+限流限流断路断路补偿补偿CW1524 系列引脚排列系列引脚排列模 拟 电 子 技 术防止寄生振荡防止寄生振荡外接复合管扩流外接复合管扩流产生产生振荡振荡1 234 5678161514131211109。+R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15 k3 k5 k5 k5 k2 k50 k180 68 0.1 UIUOR00.1F0.02 F0.01 F 500 F(28 V)(28 V)CW1524L0.9 mHf0 = 1.15 / R5C2 = 19.2 kHz+ 5 V2.5 V2.5 V+ 5 V限流取样电阻限流取

21、样电阻(1 A)模 拟 电 子 技 术二、二、CW4960/4962组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器 开关功率管开关功率管(内接内接)、软启动电路、软启动电路、 过流限制、过热保护过流限制、过热保护功能：慢起动、过流保护、过热保护功能：慢起动、过流保护、过热保护 占空比可调占空比可调(0 100 %)最大输入电压：最大输入电压：50 V输出电压：输出电压：5.1 40 V 连续可调连续可调最高工作频率：最高工作频率：100 kHz额定输出电流：额定输出电流：小散热片小散热片不用散热片不用散热片模 拟 电 子 技 术CW4960/4962 系列引脚图系列引脚图1 2 3 4 5 6 7CW4960IN反响反响补偿补偿GNDRT/CT软启动软启动输出输出1 234 5678161514131211109NC输出输出NC补偿补偿NCGNDGNDNC输入输入NC软启动软启动RT/CTGNDGND反响反响NCCW4962模 拟 电 子 技 术CW4960/4962 应用电路应用电路 220 FR115 kL150 H4962(4960)(4960)11(3)10(2)7(1)14(5) 4(4) 15(6)2(7)。R2RPRTCPCTC1UIUO4.7