直流稳压电源课件

直流稳压电源课件直流稳压电源课件直流稳压电源课件第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.3集成稳压器7.1整流滤波电路7.2稳压电路直流稳压电源课件直流稳压电源课件直流稳压电源课件第7章直流1第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.3集成稳压器7.1整流滤波电路7.2稳压电路第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.32第7章直流稳压电源1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。4.了解开关稳压电源的工作原理。本章要求：第7章直流稳压电源1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理37.1整流滤波电路电源变压器:

将交流电源电压u1变为所需要的交流电压u2。整流电路:

将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。滤波电路:

将脉动直流电压uR转变为平滑的直流电压uF。稳压电路:

当电网波动及负载变化时,维持输出Uo的稳定。直流稳压电源的组成和功能交流电源电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL7.1整流滤波电路电源变压器:将交流电源电压u1变47.1.1单相整流电路1.单相半波整流电路o

ωtuo

o

uDωtu1TriDbaiouoDu2RLo

ωt

iDio2πu2

ωt3ππo

u2>0时，D导通uD=0。U2<0时，D截止iD=0。uo=0uo=u2⑵输出平均电压Uo⑴分析设：7.1.1单相整流电路1.单相半波整流电路oωtuo5输出平均电压输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：二极管上的最高反向电压：例单相半波整流电路，已知：RL=750,

U2=20V。求：Uo、Io、UDRM，并选出二极管。u1TriDbaiouoDu2RL解：Uo=0.45U2=9V选用2AP4(16mA,50V)输出平均电压输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：62.单相全波整流电路设：u1uaaTrbD1RLuoD2ubioto2πua

ωt3ππo

ub

o

ωtuo

ua>0ub＜0时，D1导通D2截止Ua＜0ub＞0时，D2导通D1截止uo=uauo=ub输出平均电压

Uo=0.9U2二极管上的平均电流：二极管上承受的最高电压：输出平均电流2.单相全波整流电路设：u1uaaTrbD1RLuoD2u73.单相桥式整流电路u2正半周时电流通路⑴分析设：+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1D2共阴极，对应uo的“+”极；D3D4共阳极，对应uo的“-”极。D1D3在u2的正半周导通；D2D4在u2的负半周导通。3.单相桥式整流电路u2正半周时电流通路⑴分析设：+8-+u2负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-io-+u2负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RL9u2＞0

时a+b-D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由a+经D1RLD3b-u2＜0

时b(+)a(-)D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由b(+)经D2RLD4a(-)输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形uou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-)u2＞0时D1,D3导通u2＜0时D2,D4导通输出是脉10⑵输出平均电压Uo输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：二极管上的最高反向电压：⑵输出平均电压Uo输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平11u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io问题与讨论单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？⑴D2开路：相当于半波整流，Uo=0.45U2⑵D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子⑶D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io问题与讨12问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2电路如图所示。试标出输出电压uo1、uo2的极性，画出输出电压的波形。并求出Uo1、Uo2的平均值。设：2πu12

ωt3ππo

u22

o

ωtuo1

o

ωtuo2

u1>0时u12>0D1导通，uo1=u12u22＜0D3导通，uo2=u22u1＜0时U22＞0D2导通，uo1=u22U12＜0D4导通，uo2=u12Uo1=0.9U2Uo2=-0.9U2问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu213整流桥实物照片整流桥实物照片147.1.2滤波电路1.电容滤波电路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止D导通ωtbao⑴分析设：并入电容C后，在u2>uC时，D导通，C充电,充电很快，输出电压uo随u2上升。当uC=后，u2开始下降u2<uC，D反偏截止，由C向RL放电，放电较慢，输出电压uo随uC按指数规律缓慢下降。当u2>uC时C又被充电uo=u2又上升。直到u2<uC，D又截止，C又放电，如此不断的充电、放电，使输出电压uo脉动程度大为减小。7.1.2滤波电路1.电容滤波电路u1Tr+uoDu15⑵输出平均电压UouoD截止D导通ωtbao当RL=∞，（即空载时）Uo==1.4U2通常，输出平均电压可按下述工程估算取值：⑶滤波电容C的确定u1Tr+uoDu2CRL一般要求

取

；则

滤波电容一般为几十微法到几千微法的有极性电容器。⑵输出平均电压UouoD截止D导通ωtbao当RL=∞16③二极管导通角小，冲击电流大，容易使管子损坏⑷电容滤波电路的特点①输出电压Uo高②带负载能力差，只适用于小电流场合uoD截止D导通ωtbaouo电容滤波1.4U20.45U2oIo无电容滤波无电容滤波有电容滤波电路半波桥式二极管上的最高反向电压③二极管导通角小，冲击电流大，容易使管子损坏⑷电容滤波电17问题与讨论S1S2~CRLu2Vo图示电路中，已知U2=20V，试求下列情况时，直流电压表的读数。①S1闭合、S2断开②S1断开、S2闭合③S1闭合、S2闭合④某二极管开路，重述上述情况解：①Uo=0.9U2=18V②Uo≈1.4U2≈28V③Uo=1.2U2=24V④Uo=0.45U2=9V

