模块4.1直流稳压电源基本特性的测试

1、项目项目4 直流稳压电源的设计与制作直流稳压电源的设计与制作P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读稳压电源的种类稳压电源的种类 DC-DC稳压电源稳压电源 输入：输入：DC 输出：输出：DC 用途：直流供电路的电路用途：直流供电路的电路 举例：手机、举例：手机、BP机、邮电系统机、邮电系统读一读读一读稳压电源的种类稳压电源的种类 AC-DC稳压电源稳压电源 输入：输入：AC 输出：输出：DC 用途：需要大功率供电的用途：需要大功率供电的DC电路电路 举例：电视、电脑、功放举例：电视、电脑、功放读一读读一读稳压电源的种类稳压电源的种类 DC-AC稳压电源稳压电源 输

2、入：输入：DC 输出：输出：AC 用途：需要用途：需要AC供电的设备供电的设备 举例：汽车上的彩电供电举例：汽车上的彩电供电读一读读一读稳压电源的种类稳压电源的种类 AC-AC稳压电源稳压电源 输入：输入：AC 输出：输出：AC 用途：解决输入用途：解决输入AC不稳不稳 举例：举例：UPS（不间断电源）（不间断电源）读一读读一读直流稳压电源的基本组成直流稳压电源的基本组成 直流稳压电源的作用直流稳压电源的作用 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。电源。 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成变压器：变压器：降压降压整流：整

3、流： 交流变脉动交流变脉动直流直流滤波：滤波： 滤除脉动滤除脉动稳压：稳压： 进一步消除纹波，进一步消除纹波，提高电压的稳定性和提高电压的稳定性和带载能力带载能力P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 整流、滤波电路分析整流、滤波电路分析电源变压器电源变压器: 将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压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u3。滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。稳压电路稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负

4、载变化的影响,保持输出电压保持输出电压uo的稳定。的稳定。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 C型变压器R型变压器 读一读读一读电源变压器的基本特性电源变压器的基本特性 变压器的实物示意图和符号变压器的实物示意图和符号 初级初级次级次级实物图实物图电路符号电路符号 变压器的工作原理变压器的工作原理 nNNUU11212变压器不变换功率变压器不变换功率读一读读一读电源变压器的基本

5、特性电源变压器的基本特性P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 整流二极管整流二极管读一读读一读半波整流电路半波整流电路负半周工作情况负半周工作情况正半周工作情况正半周工作情况P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 1.1.半波整流电路半波整流电路二极管导通，二极管导通，uL=u2二极管截止二极管截止, uL=0+io+u2 0 时时:u20时时:一、单相整流电路一、单相整流电路u2uLuD t 2 3 4 0+12L+uR-L1u2u220VDIL P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 主要参数：主要参数：IL= UL /RL =0.45 u

6、2 / RL uL 2 0 t（2）输出电流平均值）输出电流平均值Io ：+12L+uR-L1u2u220VDIL ）（ tduULL 2021（1）输出电压平均值）输出电压平均值UL：）（ ttdu sin22102 245. 0u P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 （3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流：uD 2 0 tURMID = ILURM=22u（4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压：+12L+uR-L1u2u220VDIL tUusin22222L45. 02UUU读一读读一读半波整流电路半波整流电路 整流二极管选择整流二极管

7、选择 L2F45. 0RUI 最大整流电流最大整流电流2R2UU最大反向工作电压最大反向工作电压读一读读一读半波整流电路半波整流电路P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 2. 2. 桥式整流电路桥式整流电路（1 1）组成：由四个二极管组成桥路）组成：由四个二极管组成桥路+41231u2u220V+-RLLuD21DD3D4u2正半周时正半周时: :D D1 1 、D D3 3导通导通， D D2 2、D D4 4截止截止+（2 2）工作原理：）工作原理：u2ttuLP7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 +41231u2u220V+-RLLuD21DD3D4-

