模电-直流稳压电源

1、电子技术基础 A（模拟部分）10：直流稳压 电源内容提要小功率直流滤波电路10.1串联反馈式稳压电路10.2开关稳压电路*10.3SPICE仿真*10.410.1.1. 单相整流电路10.1.2. 滤波电路10.1.3. 倍压整流电路* 10.1.1 单相整流电路1. 概述小功率直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压交流电源负载变压整流滤波稳压 10.1.1 单相整流电路1. 概述整流电路的作用：将交流电压转变为脉动直流电压常见整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。分析方法：把二极管当作理想元件处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。整流原理：利

2、用二极管的单向导电性 10.1.1 单相整流电路2. 工作原理v2 正半周：D1、D3 导通，D2、D4 截止。220VACv2 负半周：D2、D4 导通，D1、D3 截止。 10.1.1 单相整流电路3. 主要参数计算整流平均电压 VO220VAC整流平均电流 IO 10.1.1 单相整流电路4. 整流元件参数二极管平均电流：220VAC二极管最大反向电压：此二值是选择整流二极管的主要依据，一般应有 10% 余量。 10.1.1 单相整流电路思考题： 桥式整流电路如图。试分析： (1) D2 或 D4断开时负载电压波形。 (2)若 D2 或 D4 接反了，后果如何？ (3)若 D2 或 D4

3、 因击穿或烧坏而短路，后果又如何？220VAC 10.1.1 单相整流电路思考题：桥式整流电路如图。220VAC(1) D2 或 D4断开，负载电压波形如图。解： 10.1.1 单相整流电路思考题：桥式整流电路如图。解：(1) D2 或 D4断开，负载电压波形如图。220VAC(2)若 D2 或 D4 接反，后果是：正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成电源短路，电流很大 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！ 10.1.1 单相整流电路思考题：桥式整流电路如图。解：(1) D2 或 D4断开，负载电压波形如图。220VAC(2)若 D2 或 D4 接反，后果是：(3

4、)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果是：正半周，情况同(2) 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成电源短路，电流很大 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！ 10.1.2 滤波电路1. 概述 交流电压经整流后的输出是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波电路利用储能元件L或/和C构成低通滤波电路（实质上是根据C两端的电压或L中的电流不能突变或储能特性）, 滤掉（抑制）整流输出电压中的交流成份，保留其直流成份，平滑输出电压波形。滤波目的：滤掉整流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

5、的。 10.1.2 滤波电路1. 概述 常用滤波器结构：C型、LC型(倒L)、CRC型(P) 10.1.2 滤波电路2. 电容滤波器(a) v2 vC : 桥堆导通，电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2220VAC工作原理充电区间 10.1.2 滤波电路2. 电容滤波器(a) v2 vC : 桥堆导通，电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2220VAC工作原理(b) v2 vC : 桥堆导通，电源同时给负载 RL和 C供充电，vC= vO= v2(b) v2 RL)大部施于L 较平滑直流电压vO。 储能视角：工作时L有储能，供电电压v2，L 储能对RL补电

6、；v2，电源对L和 RL供电 连续、平稳和稳定vO。L 越大越好！ 10.1.2 滤波电路3. 电感滤波器(a) vO的均值及其脉动度 与放电时间常数t = L/RL有关电路特点220VAC(b) D导通角大，纹波可进一步减少，接负载能力强：(c) 电感体积大而笨重，因而适合于电流较大、要求输 出电压脉动较小的场合，或更合适于高频电源滤波(d) 更进一步的改进：LC滤波器例题：交直流收扩两用机电源 10.1.2 滤波电路3. 电感滤波器220VAC24VDC例题：交直流收扩两用机电源 10.1.2 滤波电路3. 电感滤波器220VAC24VDC 10.2.1 稳压电源的质量指标 10.2.2

7、串联反馈式稳压电路的工作原理 10.2.3 三端集成稳压器 10.2.4 三端集成稳压器的应用 10.2.0 概述 稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。 稳压电路的输出电压值基本上与电网电压、负载及环境温度变化无关。理想稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。 稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。 10.2.1 稳压电源的质量指标1. 输入调整因数（电压调整率）：: 反映输入电压波动对输出电压的影响: 电压调整率: 稳压系数反映负载电流和环温不变时，电网电压波动对稳压电路的影响 10.2.