Uo≈1.4U2≈28V

Uo=U2=20V问题与讨论S1S2~CRLu2Vo图示电路中，已知U2=2018作业：7-77-8作业：7-77-8192.电感滤波电路u2u1RLLu0在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。（1）电感滤波电路结构2.电感滤波电路u2u1RLLu0在桥式整流电路与20（2）电感滤波原理对直流分量(f=0):XL=0,L相当于短路,电压大部分降在RL上。U0=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：对谐波分量:f越高,XL越大,电压大部分降在XL上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。（3）电感滤波的特点

整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。（2）电感滤波原理对直流分量(f=0):XL=0,213、复式滤波器为了进一步改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一级RC滤波电路，或在电感滤波后面再接一电容。从而构成LC型或RC-、LC-型滤波电路，其性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。L-C

型滤波电路结构3、复式滤波器为了进一步改善滤波特性，可采取多级滤波的办法22LC-

型滤波电路结构LC-

型滤波电路特点滤波效果比LC滤波器更好，但整流二极管中的冲击电流较大。电感线圈体积大而笨重、成本高。LC-型滤波电路结构LC-型滤波电路特点滤波23RC-Π

型滤波电路结构RC-Π

型滤波电路特点R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，将使直流压降增加。主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。RC-Π型滤波电路结构RC-Π型滤波电路特点247.2稳压电路1、电路结构7.2.1并联型稳压电路7.2稳压电路1、电路结构7.2.1并联型稳压电路252、工作原理（1）电网电压波动（2）负载波动通过调节R上的压降来达到稳定输出电压Uo的目的。在稳压管的稳压区，电流变化较大时，稳压管两端的电压变化较小。2、工作原理（1）电网电压波动（2）负载波动通过调节R上263、稳压管稳压电路特点优点：电路简单，元件少。缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。4、稳压管选择办法5、限流电阻R的选择原则（1）（2）3、稳压管稳压电路特点优点：电路简单，元件少。缺点：稳27电压发生±20%波动，RL=2K，求R和Ui的正常值。解：由KVL得I1=24mA，I2=11mAUi=26V，R=800已知：UZ=12v，Izmax=18mA，IZmin=5mA例UiRIZRLUZI1电压发生±20%波动，RL=2K，求R和Ui的正常值。解287.2.2串联型稳压电源1.稳压电源的主要指标（1）电压调整率SU（2）电流调整率SI（3）输出电压的温度系数ST7.2.2串联型稳压电源1.稳压电源的主要指标（1292.串联反馈型稳压电路1.电路一般结构串联式稳压电路由取样、基准电压、放大和调整四个环节组成。AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋取样环节：R1R2分压提取与输出Uo成正比的取样电压UF2.串联反馈型稳压电路1.电路一般结构串联式稳压电路由取30基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF放大环节：放大UF与UREF的差值（UREF－UF）放大输出Uo的变化量。调整环节：由放大后的变化量调整晶体管的管压降UCE，从而达到稳定输出Uo的目的。AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCE基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF放大环节：放大UF与312.稳压原理稳压过程按电网波动和负载电阻改变两种情况分述如下：当电网波动Ui↑→Uo↑→UF↑→UBE↓→UCE↑→Uo↓；

当负载电阻RL↓→Uo↓→UF↓→UBE↑→UCE↓→Uo↑。

电路为电压串联负反馈。调整管T连接成射极跟随器。因而可得：AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCEUBE2.稳压原理稳压过程按电网波动和负载电阻改变两种情况分述如32或

在深度负反馈条件下，|1+AuFu|>>1时，可得当反馈越深时，调整作用越强，输出电压Uo也越稳定AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCEUBE或在深度负反馈条件下，|1+AuFu|>>1时，可得当337.1.4简单分立元件组成的稳压电路TrT12N2222AD21N4736R1680ΩC1100μFC2100μFRL5kΩD1~220VD2D3D4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，将交流电变成直流电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电路，输出端得到稳定的直流电压。7.1.4简单分立元件组成的稳压电路TrT12N222341.稳压过程UoUFUCE2Uo当Ui增加或输出电流减小（RL增大）使Uo升高时IB2IC2UBE1UCE17.1.5实际的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UBE2=（UF－UZ）1.稳压过程UoUFUCE2Uo当Ui增加或输出电流减小（35当Ui减小或输出电流增加（RL减小）使Uo降低时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoIC2UBE1UCE1UoUFIB2UBE2=（UF－UZ）当Ui减小或输出电流增加（RL减小）使Uo降低时R3T1T362.RW的调压作用R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoUBE1UCE1RW下调UFUBE2UZ不变UCE2UoUBE1UCE1RW上调UFUBE2UZ不变2.RW的调压作用R3T1T2UZRRW1RW2R1R373.输出电压的调节范围R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUF3.输出电压的调节范围R3T1T2UZRRW1RW2R38例电路如图所示。已知UZ=6V，R1=