8、+u2负半周时：负半周时： D2、D4 导通导通， D1 、D3截止截止u2ttuLP7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 4. 简化画法简化画法+uo RLio+u2 5. 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 P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 整流桥输出电压平均值：输出电压平均值：UL=0.9u2输出电流平均值输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9 u2 / RL 流过二极管的平均电流：流过二极管的平均电流：ID=IL/2u2ttuL（3 3）主要参数：）主要参数：二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大

9、反向电压：URM=22u+41232+43DuuDDL21LDR-P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读全波整流电路全波整流电路u2t0tuL0tUusin22222L9 . 022UUUP7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 整流二极管选择整流二极管选择 L2F45. 0RUI 最大整流电流最大整流电流2R2UU最大反向工作电压最大反向工作电压读一读读一读全波整流电路全波整流电路P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 1.1.电容滤波电容滤波二、滤波电路二、滤波电路+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1CP7 直流

10、稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 （1 1）空载（）空载（R RL L=）时：）时：u2tuLtuc=uL+41232u2DCL31DD-220VD+14uuucu2 uC时：时： 二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时： 二极管截止，二极管截止，C放电。放电。 由于由于RL=，无放电回路，无放电回路，所以所以uC保持。保持。22uuuCL P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 （2 2）接入）接入R RL L（且（且R RL LC C较大）时较大）时u2tiDtu2 uC时：时： 二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时： 二极管截止，二极

11、管截止，C放电。放电。二极管中二极管中 的电流的电流uc= uL+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1CucP7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 近似估算近似估算: UL=1.2U2(b) 流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大电容滤波电路的特点：电容滤波电路的特点：(a) UL与与RLC的的 关系：关系：RLC 愈大愈大 C放电愈慢放电愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 较大较大u2tiDtuc= uL一般取：一般取：(T:电源电压的周期电源电压的周期)2)53(LTCR P7

12、 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读电容滤波电路电容滤波电路u2t0tuL0P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读电容滤波电路中电容电容滤波电路中电容C和负载电阻和负载电阻RL变化对输出电压的作用变化对输出电压的作用 RLC越大，电容放电速度越大，电容放电速度越慢，负载电压中的纹波成分越慢，负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高越小，负载平均电压越高 RL越小输出电压越小越小输出电压越小 电容滤波适用于负载电压较高、负载变化不大的场合 P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 +4123LD+DLu4-R220V32D

13、D1u21uL2. 2. 电感滤波电路电感滤波电路电路结构电路结构: 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L。输出电压平均值输出电压平均值: UL=0.9U2对谐波分量对谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电感上。电压大部分降在电感上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。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P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 3. 3. 其它滤波电路其它滤波电路 为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合为进一步

14、改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。起来使用。LC滤波电路滤波电路+uo+-LCu-i+u+u-iC-oRC12RC型滤波电路型滤波电路P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 例例 7.1 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f = 50 Hz，负载电阻负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压UO = 20 V，选择整流，选择整流二极管及滤波电容。二极管及滤波电容。 解解 1. 选二极管选二极管V 172 . 1202 . 1O2 UU电流平均值：电流平均值： A0.2540 20212121LOOD RUII承受最

15、高反压承受最高反压：V 2422RM UU2RM2UU 选二极管应满足：选二极管应满足：IF (2 3) ID可选：可选：2CZ55C( (IF = 1 A，URM = 100 V) )或或1 A、100 V 整流桥整流桥2. 选滤波电容选滤波电容s 02. 05011 fTs 04. 024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C可选可选： 1 000 F，耐压，耐压 50 V 的电解电容。的电解电容。做一做做一做项目：项目：电容滤波电路的仿真测试电容滤波电路的仿真测试项目编号：项目编号：MNF7-4任务要求：任务要求：按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试报告按测试程序要求完

16、成所有测试内容，并撰写测试报告（格式要求见附录（格式要求见附录A）。）。测试设备与软件：测试设备与软件：计算机计算机1台，台，Multisim2001或其他同类软件或其他同类软件1套。套。测试电路：测试电路：如图所示。如图所示。T110:1V1200 V 50 Hz 0Deg D1MDA25001243R1100XSC1ABExt Trig+_+_C1470uF-POL做一做做一做电容滤波电路的仿真测试电容滤波电路的仿真测试T110:1V1200 V 50 Hz 0Deg D1MDA25001243R1100XSC1ABExt Trig+_+_C1470uF-POL 按图画仿真电路。按图画仿真

