串联型开关稳压电路课件

12.1整流与滤波电路12.2

稳压二极管稳压电路12.3串联稳压电路12.4

开关稳压电源第十二章直流稳压电源12.1整流与滤波电路第十二章直流稳压电源22023/1/312.1.1直流稳压电源的组成12.1整流与滤波电路22022/12/2712.1.1直流稳压电源的组成12.32023/1/3整流：是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波：将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压：采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。32022/12/27整流：是将工频交流电转换为脉动直流电。12.1.2整流电路【整流】利用具有单向导电性能的整流元件，将交流电转换成单向脉动直流电的电路的过程称为整流。【整流分类】

整流电路按输入电源相数：分为单相整流电路和三相整流电路整流电路按输出波形：分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。12.1.2整流电路【整流】利用具有单向导电性能的整流元52023/1/31．单相半波整流电路单向半波整流电路及工作波形52022/12/271．单相半波整流电路单向半波整流电路及输出整流电压的平均值为：输出整流电压的平均值为：72023/1/3流过负载电阻RL的电流平均值为：流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等为：二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值为：72022/12/27流过负载电阻RL的电流平均值为：流经二82023/1/32．单相桥式整流电路82022/12/272．单相桥式整流电路92023/1/3单向桥式整流电路工作波形92022/12/27单向桥式整流电路工作波形102023/1/3当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相全波整流电压的平均值为：102022/12/27当正半周时，二极管D1、D3导通，在112023/1/3流过负载电阻RL的电流平均值为：流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半：每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值：112022/12/27流过负载电阻RL的电流平均值为：流经122023/1/3整流变压器副边电压有效值为：整流变压器副边电流有效值为：由以上计算，可以选择整流二极管和变压器。122022/12/27整流变压器副边电压有效值为：整流变压132023/1/3【注意】整流电路中的二极管是作为开关运用的，整流电路既有交流量，又有直流量输入（交流）——用有效值或最大值；输出（交直流）——用平均值；整流管正向电流——用平均值；整流管反向电压——用最大值。132022/12/27【注意】整流电路中的二极管是作为开关滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波，得到平稳的直流电源。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。12.1.3滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波，得到平152023/1/31．电容滤波电路电容滤波电路及工作波形152022/12/271．电容滤波电路电容滤波电路及工作波为了获得较平滑的输出电压，一般要求：162023/1/3—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值：半波：全波：为了获得较平滑的输出电压，一般要求：162022/12/27172023/1/3单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为：当负载开路时，承受的反向电压为最高。【例1】单相桥式电容滤波整流，交流电源频率

f=50Hz，负载电阻

RL=40Ω，要求直流输出电压

UO=20V，选择整流二极管及滤波电容。172022/12/27单相半波整流、电容滤波电路中，二极管182023/1/3解：选二极管：

电流平均值：承受最高反压：182022/12/27解：选二极管：电流平均值：承受最高192023/1/3选二极管应满足：IF=(2--

3)ID192022/12/27选二极管应满足：IF=(2--202023/1/32．电感滤波电路电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。桥整流电感滤波电路202022/12/272．电感滤波电路电感滤波适用于负212023/1/31.输入调整系数Siu和电压调整率Su输出电流和环境温度不变时，稳压电路输入电压变化△Ui对输出电压的影响12.2稳压二极管稳压电路12.2.1稳压电路的性能指标212022/12/271.输入调整系数Siu和电压调整率S222023/1/32.输出电阻Ro和电流调整率输入电压和环境温度不变时，稳压电路由于负载变化对输出电压的影响222022/12/272.输出电阻Ro和电流调整率232023/1/312.2.2稳压二极管稳压原理

1.稳压原理232022/12/2712.2.2稳压二极管稳压原理242023/1/3稳压二极管工作在击穿状态，电流变化范围大而电压几乎不变。通过负反馈用电阻R上的压降来调整输出电压，使其达到稳定作用。输出电压Uo=Uz（稳压管的稳压值）。2.限流电阻的选择稳压管稳压限流电阻是不可少的。选择限流电阻主要考虑稳压管工作电流的允许范围Izmin≤Iz≤Izmax242022/12/27稳压二极管工作在击穿状态，电流变化范252023/1/3由于:所以:解得：（Izmin发生在输入电压最小、限流电阻最大和输出电流最大时）252022/12/27由于:所以:解得：（Izmin发生在（Izmax发生在输入电压最大、限流电阻最小和输出电流最小时）一般选择Rmin≤R≤Rmax又：解得：（Izmax发生在输入电压最大、限流电阻最小和输出电流最小时272023/1/312.3串联稳压电路12.3.1线性稳压电路概述引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化，将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。串联型稳压电路—调整管与负载串联并联型稳压电路—调整管与负载并联272022/12/2712.3串联稳压电路12.3.1线282023/1/3