R2=RP，试估算稳压电路输出电压Uo的调节范围。AUBTUREFUFR1R2UoRL∞－＋Ui－＋UZDZRRP解：由“虚短”，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出该稳压电路的输出电压能在9V~18V之间调节。作业：7-107-12

例电路如图所示。已知UZ=6V，R1=R2=RP，试397.3集成稳压电源7.3.1三端固定集成稳压器单片集成稳压电源:体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉。有输入，输出和公共端,称三端集成稳压器。W7800系列和W7900系列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。7.3集成稳压电源7.3.1三端固定集成稳压器单片集40三端集成稳压器实物照片三端集成稳压器实物照片41三端集成稳压器管脚排列78系列－输出正电压79系列－输出负电压7805＋5V7806＋6V7808＋8V7809＋9V7810＋10V7812＋12V7815＋15V7818＋18V7824＋24V……7905－5V7906－6V7908－8V7909－9V7910－10V7912－12V7915－15V7918－18V7924－24V……输入输出输入输出地地三端集成稳压器管脚排列78系列－输出正电压79系列－输出负电42如：W7805→+5V，

W7915→－15V5V~10V、12V、15V、18V、20V、24V等

共11个档次型号后XX两位数字代表输出电压值W79

XX系列(输出负电压)W78

XX系列(输出正电压)输出额定电压值:输出额定电流值:有5个档次W7800系列的W7800——1.5AW78M00——0.5AW78L00——0.1AW78T00——3AW78H00——5A如：W7805→+5V，W7915→－15V5V~10V43CW7800的内部结构和基本应用电路内部结构+UI取样电路调整电路保护电路基准电压比较放大启动电路+UOCW7800的内部结构和基本应用电路内部+取调整电路保护基44基本应用电路抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，消除高频噪声防止输入端短路时C3反向放电损坏稳压器Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL+基本应抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，451.输出固定电压的电路输入与输出之间的电压差不得低于3VW7805稳压器基本接线图C2CW7805C1UIUO1320.33F1µF－+－+LM7805W7905稳压器基本接线图C2CW7905C1UIUO2310.33F1µF+－+－LM7905电容C1——防止自激振荡。0.1F~0.33F电容C2——减小高频干扰，改善瞬态特性。1F1.输出固定电压的电路输入与输出之间的电压差不得低于3V46正负电压同时输出电路2.输出正负电压的电路W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22+_

+UO－UORL1RL20.33F0.33F1F1F正负电压同时输出电路2.输出正负电压的电路W78XXC147C2W78XXC1UI+_+_UO132UXXUZRDZ输出电压：

UO=UXX+UZ3.提高输出电压的电路UXX:为W78XX固定输出电压提高输出电压的电路C2W78XXC1UI++UO132UXXUZRDZ输出电压48

电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。电压跟随器其输入电阻很高,输出电阻抗很低，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用W7805组成的7~30V可调式稳压电源。W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10kΩ1µF电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。49(UXX=5V)W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10kΩ1µFUXX(UXX=5V)W7805132R1C1C2UI76234U507.3.2三端可调集成稳压器1.型号正电压输出LM117、LM217和LM317系列负电压输出LM137、LM237和LM337系列

LM117123调节输出输入LM137123调节输出输入LM117的引脚排列图LM137的引脚排列图外形引脚CW117、CW217和CW317系列CW137、CW237和CW337系列7.3.2三端可调集成稳压器1.型号正电压输出LM11751工作温度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基准电压1.25V输出电流L型

—输出电流100mAM型—输出电流500mACWL117(137)CWM117(137)工作温度CW117(137)—-55150CCW2522.内部结构和基本应用电路内部结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IREFUIUOADJ123外形引脚CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ50A2.内部结构和基本应用电路内调整电路基准电路误差放大启偏53D1防止输入端短路时C4反向放电损坏稳压器D2防止输出端短路时C2通过调整端放电损坏稳压器基本应用电路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FD1D2UREF=1.25V使UREF很稳定125IREF

