电路与电子学直流稳压电源

1、1目录目录7 直流稳压电源直流稳压电源2目录目录7 7 直流稳压电源直流稳压电源7.4 串联开关式稳压电源串联开关式稳压电源7.3 集成稳压器集成稳压器7.1 整整流滤波电路流滤波电路7.2 稳压电稳压电路路3目录目录7 7 直流稳压电源直流稳压电源4目录目录7.1 整流滤波电路整流滤波电路电源变压器电源变压器: 将交流电源电压将交流电源电压u1变为所需要的交流电变为所需要的交流电 压压u2。整流电路整流电路: 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压uR。滤波电路滤波电路: 将将脉动直流电压脉动直流电压uR转转变为平滑的直流变为平滑的直流 电压电压uF。稳稳压电路压电路:

2、 当电网波动及负载变化时当电网波动及负载变化时,维持维持输出输出Uo的稳定。的稳定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能交流电源交流电源 电源变压器电源变压器整流电路整流电路滤波电路滤波电路稳压电路稳压电路负载负载u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL5目录目录7.1.1 单相整流电路单相整流电路1. 单相半波整流电路单相半波整流电路o tuo o uDtu1TriDbaiouoDu2RLo t iDio2u2 t3o 22Uu2 0 时，时，D导通导通uD= 0 。U2 0 ub 0时，时，D1导通导通D2截止截止Ua 0 ub 0时，时，D2导通导通D

3、1截止截止 uo=ua uo=ub输出平均电压输出平均电压 Uo=0.9U2二极管上的平均电流：二极管上的平均电流：oII21D 二极管上承受的最高电压：二极管上承受的最高电压：2DRM22UU 输出平均电流输出平均电流LRUIoo 8目录目录3 .单相桥式整流电路单相桥式整流电路u2正半周时电流通路正半周时电流通路 分析分析 设：设：tUu sin222+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1 D2共阴极，对应共阴极，对应uo的的“+”+”极；极； D3 D4共阳极，对应共阳极，对应uo的的“-”-”极极。D1 D3在在u2的正半周导通；的正半周导通； D2 D4在在u2

4、的负半周导的负半周导通。通。9目录目录-+u2负半周时电流通路负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-io10目录目录u20 时时 a+ b-D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:由由a+经经D1RLD3b-u20 时时b(+) a(-)D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:由由b(+)经经D2RLD4a(-)输出是脉动的直流电压输出是脉动的直流电压！u2t桥式整流电路输出波形桥式整流电路输出波形tuou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-)11目录目录 输出平均电压输出平均电压Uo2220o9 . 022sin21UUttdUU

5、 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：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 12目录目录u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-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，或反接三种发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？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

6、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13目录目录问题与讨论问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2电路如图所示。试标出输出电压电路如图所示。试标出输出电压uo1、uo2的极的极性，画出输出电压的波形。并求出性，画出输出电压的波形。并求出Uo1、）（； tUutUusin2sin2222221Uo2的平均值。设：的平均值。设：2u12 t3o 22Uu22 o tuo1 o tuo2 u1 0 时时u12 0 D1导通，导通，uo1=u12u220 D3导通，导通， uo2=u22u1 0 时时U

7、22 0 D2导通，导通，uo1=u22U12 0 D4导通，导通，uo2=u12Uo1= 0.9U2Uo2= -0.9U214目录目录15目录目录7.1.2 滤波电路滤波电路1. 电容滤波电路电容滤波电路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止截止D导通导通tbao22U 分析分析 设：设：tUu sin222 并入电容并入电容C后，在后，在u2 uC时，时，D导通，导通，C充电充电, 充充电很快，输出电压电很快，输出电压uo随随u2上升。当上升。当uC = 后，后，u2开开始下降始下降u2 uC时时C又被充电又被充电uo = u2又上升。直到又上升。直到u21时，可得时，可得 uFUUREFo

8、 当反馈越深时，调整作用越强，输出电压当反馈越深时，调整作用越强，输出电压Uo也越稳定也越稳定 AUBTUREFUFR1取取样样R2UoRL调整调整基准电压基准电压比较放大比较放大UiUCEUBE28目录目录 简单分立元件组成的稳压电路简单分立元件组成的稳压电路 TrT12N2222AD21N4736R1680C1100FC2100FRL5kD1220VD2D3D4 典型的串联稳压电源，其中变压器用于将典型的串联稳压电源，其中变压器用于将220V市电降成需要的电压后，进行桥式整流和滤波，将交市电降成需要的电压后，进行桥式整流和滤波，将交流电变成直流电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电流电变成直流

9、电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电路，输出端得到稳定的直流电压。路，输出端得到稳定的直流电压。29目录目录例例 电路如图所示。已知电路如图所示。已知UZ =6V，R1 = R2=RP，试估，试估算稳压电路输出电压算稳压电路输出电压Uo的调节范围。的调节范围。AUBTUREFUFR1R2UoRLUiUZDZRRP解：由解：由 “虚短虚短”，知道，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出，可估算出V9623V1863Z2P21ominZ2P21omax URRRRRUURRRRUP该稳压电路的输出电压能在该稳压电路的输出电压能在9V18V之间调节。之间调节。 30目录目录7.3 集成稳压电源集成稳