17、电路。 观察电容滤波电路的输观察电容滤波电路的输出电压波形，并记录（画在坐标出电压波形，并记录（画在坐标纸上）。纸上）。 观察该电路输出电压波形，观察该电路输出电压波形，并记录：输出电压直流分量为并记录：输出电压直流分量为 V，纹波分量峰，纹波分量峰-峰值（用峰值（用AC输输入端测量）为入端测量）为 mV。 测试程序：测试程序：T110:1V1200 V 50 Hz 0Deg D1MDA25001243R1100XSC1ABExt Trig+_+_C1470uF-POL 观察该电路输出电压波形观察该电路输出电压波形并记录：输出电压纹波并记录：输出电压纹波 （已（已消失消失/仍存在），但滤波后的

18、纹波仍存在），但滤波后的纹波要比滤波前要比滤波前 （大得多（大得多/小得小得多）。多）。 观察该电路输出电压波观察该电路输出电压波形并记录：滤波后输出电压的直形并记录：滤波后输出电压的直流分量流分量 （大于（大于/等于等于/小于）小于）滤波前输出电压的直流分量。滤波前输出电压的直流分量。 做一做做一做电容滤波电路的仿真测试电容滤波电路的仿真测试测试程序：测试程序：做一做做一做项目：项目：电容电容C和负载电阻和负载电阻RL变化对输出电压作用的仿真测试变化对输出电压作用的仿真测试项目编号：项目编号：MNF7-5任务要求：任务要求：按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试报告按测试程序要求完成所有

19、测试内容，并撰写测试报告（格式要求见附录（格式要求见附录A）。）。测试设备与软件：测试设备与软件：计算机计算机1台，台，Multisim2001或其他同类软件或其他同类软件1套。套。测试电路：测试电路：如图所示。如图所示。T110:1V1200 V 50 Hz 0Deg D1MDA25001243R1100XSC1ABExt Trig+_+_C1470uF-POL做一做做一做电容电容C和负载电阻和负载电阻RL变化对输出电压作用的仿真测试变化对输出电压作用的仿真测试T110:1V1200 V 50 Hz 0Deg D1MDA25001243R1100XSC1ABExt Trig+_+_C1470

20、uF-POL 按图画仿真电路。按图画仿真电路。 按下表所列按下表所列C的容量改的容量改变电容，（变电容，（RL=100）并记录仿）并记录仿真结果。真结果。 C=500 FC=1000 FC=2000 F直流分量直流分量/V纹波（有效值）纹波（有效值）/mV测试程序：测试程序：T110:1V1200 V 50 Hz 0Deg D1MDA25001243R1100XSC1ABExt Trig+_+_C1470uF-POL 按下表所列按下表所列RL的阻值改的阻值改变负载电阻（变负载电阻（C=1000F），并记），并记录仿真结果。录仿真结果。 RL=50 RL=100 RL=200 直流分量直流分量/

21、V纹波（有效值）纹波（有效值）/mV 结果表明，电容结果表明，电容C C越大，输出电压纹波越大，输出电压纹波 （越大，越小）；（越大，越小）；负载电阻负载电阻R RL L越大，输出电压纹波越大，输出电压纹波 （越大，越小）。（越大，越小）。 做一做做一做电容电容C和负载电阻和负载电阻RL变化对输出电压作用的仿真测试变化对输出电压作用的仿真测试测试程序：测试程序：读一读读一读稳压二极管稳压二极管图形符号图形符号稳压特性稳压特性IU0IUIUrZ稳压二极管的动态电阻稳压二极管的动态电阻可见可见rZ越小说明稳压二极管的稳压性能越好越小说明稳压二极管的稳压性能越好P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电