50A2.2kD1防止输入端短路时D2防止输出端短路时C2通基本应用54R1=

UREF/

IQ=125静态电流IQ(约10mA)从输出端流出，RL开路时流过R1R2=

02.2k

时，UO=

1.2524VUo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FD1D2UREF=1.25V使UREF很稳定125IREF

50A2.2kR1=UREF/IQ=125静态电流IQ(55030V连续可调电路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FDC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V当

R2=0时，UO=0V030V连续可调电路UoCW317123++Ui56LM317三端可调稳压器，输出电流1.5A。图示典型应用的电路，C2滤去R2两端的纹波电压，接入R1和R2使输出电压可调，电压可调范围为1.25~37V。3.应用IN3OUT2ADJ1LM317C2C1R1电压调节UiUo100μF240ΩR2100μFUREFI2I1LM317三端可调稳压器，输出电流1.5A57其中UREF=1.25V。如果R1=240Ω，R2=2.4kΩ，则输出电压可调范围为1.25V~13.75VIN1OUT3ADJ2LM317C2C1R1电压调节UiUo100μF240ΩR2100μFUREFI2I1若取R1=240Ω,R2=6.8kΩ,则Uo为1.25V~37V。所以输出电压：其中UREF=1.25V。如果R1=240Ω，R2=2.4587.3.3低压差三端集成稳压器前述三端输入输出的压差必须大于3V的才能正常的工作，这样的压差在电池供电的装置中是不能使用的。另外，自身功耗大（4.5W），需加散热器。低压差三端稳压器MIC29150，具有3.3V、5V和12V三种电压，输出电流1.5A，与7805封装相同，可以互换使用。主要特点：压差低，典型值为350mV，最大值为600mV；功耗小（0.9W），不用散热片。

7.3.3低压差三端集成稳压器前述三端输597.3.4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，但目前有很多基准电压集成电路，被广泛用作高性能稳压电源的基准电源。TL431主要应用于稳压电源、仪器仪表、可调电源和开关电源中，是稳压二极管的良好替代品。基准集成电路TL431及其应用电路阳极阴极参考UiUoR1R2Rp123TL431T1D+24V2.5~24VT2C3856D261I1I2（a）（b）REFCATHODANODE10kΩ2317.3.4基准电压源基准电压源一般可以用稳压管组成607.4串联开关式稳压电源7.4.1概念1.线性稳压电源缺点：调整管管耗大电源效率低(40%60%)装散热器体积大改进思路：使调整管截止(电流小)IC≈0饱和(管压降小)UCES≈0

调整管工作在放大区（线性区）优点：输出电压稳定度高电压纹波小线路简单，工作可靠7.4串联开关式稳压电源7.4.1概念1.线性稳压电612.开关稳压电源

调整管处于开关状态（饱和:UCES≈0，截止：IC≈0。）开关稳压电源的优点：效率高(80%90%)体积小、重量轻稳压范围宽开关稳压电源的缺点：电路复杂对电网要求不高对电子设备干扰较大输出电压含较大纹波2.开关稳压电源调整管处于开关状态开关稳压627.4.2开关电源的组成调整管取样电路脉宽调制电路开关调整管控制滤波频率固定的三角波误差放大续流iLUIuBT比较放大器比较器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uT7.4.2开关电源的组成调整管取样脉宽调制电路滤波频率固定63iLUIuBT比较放大器比较器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD开关型稳压电路原理脉宽调制电路基准电压三角波发生器uT1.

取样环节：

R1、R2分压提取取样电压uF（反馈电压）2.

基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF3.

放大环节：比较放大器A，放大差值（UREF－uF）4.

调整环节：调整管T由开关信号控制通断，稳定输出电压UO。iLUIuBT比较放大器比较器uEACIoR1uFLUO64iLUIuBT比较放大器比较器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uT脉宽调制电路5.

LC滤波器及续流二极管D：滤波和续流得到平稳的直流电压。6.

脉宽调制比较器C：反相端接uT（三角波发生器的输出），同相端接uA（比较放大器输出），输出开关信号uB驱动调整管。三角波发生器与比较器组成的电路称为脉宽调制电路(PWM)iLUIuBT比较放大器比较器uEACIoR1uFLUO657.3.3开关电源的工作原理1.分析当uB为高电平→T饱和、D截止，uE=UI,经LC滤波到负载RL同时iL↑→L和C储存能量当uB为低电平→T截止、D导通，uE＝－UD≈0，iLUIuBT比较放大器比较器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uTeLD续流→LC泄放能量给RL供电，输出较平稳的直流电压ioio7.3.3开关电源的工作原理1.分析当uB为高电平→T饱66虽然T处于开关状态，但由于D的续流和L、C的滤波作用，输出电压UO是比较平稳的。2.输出平均电压及占空比调整管通断时uE的波形为矩形波touE(uD)tontoff-uDUIT输出平均电压（忽略滤波电感L的直流压降）：占空比：可见，对于一定的UI值，通过调节占空比即可调节输出电压UO。虽然T处于开关状态，但由于D的续流和L、C67uE(uD)、iL、uO的波形touOUO-uDtouE(uD)IOtoiLtontoffImaxIminUIuE(uD)、iL、uO的波形touOUO-uD687.4.4开关电源的稳压原理iLUIuBT比较放大器比较器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基准电压三角波发生器uTUIUOuFuA占空比UOD=50%当