10、压电源7.3.1 三端固定集成稳压器三端固定集成稳压器单片集成稳压电源单片集成稳压电源:体积小体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉。价格低廉。有有输入输入，输出输出和和公共公共端端, 称称三端集成稳压器三端集成稳压器。W7800系列系列和和W7900系列系列其内部就是串联型晶体管稳压电路。其内部就是串联型晶体管稳压电路。电路内部附有短路和过热保护环节。电路内部附有短路和过热保护环节。31目录目录三端集成稳压器实物照片三端集成稳压器实物照片32目录目录三端集成稳压器管脚排列三端集成稳压器管脚排列7878系列输出系列输出电压电压7979系列系列输出输出电压电压78055V78066

11、V78088V78099V781010V781212V781515V781818V782424V79055V79066V79088V79099V791010V791212V791515V791818V792424V输输入入输输出出输输入入输输出出地地地地33目录目录如：如： W7805+5V， W791515V5V10V、12V 、 15V、 18V、 20V、 24V等等 共共11个档次个档次型号后型号后XX两位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值W79 XX系列系列(输出负电压输出负电压)W78 XX系列系列(输出正电压输出正电压)输出额定电压值输出额定电压值:输出额定电流值输出额定电

12、流值: 有有5个档次个档次W7800系列的系列的W78001.5A W78M000.5A W78L000.1A W78T003A W78H005A 34目录目录CW7800 的内部结构和基本应用电路的内部结构和基本应用电路内部内部结构结构+UI 取取样样电电路路调整电路调整电路保护保护电路电路基基准准电电压压比比较较放放大大启启动动电电路路+UO 35目录目录基本应基本应用电路用电路抵消输入长接抵消输入长接线的电感效应，线的电感效应，防止自激防止自激改善负载的瞬改善负载的瞬态响应，消除态响应，消除高频噪声高频噪声防止输入端短路时防止输入端短路时 C3反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器Uo =

13、 12VW7812123C2+UiC1C30.33 F0.1 F 100 FRL+36目录目录1. 输出固定电压的电路输出固定电压的电路输入与输出之间的电压差不得低于输入与输出之间的电压差不得低于3VW7805 稳压器基本接线图稳压器基本接线图C2CW7805C1UIUO1320.33 F1F+LM7805W7905 稳压器基本接线图稳压器基本接线图C2CW7905C1UIUO2310.33 F1F+LM7905电容电容C1防止自激振荡。防止自激振荡。 0.1 F 0.33 F电容电容C2减小高频干扰，改善瞬态特性。减小高频干扰，改善瞬态特性。1 F37目录目录正负电压同时输出电路正负电压同时

14、输出电路2. 输出正负电压的电路输出正负电压的电路W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22 +_ +UOUORL1RL20.33 F0.33 F1 F1 F38目录目录C2W78XXC1UI+_+_UO132UXXUZRDZ输出电压：输出电压： UO = UXX+UZ3. 提高输出电压的电路提高输出电压的电路UXX: 为为W78XX固定输出电压固定输出电压提高输出电压的电路提高输出电压的电路39目录目录电压跟随器电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。电压跟随器电压跟随器其输入电阻很高其输入电阻很高 ,输出电阻抗很低，输出电阻抗很低，可以克服

15、稳压器输出电流变化的影响。可以克服稳压器输出电流变化的影响。4. 输出电压可调式电路输出电压可调式电路用用W7805组成的组成的730V可调式稳压电源。可调式稳压电源。W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33 F33V10k1F 40目录目录)(112XXORRUU (UXX=5V)W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33 F33V10k1F UXX；O21236URRRUU OUUU 6XXO212XX6XXURRRUUUU O41目录目录7.3.2 低压差三端集成稳压器低压差三端集成稳压器 前述三端输入输出的前述三端输入输出的压差必须大于

16、压差必须大于3V的才能的才能正常的工作，这样的压差在电池供电的装置中是不正常的工作，这样的压差在电池供电的装置中是不能使用的。另外，自身能使用的。另外，自身功耗大功耗大（4.5 W），需），需加散加散热器热器。 低压差三端稳压器低压差三端稳压器MIC29150，具有，具有3.3V、5V和和12V三种电压，输出电流三种电压，输出电流1.5A，与，与7805封装相同，可封装相同，可以互换使用。主要以互换使用。主要特点特点：压差低压差低，典型值为，典型值为350mV，最大值为最大值为600mV；功耗小功耗小（0.9W），不用散热片不用散热片。 42目录目录7.3.3 基准电压源基准电压源 基准电压源一般可以用稳压管组成的稳压源来承担，基准电压源一般可以用稳压管组成的稳压源来承担，但目前有很多基准电压集成电路，被广泛用