直流稳压电源A

10.1小功率整流滤波电路10.2串联反响式稳压电路第十章直流稳压电源内容简介本章主要讲述直流电源的有关电路。重点掌握整流电路、滤波电路、稳压电路的工作原理和根本计算；正确理解直流电源电路的组成和各局部的作用，了解集成稳压器的工作原理和使用方法。电源变压器:将交流电网电压u1变为适宜的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为单一方向脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:去除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。直流稳压电源的组成整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo10.1.1单相桥式整流电路组成：由四个二极管组成桥路u2正半周时电流通路如下：D1、D4导通，D2、D3截止〔1〕工作原理：+-为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。+-u2负半周时电流通路如下：D2、D3导通，D1、D4截止单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形：u2>0时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a

D1

RLD4bu2<0时D2,D3导通D1,D4截止电流通路:b

D2

RLD3au2uD2,uD3uD1,uD4uo〔2〕主要参数：①整流输出电压的平均值uo

20t②负载电流的平均值③脉动系数S

S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越小越好。用傅氏级数对全波整流的输出uo

分解后可得:uo

20t基波基波峰值输出电压平均值平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管的主要依据。例如：在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流ID

是负载平均电流的一半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：④二极管平均电流与反向峰值电压〔选购时：二极管额定电流2ID)〔选购时：最大反向电压2URM)⑤单相桥式整流电路的负载特性曲线～是指输出电压与负载电流之间的关系曲线该曲线如下图。曲线的斜率代表了整流电路的内阻。一、电容滤波电路二、电感滤波电路*10.2.1滤波电路一、电容滤波电路(1)滤波的根本概念滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。RLLRLC电容器C对直流开路，对交流阻抗小，故应并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，故应与负载串联。

(2)单相桥式电容滤波整流电路的结构Cu1u2u1D4D2D1D3RLuoS(3)滤波原理假设电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移，t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3当放电时间常数RLC减小时，导通角增加。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图中的2。(4)电容滤波的计算电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：波形锯齿波近似表示，即在RLC=(3

5)T/2的条件下，近似认为UL=UO=1.2U2整流滤波电路中，输出直流电压VL随负载电流IO的变化关系曲线如图下所示。(5)外特性近似估算:Uo=1.2U2Io=Uo/RL(b)流过二极管瞬时电流很大RLC越大

Uo越高

负载电流的平均值越大;

整流管导电时间越短

iD的峰值电流越大(6)电容滤波电路的特点(a)输出电压平均值Uo与时间常数RLC有关RLC愈大

电容器放电愈慢

Uo(平均值)愈大(c)二极管承受的最高反向电压串联反响式稳压电路的工作原理10.2.3三端集成稳压器10.2串联反响式稳压电路10.2.1稳压电路概述10.2.1稳压电路概述一、引入稳压电路的目的输入电压和负载电流的变化会引起输出电压变化二、稳压电源类型:稳压管稳压电路开关型稳压电路线性稳压电路常用稳压电路(小功率设备)电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。以下主要讨论线性稳压电路。三、稳压电路的主要性能指标输出电压变化量稳压系数输出电阻温度系数三、稳压电路的主要性能指标输出电压变化量稳压系数输出电阻温度系数四、硅稳压二极管稳压电路

利用稳压二极管的反向击穿特性。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。硅稳压二极管稳压电路1.稳压原理(1)当输入电压变化时如何稳压根据电路图可知输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：这里VO减小应理解为，由于输入电压VI的增加，在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓(2)当负载电流变化时如何稳压负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，从而使VZ=VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下：IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓〔VO↓〕→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑2.稳压电阻的计算稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大小有关。显然R的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变化，就可到达足够的稳压效果。但R的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要加大。稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大，稳压性能越好。稳压电阻R的作用:将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。稳压电阻的计算如下:(1)当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳压电阻的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。即(2)当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，否那么会造成损坏！10.2.2线性串联型稳压电路1.串联型稳压电源的构成假设负载电流IL↑→R↓→VR↓→在一定程度上抵消了因IL增加，使输出电压减小的影响。串联稳压电源示意图VO=VI-VR当VI↑→R↑→VR↑→在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响。在实际电路中，可变电阻R是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的管压降VCE，VCE相当于VR串联型稳压电源由以下四个环节构成：调整管、放大环节、比较环节、基准电压源2.工作原理〔实质为电压负反响〕(1)输入电压变化时VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓2.工作原理〔实质为电压负反响〕(2)负载电流变化时IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑3.输出电压调节范围的计算可见，调节R2可以改变输出电压。根据“虚短〞Vf≈VREF4.分立元件组成的串联式稳压电源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2T1调整管R1、RW、R2采样电阻R3、T2比较放大R、UZ基准电压5.稳压原理UoUB2UBE2=（UB2-UZ）UC2（UB1）Uo当UI增加或输出电流减小使Uo升高时R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2(6)输出电压确实定和调节范围因为：OU2BEZUU+22WRR+21WRRR++=()22221BEZWWOUURRRRRU++++=所以：2221ZWWURRRRR+++=忽略UBE2例1：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求输出电压的调节范围。221ZWWOminURRRRRU+++=

4=6V4.74.7++=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU++=

4=12V4.74.7++=4.74.7(1)概述将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。它的电路符号及外形见以下图所示。要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。10.2.3三端集成稳压器(2)线性三端集成稳压器的分类三端集成稳压器有如下几种：1.三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79--/CW79M--/CW79L--3.三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--4.三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—以上1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。

军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55℃～150℃；

工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25℃～150℃；

民品级多为塑料封装，工作温度范围0℃～125℃。(3)应用电路三端固定输出集成稳压器的典型应用电路如图16.09所示。可调输出三端集成稳压器的内部，在输出端和公共端之间是1.25

V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。应用电路(固定)三端可调输出集成稳压器的典型应用电路如图16.10所示。应用电路(可调)〔4〕利用三端集成稳压器组成恒流源

图16.11稳压器做恒流源图16.12可调稳压器做恒流源电路

(a)小电流恒流源

(b)大电流恒流源三端集成稳压器可做恒流源使用,电路见

图16.11和16.12。三端集成稳压器的应用

常用的集成三端稳压器的类型类型：W7800系列——稳定正电压

W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15VW7900系列——稳定负电压

W7905输出-5VW7909输出-9VW7912