uF=UREF，uA=0，UO

为预定标称值7.4.4开关电源的稳压原理iLUIuBT比较放大器比较器691.UO＝标准值（USET），q＝50%时的情况运放A：uF＝UREF、其输出UA=0运放C：为过零电压比较器，其输出UB对称，ton=toffUA=0-UDuTUIuB(a)uT

,uBtuEottontoff1.UO＝标准值（USET），q＝50%时的情况运放A702.UO＞标准值（USET），q＜50%时的情况运放A：uF＞UREF、其输出UA＜0运放C：为负电压比较器，当uT＜UA时UB＞0，UA-UDUI(b)otuT,uBuTuBotuE

tontoffton↓＜toff，调整管时间ton↓→占空比q

↓→输出电压UO↓2.UO＞标准值（USET），q＜50%时的情况运放A713.UO＜标准值（USET），q＞50%时的情况运放A：uF＜UREF、其输出UA＞0运放C：为正电压比较器，当uT＜UA时UB＞0，ton↑＞toff，调整管时间ton↑→占空比q

↑→输出电压UO↑UA-UD(c)otuT,uBuTuBotuE

tontoffUI总之，当UI或RL变化使UO变化时，可自动调整脉冲波形的占空比使输出电压维持恒定。3.UO＜标准值（USET），q＞50%时的情况运放A72最低开关频率fT一般在10~100kHz之间。fT越高，所需的L、C越小。这样，系统的尺寸和重量将会减小，成本将随之降低。另一方面，开关频率的增加将使开关调整管单位时间转换的次数增加，使开关调整管的管耗增加，而效率将降低。注意：最低开关频率fT一般在10~100kHz之73截止7.4.5并联型开关稳压电路简介+UI+UoRLT1R1R2LC+UREFuFuB控制电路D2+UI+UoRLT1LC+uBD2+UI+UoRLT1LC+uBD2iL高电平iO低电平uBtofftonT

截止iL饱和导通截止7.4.5并联型开关稳压电路简介++RLT1R1R274单片脉宽调制式(外接开关功率管)7.4.6集成开关稳压器类型单片集成开关稳压器CW1524CW4960/49621.CW1524/2524/3524(区别在于温度范围)组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、2只输出功率管、过热保护最大输入电压：40V最高工作频率：100kHz每路输出电流：100mA内部基准电压：5V(承受50mA电流)单片脉宽调制式(外接开关功率管)7.4.6集成开关稳压器75取样电压基准电压输出方波定时电容定时电阻关闭,控制脉宽接扩流晶体管C、E极输入电压振荡/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流断路补偿CW1524系列引脚排列取样电压基准电压输出定时电容定时电阻关闭,接扩流晶体输入振荡76防止寄生振荡外接复合管扩流产生振荡12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4D3T2T15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取样电阻(1

A)防止寄生振荡外接复合管扩流产生116。。+–+–R1R2R772.CW4960/4962组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器开关功率管(内接)、软启动电路、过流限制、过热保护功能：慢起动、过流保护、过热保护占空比可调(0

100%)最大输入电压：50

V输出电压：5.140

V连续可调最高工作频率：100

kHz额定输出电流：CW4960—2.5A(过流保护3.04.5A)CW4960—1.5A(过流保护2.53.5A)小散热片不用散热片2.CW4960/4962组成：基准电压源、误差放大器、脉78CW4960/4962系列引脚图1234567CW4960IN反馈补偿GNDRT/CT软启动输出12345678161514131211109NC输出NC补偿NCGNDGNDNC输入NC软启动RT/CTGNDGND反馈NCCW4962CW4960/4962系列引脚图1234579CW4960/4962应用电路

220FR115kL150H4962(4960)11(3)10(2)7(1)14(5)4(4)15(6)2(7)。。R2RPRTCPCTC1UIUO4.7k+++220F220F/40VC2C34.3k33nF2.2F2.2nFD取样电阻500