8、1 稳压电源的质量指标2. 输出电阻：: 反映电流 Io 变化对 Vo 的影响: 电流调整率： Io 从0Max时， Vo 的相对变化率反映输入电压、环温不变，输出电流变时输出电压保持稳定的能力，即稳压器带负载能力。 10.2.1 稳压电源的质量指标3. 温度系数4. 纹波抑制比 10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理1. 电路组成四部分：基准电压、比较放大、取样电路和调整元件+A比较放大 取样电路 基准 调整管 10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理2. 稳压原理+A由运放可知：当 Vi 或 RL 变化时，输出电压Vo，稳压过程如下：VoiVohVf VnhVbiVcehVbei 1

9、0.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理3. Vo 及其调节范围 设运放处于线性工作状态和深度负反馈状态，此时运放的两输入端的电压近似相等，因此有：+A 10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理4. T 管的极限参数+A 调整管的电流、电压、功率受管子的极限参数制约：实际使用时应考虑必要的余量！ 10.2.3 三端集成稳压器0. 概述单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入、输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。输出固定电压输出可调电压输出正电压78XX 输出负电压79XX （1. 25 37V 连续可调）三端稳压器分类 10.2.3

10、 三端集成稳压器0. 概述外形1输入端2 公共端3 输出端78xx1 公共端3 输入端2 输出端79xxTO92外观与三极管无异！ 10.2.3 三端集成稳压器0. 概述性能输出电压额定值系列有: 5V、6V、9V、12V 、15V、18V、24V等。（7800、7900系列） 输出电流超过 1. 5 A（加散热器） 不需要外接元件 调整管设有安全工作区保护 内部有过热保护、过流保护 输出电压容差为 4% 10.2.3 三端集成稳压器0. 概述参数（7800、7900系列） 电压调整率Sv(稳压系数) 电流调整率SI 反映负载电流和环温不变时，电网电压波动对稳压电路的影响0.0050.02%

11、0.11.0%反映输入电压、环温不变，输出电流变时输出电压保持稳定的能力，即稳压器带负载能力。 10.2.3 三端集成稳压器0. 概述参数 电压调整率Sv(稳压系数) 电流调整率SI 最大输出电流 IOM 输出电压 Vo 最小输入输出电压差 min(Vi -Vo ) 最大输入电压 ViM 最大功耗 PM： 10.2.3 三端集成稳压器1. 固定输出三端稳压器78LXX型三端稳压器差放缓冲 取样调整管基准电路 启动电路 控制电流 热保护过流保护基准 调整管 10.2.3 三端集成稳压器2. 可调输出三端稳压器比较放大 取样电路 +A基准1.2VLM317 10.2.4 三端集成稳压器的应用1.

12、单路固定电压 W7805123220VAC输入与输出间的压差需3V！改善波形：抵消输入引线电感效应，防止自激。改善瞬态响应：负载电流瞬增减时，防止输出电压较大波动。 10.2.4 三端集成稳压器的应用2. 双路 () 固定电压32220VACW7815123W79151 10.2.4 三端集成稳压器的应用3. 提高输出电压和电流W78XX123W78XX123IO较小VR较小，T截止 ，IC= 0；IO IOMVR 较大，T导通 ，IO= IOM+ IC。RVBE/IOM 10.2.4 三端集成稳压器的应用4. 三端可调输出IC稳压器的应用 流过调整端 “1” 的电流 100 A，在要求不高的场合它在R2上的压降