12.3.2串联型稳压电路的组成与工作原理分立元件串联型稳压电路串联型稳压电路组成282022/12/2712.3.2串联型稳压电路的组成1．电路的组成及各部分的作用（1）取样环节由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。（2）基准电压由稳压二极管DZ和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。1．电路的组成及各部分的作用（3）比较放大环节由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1。（4）调整环节由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。（3）比较放大环节由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用2.稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定。3．电路的输出电压设V2发射结电压UBE2可忽略，则：或用电位器RP即可调节输出电压Uo的大小，但Uo必定大于或等于UZ。2.稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定。3．电路的

12.3.3线性集成稳压器1.固定式三端稳压器外形和管脚排列12.3.3线性集成稳压器CW7800系列(正电源)

CW7900系列(负电源)输出电压5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V输出电流78L××/79L××—

输出电流100mA78M××/9M××—

输出电流500mA78××/79××—

输出电流1.5A例如：CW7805输出5V，最大电流1.5ACW78M05输出5V，最大电流0.5ACW78L05输出5V，最大电流0.1A78/79××三端参数CW7800系列(正电源)78/79××三端参数2．固定式集成稳压器的应用电路（1）基本电路2．固定式集成稳压器的应用电路（2）提高输出电压的电路输出电压Uo=U××+UZ（2）提高输出电压的电路输出电压Uo=U××+UZ（3）扩大输出电流的电路。图中I3为稳压器公共端电流，其值很小，可以忽略不计，所以，则可得：（3）扩大输出电流的电路。图中I3为稳压器公共端电流，其值很（4）能同时输出正、负电压的电路。（4）能同时输出正、负电压的电路。382023/1/33．可调式三端稳压器外形和管脚排列382022/12/273．可调式三端稳压器外形和管脚排列392023/1/3可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压。常见产品有CW117/CW217/CW317：系列稳压器输出连续可调的正电压；CW137/CW237/CW337：系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.2V～37V,最大输出电流均可达1.5A。可调式三端稳压器的应用电路与固定三端相似。392022/12/27可调式三端稳压器输出连续可调的直流电12.4开关稳压电源1．开关电源特点调整管工作在开关状态转换效率高，一般可达65%～90%体积小、重量轻稳压范围宽，电网电压可在130V～256V波动12.4.1开关稳压电源概述12.4开关稳压电源1．开关电源特点12.4.1开关稳压电2．开关电源缺点存在尖峰干扰与电磁干扰输出纹波电压较大控制电路复杂3．开关电源类型调整管与负载的连接方式：串联型开关稳压电路、并联型开关稳压电路。调整管基极脉冲占空比按控制方式：脉宽控制、频率控制、混合控制脉冲源产生电路：自激式、他激式2．开关电源缺点422023/1/34．串联型开关电源结构框图422022/12/274．串联型开关电源结构框图432023/1/3开关电源用脉冲占空比控制电路的输出矩形波，来控制调整管的饱和与截止时间，从而稳定输出电压。当输出电压较低时：调整管饱和，输出电压升高当输出电压较高时：调整管截止，由续流电路维持负载电流，输出电压下降。12.4.2开关稳压电源的工作原理432022/12/27开关电源用脉冲占空比控制电路的输出矩调整管截止调整管饱和导通调整管截止调整管饱和导通12.4.2集成开关稳压电源器集成开关稳压器：将调整管、比较放大电路、基准电压、采样电路（输出可调的除外）、启动电路、输入欠压缩定控制和保护电路都集成在同一个芯片上。常用的集成芯片：有五端CW2575/2576（串联型）/2577（并联型）外接续流电路就可构成开关稳压电源。12.4.2集成开关稳压电源器作业1、3、4、7作业1、3、4、712.1整流与滤波电路12.2

稳压二极管稳压电路12.3串联稳压电路12.4

开关稳压电源第十二章直流稳压电源12.1整流与滤波电路第十二章直流稳压电源482023/1/312.1.1直流稳压电源的组成12.1整流与滤波电路22022/12/2712.1.1直流稳压电源的组成12.492023/1/3整流：是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波：将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压：采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。32022/12/27整流：是将工频交流电转换为脉动直流电。12.1.2整流电路【整流】利用具有单向导电性能的整流元件，将交流电转换成单向脉动直流电的电路的过程称为整流。【整流分类】