10k工作频率控制f=1/RTCT106kHz一般RT

=127k

CT

=13.3nF

频率补偿防寄生振荡续流二极管采用肖特基管软启动电容14.7FCW4960/4962应用电路80.8LDO1Ucc9SYNC/SHDN10REF4FREQ5EXTCS+6PGND7FB5GND3MAX668N1FDS6680R20.02ΩR1100KΩR4218KΩC968μFC1068μFC1168μFC30.01μFC4220pFC50.22μFC60.1μF1μFC0L14.7μHD1MBRS340T3R324KΩUin=3~5VUout=12V/1A..3.采用集成PWM电路的开关电源由MAX668组成的升压电源.8LDO1Ucc9SYNC/SHDN10REF4FREQ581第7章结束第7章82谢谢大家！

结语谢谢大家！结语83直流稳压电源课件直流稳压电源课件直流稳压电源课件第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.3集成稳压器7.1整流滤波电路7.2稳压电路直流稳压电源课件直流稳压电源课件直流稳压电源课件第7章直流84第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.3集成稳压器7.1整流滤波电路7.2稳压电路第7章直流稳压电源7.4串联开关式稳压电源7.385第7章直流稳压电源1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。4.了解开关稳压电源的工作原理。本章要求：第7章直流稳压电源1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理867.1整流滤波电路电源变压器:

将交流电源电压u1变为所需要的交流电压u2。整流电路:

将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。滤波电路:

将脉动直流电压uR转变为平滑的直流电压uF。稳压电路:

当电网波动及负载变化时,维持输出Uo的稳定。直流稳压电源的组成和功能交流电源电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL7.1整流滤波电路电源变压器:将交流电源电压u1变877.1.1单相整流电路1.单相半波整流电路o

ωtuo

o

uDωtu1TriDbaiouoDu2RLo

ωt

iDio2πu2

ωt3ππo

u2>0时，D导通uD=0。U2<0时，D截止iD=0。uo=0uo=u2⑵输出平均电压Uo⑴分析设：7.1.1单相整流电路1.单相半波整流电路oωtuo88输出平均电压输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：二极管上的最高反向电压：例单相半波整流电路，已知：RL=750,

U2=20V。求：Uo、Io、UDRM，并选出二极管。u1TriDbaiouoDu2RL解：Uo=0.45U2=9V选用2AP4(16mA,50V)输出平均电压输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：892.单相全波整流电路设：u1uaaTrbD1RLuoD2ubioto2πua

ωt3ππo

ub

o

ωtuo

ua>0ub＜0时，D1导通D2截止Ua＜0ub＞0时，D2导通D1截止uo=uauo=ub输出平均电压

Uo=0.9U2二极管上的平均电流：二极管上承受的最高电压：输出平均电流2.单相全波整流电路设：u1uaaTrbD1RLuoD2u903.单相桥式整流电路u2正半周时电流通路⑴分析设：+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1D2共阴极，对应uo的“+”极；D3D4共阳极，对应uo的“-”极。D1D3在u2的正半周导通；D2D4在u2的负半周导通。3.单相桥式整流电路u2正半周时电流通路⑴分析设：+91-+u2负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-io-+u2负半周时电流通路uou1u2TrD4D2D1D3RL92u2＞0

时a+b-D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由a+经D1RLD3b-u2＜0

时b(+)a(-)D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由b(+)经D2RLD4a(-)输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形uou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-)u2＞0时D1,D3导通u2＜0时D2,D4导通输出是脉93⑵输出平均电压Uo输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平均电流：二极管上的最高反向电压：⑵输出平均电压Uo输出平均电流⑶二极管的选择二极管上的平94u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io问题与讨论单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？⑴D2开路：相当于半波整流，Uo=0.45U2⑵D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子⑶D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io问题与讨95问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2电路如图所示。试标出输出电压uo1、uo2的极性，画出输出电压的波形。并求出Uo1、Uo2的平均值。设：2πu12

ωt3ππo

u22

o

ωtuo1

o

ωtuo2

u1>0时u12>0D1导通，uo1=u12u22＜0D3导通，uo2=u22u1＜0时U22＞0D2导通，uo1=u22U12＜0D4导通，uo2=u12Uo1=0.9U2Uo2=-0.9U2问题与讨论u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu296整流桥实物照片整流桥实物照片977.1.2滤波电路1.电容滤波电路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止D导通ωtbao⑴分析设：并入电容C后，在u2>uC时，D导通，C充电,充电很快，输出电压uo随u2上升。当uC=后，u2开始下降u2<uC，D反偏截止，由C向RL放电，放电较慢，输出电压uo随uC按指数规律缓慢下降。当u2>uC时C又被充电uo=u2又上升。直到u2<uC，D又截止，C又放电，如此不断的充电、放电，使输出电压uo脉动程度大为减小。7.1.2滤波电路1.电容滤波电路u1Tr+uoDu98⑵输出平均电压UouoD截止D导通ωtbao当RL=∞，（即空载时）Uo==1.4U2通常，输出平均电压可按下述工程估算取值：⑶滤波电容C的确定u1Tr+uoDu2CRL一般要求