22、源的设计与制作作 做一做做一做项目：项目：稳压管稳压电路的仿真测试稳压管稳压电路的仿真测试项目编号：项目编号：MNF7-7任务要求：任务要求：按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试报告按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试报告（格式要求见附录（格式要求见附录A）。）。测试设备与软件：测试设备与软件：计算机计算机1台，台，Multisim2001或其他同类软件或其他同类软件1套。套。测试电路：测试电路：如图所示。如图所示。V112 V R1100R21.0kD11N4740AXMM1P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 V112 V R1100R21.0kD11N474

23、0AXMM1P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读简单稳压电路简单稳压电路min,LZminZ,Zmin, ImaxZ,ZmaxI,/RUIUURIUUIZ,minIZIZ,max IU0IZ,minIZ,max工作原理：工作原理：P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路ZURRRU221OUOUFUBUe UO工作原理：工作原理：P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 做一做做一做项目：项目：串联式稳压电路的仿真测试串联式稳压电路的仿真测试 项目编号：项目编号：MNF7-8 任务要求

24、：任务要求：按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试报告按测试程序要求完成所有测试内容，并撰写测试报告（格式要求见附录（格式要求见附录A）。）。 测试设备与软件：测试设备与软件：计算机计算机1台，台，Multisim2001或其他同类软件或其他同类软件1套。套。 测试电路：测试电路：如图所示。如图所示。U1AMC4558CD32481V115 V 1V215 V 20Q12N2222A3D11N4370AR11.0k4R23.3kR31.0k7V320 V 5XMM10R41060P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 串联式稳压电路串联式稳压电路U1AMC4558CD324

25、81V115 V 1V215 V 20Q12N2222A3D11N4370AR11.0k4R23.3kR31.0k7V320 V 5XMM10R41060P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 U1AMC4558CD32481V115 V 1V215 V 20Q12N2222A3D11N4370AR11.0k4R23.3kR31.0k7V320 V 5XMM10R41060做一做做一做串联式稳压电路的仿真测试串联式稳压电路的仿真测试测试程序：测试程序：P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 U1AMC4558CD32481V115 V 1V215 V 20Q12

26、N2222A3D11N4370AR11.0k4R23.3kR31.0k7V320 V 5XMM10R41060做一做做一做串联式稳压电路的仿真测试串联式稳压电路的仿真测试测试程序：测试程序：P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 U1AMC4558CD32481V115 V 1V215 V 20Q12N2222A3D11N4370AR11.0k4R23.3kR31.0k7V320 V 5XMM10R41060做一做做一做串联式稳压电路的仿真测试串联式稳压电路的仿真测试测试程序：测试程序：P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 CW78、79系列外型、封装形式和管

27、脚排列系列外型、封装形式和管脚排列 读一读读一读三端集成稳压电路三端集成稳压电路将线性串联稳压电源和各种保护电路集成将线性串联稳压电源和各种保护电路集成在一起就得到了集成稳压器在一起就得到了集成稳压器 三个外引线：输入端、输出端和公共端三个外引线：输入端、输出端和公共端 集成稳压器符号集成稳压器符号 P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 三端固定正输出集成稳压器，国标型号为三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78-/CW78M-/CW78L-三端固定负输出集成稳压器，国标型号为三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79-/CW79M-/CW79L-三端可调正输出集成稳压

28、器，国标型号为三端可调正输出集成稳压器，国标型号为 CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L-三端可调负输出集成稳压器，国标型号为三端可调负输出集成稳压器，国标型号为 CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L-三端低压差集成稳压器三端低压差集成稳压器大电流三端集成稳压器大电流三端集成稳压器读一读读一读三端集成稳压电路三端集成稳压电路P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 读一读读一读三端集成稳压电路三端集成稳压电路78GNDinout固定输出形式固定输出形式P7 直流稳压电源的设计与制直流稳压电源的设计与制作作 为使电路能正常工作，对各元器件有如下为使电路能正常工作，对各元器件有如下要求：要求：（1）输入端电压）输入端电压Ui 应比输出端电压至少应比输出端电压至少大大2.53V；（2）电容器）电容器C1 ，一般取，一般取0.11uF 。其。其作用是抵消长接线时的电感效应，防止自作用是抵消长接线时的电感效应，防止自激