整流电路按输入电源相数：分为单相整流电路和三相整流电路整流电路按输出波形：分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。12.1.2整流电路【整流】利用具有单向导电性能的整流元512023/1/31．单相半波整流电路单向半波整流电路及工作波形52022/12/271．单相半波整流电路单向半波整流电路及输出整流电压的平均值为：输出整流电压的平均值为：532023/1/3流过负载电阻RL的电流平均值为：流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等为：二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值为：72022/12/27流过负载电阻RL的电流平均值为：流经二542023/1/32．单相桥式整流电路82022/12/272．单相桥式整流电路552023/1/3单向桥式整流电路工作波形92022/12/27单向桥式整流电路工作波形562023/1/3当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相全波整流电压的平均值为：102022/12/27当正半周时，二极管D1、D3导通，在572023/1/3流过负载电阻RL的电流平均值为：流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半：每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值：112022/12/27流过负载电阻RL的电流平均值为：流经582023/1/3整流变压器副边电压有效值为：整流变压器副边电流有效值为：由以上计算，可以选择整流二极管和变压器。122022/12/27整流变压器副边电压有效值为：整流变压592023/1/3【注意】整流电路中的二极管是作为开关运用的，整流电路既有交流量，又有直流量输入（交流）——用有效值或最大值；输出（交直流）——用平均值；整流管正向电流——用平均值；整流管反向电压——用最大值。132022/12/27【注意】整流电路中的二极管是作为开关滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波，得到平稳的直流电源。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。12.1.3滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波，得到平612023/1/31．电容滤波电路电容滤波电路及工作波形152022/12/271．电容滤波电路电容滤波电路及工作波为了获得较平滑的输出电压，一般要求：622023/1/3—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值：半波：全波：为了获得较平滑的输出电压，一般要求：162022/12/27632023/1/3单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为：当负载开路时，承受的反向电压为最高。【例1】单相桥式电容滤波整流，交流电源频率

f=50Hz，负载电阻

RL=40Ω，要求直流输出电压

UO=20V，选择整流二极管及滤波电容。172022/12/27单相半波整流、电容滤波电路中，二极管642023/1/3解：选二极管：

电流平均值：承受最高反压：182022/12/27解：选二极管：电流平均值：承受最高652023/1/3选二极管应满足：IF=(2--

3)ID192022/12/27选二极管应满足：IF=(2--662023/1/32．电感滤波电路电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。桥整流电感滤波电路202022/12/272．电感滤波电路电感滤波适用于负672023/1/31.输入调整系数Siu和电压调整率Su输出电流和环境温度不变时，稳压电路输入电压变化△Ui对输出电压的影响12.2稳压二极管稳压电路12.2.1稳压电路的性能指标212022/12/271.输入调整系数Siu和电压调整率S682023/1/32.输出电阻Ro和电流调整率输入电压和环境温度不变时，稳压电路由于负载变化对输出电压的影响222022/12/272.输出电阻Ro和电流调整率692023/1/312.2.2稳压二极管稳压原理

1.稳压原理232022/12/2712.2.2稳压二极管稳压原理702023/1/3稳压二极管工作在击穿状态，电流变化范围大而电压几乎不变。通过负反馈用电阻R上的压降来调整输出电压，使其达到稳定作用。输出电压Uo=Uz（稳压管的稳压值）。2.限流电阻的选择稳压管稳压限流电阻是不可少的。选择限流电阻主要考虑稳压管工作电流的允许范围Izmin≤Iz≤Izmax242022/12/27稳压二极管工作在击穿状态，电流变化范712023/1/3由于:所以:解得：（Izmin发生在输入电压最小、限流电阻最大和输出电流最大时）252022/12/27由于:所以:解得：（Izmin发生在（Izmax发生在输入电压最大、限流电阻最小和输出电流最小时）一般选择Rmin≤R≤Rmax又：解得：（Izmax发生在输入电压最大、限流电阻最小和输出电流最小时732023/1/312.3串联稳压电路12.3.1线性稳压电路概述引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化，将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。串联型稳压电路—调整管与负载串联并联型稳压电路—调整管与负载并联272022/12/2712.3串联稳压电路12.3.1线742023/1/3

12.3.2串联型稳压电路的组成与工作原理分立元件串联型稳压电路串联型稳压电路组成282022/12/2712.3.2串联型稳压电路的组成1．电路的组成及各部分的作用（1）取样环节由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。（2）基准电压由稳压二极管DZ和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。1．电路的组成及各部分的作用（3）比较放大环节由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1。（4）调整环节由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。（3）比较放大环节由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用2.稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定。3．电路的输出电压设V2发射结电压UBE2可忽略，则：或用电位器RP即可调节输出电压Uo的大小，但Uo必定大于或等于UZ。2.稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定。3．电路的

12.3.3线性集成稳压器1.固定式三端稳压器外形和管脚排列12.3.3线性集成稳压器CW7800系列(正电源)

CW7900系列(负电源)输出电压5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V输出电流78L××/79L××—

输出电流100mA78M××/9M××—

输出电流500mA78××/79××—

输出电流1.5A例如：CW7805输出5V，最大电流1.5ACW78M05输出5V，最大电流0.5ACW78L05输出5V，最大电流0.1A78/79××三端参数CW7800系列(正电源)78/79××三端参数2．固定式集成稳压器的应用电路（1）基本电路2．固定式集成稳压器的应用电路（2）提高输出电压的电路输出电压Uo=U××+UZ（2）提高输出电压的电路输出电压Uo=U××+UZ（3）扩大输出电流的电路。图中I3为稳压器公共端电流，其值很小，可以忽略不计，所以，则可得：（3）扩大输出电流的电路。图中I3为稳压器公共端电流，其值很（4）能同