取

；则

滤波电容一般为几十微法到几千微法的有极性电容器。⑵输出平均电压UouoD截止D导通ωtbao当RL=∞99③二极管导通角小，冲击电流大，容易使管子损坏⑷电容滤波电路的特点①输出电压Uo高②带负载能力差，只适用于小电流场合uoD截止D导通ωtbaouo电容滤波1.4U20.45U2oIo无电容滤波无电容滤波有电容滤波电路半波桥式二极管上的最高反向电压③二极管导通角小，冲击电流大，容易使管子损坏⑷电容滤波电100问题与讨论S1S2~CRLu2Vo图示电路中，已知U2=20V，试求下列情况时，直流电压表的读数。①S1闭合、S2断开②S1断开、S2闭合③S1闭合、S2闭合④某二极管开路，重述上述情况解：①Uo=0.9U2=18V②Uo≈1.4U2≈28V③Uo=1.2U2=24V④Uo=0.45U2=9V

Uo≈1.4U2≈28V

Uo=U2=20V问题与讨论S1S2~CRLu2Vo图示电路中，已知U2=20101作业：7-77-8作业：7-77-81022.电感滤波电路u2u1RLLu0在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路。（1）电感滤波电路结构2.电感滤波电路u2u1RLLu0在桥式整流电路与103（2）电感滤波原理对直流分量(f=0):XL=0,L相当于短路,电压大部分降在RL上。U0=0.9U2当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：对谐波分量:f越高,XL越大,电压大部分降在XL上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。（3）电感滤波的特点

整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。（2）电感滤波原理对直流分量(f=0):XL=0,1043、复式滤波器为了进一步改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一级RC滤波电路，或在电感滤波后面再接一电容。从而构成LC型或RC-、LC-型滤波电路，其性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。L-C

型滤波电路结构3、复式滤波器为了进一步改善滤波特性，可采取多级滤波的办法105LC-

型滤波电路结构LC-

型滤波电路特点滤波效果比LC滤波器更好，但整流二极管中的冲击电流较大。电感线圈体积大而笨重、成本高。LC-型滤波电路结构LC-型滤波电路特点滤波106RC-Π

型滤波电路结构RC-Π

型滤波电路特点R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，将使直流压降增加。主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。RC-Π型滤波电路结构RC-Π型滤波电路特点1077.2稳压电路1、电路结构7.2.1并联型稳压电路7.2稳压电路1、电路结构7.2.1并联型稳压电路1082、工作原理（1）电网电压波动（2）负载波动通过调节R上的压降来达到稳定输出电压Uo的目的。在稳压管的稳压区，电流变化较大时，稳压管两端的电压变化较小。2、工作原理（1）电网电压波动（2）负载波动通过调节R上1093、稳压管稳压电路特点优点：电路简单，元件少。缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。4、稳压管选择办法5、限流电阻R的选择原则（1）（2）3、稳压管稳压电路特点优点：电路简单，元件少。缺点：稳110电压发生±20%波动，RL=2K，求R和Ui的正常值。解：由KVL得I1=24mA，I2=11mAUi=26V，R=800已知：UZ=12v，Izmax=18mA，IZmin=5mA例UiRIZRLUZI1电压发生±20%波动，RL=2K，求R和Ui的正常值。解1117.2.2串联型稳压电源1.稳压电源的主要指标（1）电压调整率SU（2）电流调整率SI（3）输出电压的温度系数ST7.2.2串联型稳压电源1.稳压电源的主要指标（11122.串联反馈型稳压电路1.电路一般结构串联式稳压电路由取样、基准电压、放大和调整四个环节组成。AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋取样环节：R1R2分压提取与输出Uo成正比的取样电压UF2.串联反馈型稳压电路1.电路一般结构串联式稳压电路由取113基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF放大环节：放大UF与UREF的差值（UREF－UF）放大输出Uo的变化量。调整环节：由放大后的变化量调整晶体管的管压降UCE，从而达到稳定输出Uo的目的。AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCE基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF放大环节：放大UF与1142.稳压原理稳压过程按电网波动和负载电阻改变两种情况分述如下：当电网波动Ui↑→Uo↑→UF↑→UBE↓→UCE↑→Uo↓；

