第10章直流稳压电源

1、返回返回 10.1 小功率整流电路小功率整流电路 10.3 稳压电路稳压电路引言引言 10.4 集成稳压电源集成稳压电源 10.2 滤波电路滤波电路引言引言功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1变压器：变压器：整流：整流：滤波：滤波：稳压：稳压：降压降压滤除脉动滤除脉动交流变脉动直流交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力 10.1 小功率整流电路小功率整流电路 10.3 稳压电路稳压电路引言引言 10.4 集成稳压电源集成稳压电源 10.2 滤波电路滤波电路 整流

2、电路整流电路 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u2u1RLuouo+_u2+_RLD2D4 D1D3u1简化画法简化画法uD2uD4 U2 ut U2U2uouD t tRLuiouo1234ab+ + uD2uD4RLuiouo1234ab+ + u 正半周，正半周，VaVb，二极，二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止 。 u

3、 负半周，负半周，Vauc 时，二极管导通，电源在给负载时，二极管导通，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 。 +Cici +aDuoubRLio= uc uoU2U2u t0 t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 。UU2DRM 25)(3TCRL 一般取一般取(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与放电时间与放电时间 常数常数RLC 有关有关 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 为了得到比较

4、平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压有电容滤波有电容滤波 无电容滤波无电容滤波0 UooIO 结论结论 因此电容滤波适合于要求因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。小且负载变化较小的场合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。iD tuoU2 tOO例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V

5、，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA UDRM =50V 例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RC = 5 T/2已知已知RL = 200 S 05025015

6、.RC uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感Lu2u1RLLuo2.电感滤波原理电感滤波原理对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。 因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。Uo=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：约为：u2u1RLLu

7、o对直流分量对直流分量: XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上 10.1 小功率整流电路小功率整流电路 10.3 稳压电路稳压电路引言引言 10.4 集成稳压电源集成稳压电源 10.2 滤波电路滤波电路Uo = Uz IR = Io + IzUIUZRL (Io ) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化Uo 基本不变基本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变限流调压限流调压 Uo (Uz ) IZ 稳压电路稳压电路+UIRL+CIoUo+uIRRDzIzUo = Uz IR = Io + IzUIUZUI Uo Uo 基本不变基本不变 IRR IZ

8、IR +UIRL+CIoUo+uIRRDzIz理解为，由于输入理解为，由于输入电压电压VI的增加，在的增加，在稳压二极管的调节稳压二极管的调节下，使下，使VO的增加没的增加没有那么大而已。有那么大而已。VO还是要增加一点的，还是要增加一点的，这是一个有差调节这是一个有差调节系统。系统。3.稳压电阻的计算如下稳压电阻的计算如下 当当输入电压最小，负载电流最大输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极时，流过稳压二极管的电流最小。此时管的电流最小。此时I IZ Z不应小于不应小于I IZminZmin，由此可计算出，由此可计算出稳稳压电阻的最大值压电阻的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。，实

9、际选用的稳压电阻应小于最大值。即即LmaxZminZIminmax=IIVVR(1)(1)稳压二极管在使用时稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，能使它的功耗超过规定值，否则会造成损坏！否则会造成损坏！LminZmaxZImaxmin=IIVVRmaxminRRR 当当输入电压最大，负载电流最小输入电压最大，负载电流最小时，流过时，流过 稳压二极管的电流最大。此时稳压二极管的电流最大。此时I IZ Z不应超过不应超过I IZmaxZmax，由，由 此可计算出此可计算出稳压电阻的最小值稳压电阻的最小值。即。即(2)(2)UZ = Uo(2) IZM

10、= (1.5 3) IOM(3) UI = (2 3) UO例图例图所示电路中，已知UZ =12V, IZmax =18mA ， IZ=5mA ,负载电阻RL =2K，当输入电压由正常值发生20%的波动时，要求负载两端电压基本不变，试确定输入电压Ui的正常值和限流电阻R的数值。 a）当Ui向上波动20%，即1.2Ui时,认为IZ = IZmax =18mA 因此有： LzLmaxZ18RUIII2421218mA 1210242 . 13LRUIRUib） 当Ui向下波动20%,即0.8Ui时，认为IZ = 5 mA因此有:1121255LzLzRUIII1210118 . 03LRUIRUi

11、mA 联立方程组可得: Ui=26V, R =800 串联型稳压电路方框图串联型稳压电路方框图串联型稳压电源的构成：串联型稳压电源的构成：调整管、比较放大环节、取样环节、基准电压源调整管、比较放大环节、取样环节、基准电压源1. 1. 结构结构2.2.工作原理工作原理1 1输入电压变化时输入电压变化时VIVOVfVO1VCEVO2 2负载电流变化时负载电流变化时IL(VI)VOVfVO1VCEVOQvCE/ViC/mAQ3.3.输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算REF2321O)+(1=VRRRRV可见，调节可见，调节R2可以改变输出电压。可以改变输出电压。根据根据“虚短虚短”VfVR

12、EFoVo32132f=VFVRRRRRV VREFVfoFVFVV 10.1 小功率整流电路小功率整流电路 10.3 稳压电路稳压电路引言引言 10.4 集成稳压电源集成稳压电源 10.2 滤波电路滤波电路单片集成稳压电源，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。1. 分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出

13、正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端 输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器） 不需要外接元件不需要外接元件 内部有过热保护内部有过热保护 内部有过流保护内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为输出电压容差为 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。输出为固定正电压时的接法

14、如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。CoW7805CiUI+_+_Uo123 0.11 F1 F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151CoCo 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F CoW78XXCiUI+_+_Uo123UXXUZRDZ+_+_IO= I2 + ICCoW78XXCiUI+_+_Uo123RURICI2IOT+ R 可由功率管可由功率管 T的的UBE和稳压器的和稳压器的IOM确定确定, 即即R UBE /IOM 。IQR1R2I1I211RUIXXIQII12220RIUUXX21)(RIRUUQ

15、XXXX212)1 (RIURRQXX例例:直流电源应用电路：要求输出直流电源应用电路：要求输出+5V， 选用三端稳压电路的型号是什么？选用三端稳压电路的型号是什么？ UC电压、电压、U2电压的大小为何值？电压的大小为何值？ C1、C2电容作什么用？电容作什么用？ C2CW78 321CU? 220 VT+-UO5VUCC1+u2-+-+-本章小结本章小结 1 1在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电源的最常在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电源的最常用的方法是由交流电网转换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压等用的方法是由交流电网转换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压

16、等环节来实现。对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、环节来实现。对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换效率高。效率高。2 2利用二极管的单向导电性可以构成整流电路，将交流电变为脉动直流利用二极管的单向导电性可以构成整流电路，将交流电变为脉动直流电。在整流电路的输出端接上各种滤波电路，可以大大减小输出电压中电。在整流电路的输出端接上各种滤波电路，可以大大减小输出电压中的脉动成分。滤波电路有电容滤波和电感滤波两大类。使用较多的是电的脉动成分。滤波电路有电容滤波和电感滤波两大类。使用较多的是电容滤波电路。容滤波电路。3 3为了保证直流电源的输出电压不发生波动，需要在整流滤波电路的后为了保证直流电源的输出电压不发生波动，需要在整流滤波电路的后面再接