当负载电阻RL↓→Uo↓→UF↓→UBE↑→UCE↓→Uo↑。

电路为电压串联负反馈。调整管T连接成射极跟随器。因而可得：AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCEUBE2.稳压原理稳压过程按电网波动和负载电阻改变两种情况分述如115或

在深度负反馈条件下，|1+AuFu|>>1时，可得当反馈越深时，调整作用越强，输出电压Uo也越稳定AUBTUREFUFR1取样R2UoRL调整基准电压比较放大∞－＋Ui－＋UCEUBE或在深度负反馈条件下，|1+AuFu|>>1时，可得当1167.1.4简单分立元件组成的稳压电路TrT12N2222AD21N4736R1680ΩC1100μFC2100μFRL5kΩD1~220VD2D3D4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，将交流电变成直流电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电路，输出端得到稳定的直流电压。7.1.4简单分立元件组成的稳压电路TrT12N2221171.稳压过程UoUFUCE2Uo当Ui增加或输出电流减小（RL增大）使Uo升高时IB2IC2UBE1UCE17.1.5实际的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UBE2=（UF－UZ）1.稳压过程UoUFUCE2Uo当Ui增加或输出电流减小（118当Ui减小或输出电流增加（RL减小）使Uo降低时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoIC2UBE1UCE1UoUFIB2UBE2=（UF－UZ）当Ui减小或输出电流增加（RL减小）使Uo降低时R3T1T1192.RW的调压作用R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoUBE1UCE1RW下调UFUBE2UZ不变UCE2UoUBE1UCE1RW上调UFUBE2UZ不变2.RW的调压作用R3T1T2UZRRW1RW2R1R1203.输出电压的调节范围R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUF3.输出电压的调节范围R3T1T2UZRRW1RW2R121例电路如图所示。已知UZ=6V，R1=

R2=RP，试估算稳压电路输出电压Uo的调节范围。AUBTUREFUFR1R2UoRL∞－＋Ui－＋UZDZRRP解：由“虚短”，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出该稳压电路的输出电压能在9V~18V之间调节。作业：7-107-12

例电路如图所示。已知UZ=6V，R1=R2=RP，试1227.3集成稳压电源7.3.1三端固定集成稳压器单片集成稳压电源:体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉。有输入，输出和公共端,称三端集成稳压器。W7800系列和W7900系列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。7.3集成稳压电源7.3.1三端固定集成稳压器单片集123三端集成稳压器实物照片三端集成稳压器实物照片124三端集成稳压器管脚排列78系列－输出正电压79系列－输出负电压7805＋5V7806＋6V7808＋8V7809＋9V7810＋10V7812＋12V7815＋15V7818＋18V7824＋24V……7905－5V7906－6V7908－8V7909－9V7910－10V7912－12V7915－15V7918－18V7924－24V……输入输出输入输出地地三端集成稳压器管脚排列78系列－输出正电压79系列－输出负电125如：W7805→+5V，

W7915→－15V5V~10V、12V、15V、18V、20V、24V等

共11个档次型号后XX两位数字代表输出电压值W79

XX系列(输出负电压)W78

XX系列(输出正电压)输出额定电压值:输出额定电流值:有5个档次W7800系列的W7800——1.5AW78M00——0.5AW78L00——0.1AW78T00——3AW78H00——5A如：W7805→+5V，W7915→－15V5V~10V126CW7800的内部结构和基本应用电路内部结构+UI取样电路调整电路保护电路基准电压比较放大启动电路+UOCW7800的内部结构和基本应用电路内部+取调整电路保护基127基本应用电路抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，消除高频噪声防止输入端短路时C3反向放电损坏稳压器Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL+基本应抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的瞬态响应，1281.输出固定电压的电路输入与输出之间的电压差不得低于3VW7805稳压器基本接线图C2CW7805C1UIUO1320.33F1µF－+－+LM7805W7905稳压器基本接线图C2CW7905C1UIUO2310.33F1µF+－+－LM7905电容C1——防止自激振荡。0.1F~0.33F电容C2——减小高频干扰，改善瞬态特性。1F1.输出固定电压的电路输入与输出之间的电压差不得低于3V129正负电压同时输出电路2.输出正负电压的电路W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22+_

+UO－UORL1RL20.33F0.33F1F1F正负电压同时输出电路2.输出正负电压的电路W78XXC1130C2W78XXC1UI+_+_UO132UXXUZRDZ输出电压：

UO=UXX+UZ3.提高输出电压的电路UXX:为W78XX固定输出电压提高输出电压的电路C2W78XXC1UI++UO132UXXUZRDZ输出电压131

电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。电压跟随器其输入电阻很高,输出电阻抗很低，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用W7805组成的7~30V可调式稳压电源。W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10kΩ1µF电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。132(UXX=5V)W78