电工电子技术 课件 第9章 直流稳压电源

第9章直流稳压电源9.1整流电路9.2滤波电路9.3直流稳压电路9.4开关稳压电路实训9直流稳压电源的测试9.1整流电路直流稳压电源就是将交流电转换成功率较小的直流电，一般由变压、整流、滤波、稳压等几部分组成。变压器用来将标准交流电压变为所需的交流电压值。整流电路用来将交流电压转换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是输入交流电源电压波动和负载变化时，维持输出直流电压的稳定。9.1整流电路图9.1直流稳压电源组成框图9.1整流电路单向整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流。目前广泛使用的是桥式整流电路。单相半波整流电路如图9.2（a）所示，由电源变压器T、整流元件VD及负载电阻

组成。9.1.1单相半波整流电路图9.2（a）单相半波整流电路

9.1.1单相半波整流电路图9.2

（b）单相半波整流电路波形9.1.1单相半波整流电路半波整流电路输出电压的平均值流过二极管的电流等于负

为二极管承受的反向峰值电压9.1.2单相桥式整流电路为了克服单相桥式整流电路的缺点，常采用图9.3所示的单相桥式整流电路。（a）原理电路

（b）简化画法图9.3单相桥式整流电路9.1.2单相桥式整流电路图9.4单相桥式整流电路的波形9.1.2单相桥式整流电路由图可知，桥式整流电路输出电压平均值为流过负载电阻

的电流平均值为9.1.2单相桥式整流电路流过每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即每个二极管在截止时承受的最高反向电压

为的最大值9.1.2单相桥式整流电路例9.1有一单相桥式整流电路如图9.4所示，要求输出电压

=110V，

，交流电压为220V。（1）如何选用整流二极管?（2）若VD1短路，电路会出现什么情况？9.1.2单相桥式整流电路(1)由已知条件可得（2）当VD1短路后，在电源负半周内电流的流向为

b→VD2→VD1→a。9.2滤波电路交流电压经过整流电路整流欧输出的是脉动直流，既有直流成分又有交流成分。这种输出电压不是平滑的直流电，不能作为电子设备的直流电源，要想或得平滑的直流电，需要对整流后的波形进行整形。用来对波形整形的电路称为滤波电路，滤波电路是利用储能元件电容两端的电压（或通过电感中的电流）不能突变的特性，滤掉整流电路输出电压中的交流成分，保留其直流成分，达到平滑输出电压波形的目的。9.2.1电容滤波电路图9.5单相桥式整流电容滤波电路9.2.1电容滤波电路图9.6电容滤波电路电压、电流波形9.2.2电感滤波电路图9.7电感滤波电路9.2.3复式滤波图9.8复式滤波电路9.3直流稳压电路整流、滤波后得到的直流输出电压往往会随时间而有些变化，造成这种直流输出电压不稳定的原因有两个：其一是当负载改变时；其二是电网电压常有变化，在正常情况下变化正负10%是常见的。因此常在滤波电路后面再加一级稳压电路，以获得稳定的直流输出电压。9.3.1稳压管稳压电路图9.9硅稳压管稳压电路9.3.1稳压管稳压电路若负载不变，当交流电源电压增时的稳压过程：若电源电压不变，整流滤波后的输出电压

不变，负载减小时的稳压过程：9.3.2串联型稳压电路图9.10串联型稳压电路及其框图9.3.2串联型稳压电路（1）取样环节。（2）基准电压环节。（3）比较放大环节。（4）调整环节。稳压的过程实质上是通过负反馈输出电压维持稳定的过程。9.3.2串联型稳压电路在具体电路中，比较放大电路可由差动放大器或集成运放组成图9.11采用集成运放的稳压电路9.3.3三端式集成稳压器稳压电源中的调节环节、放大环节、基准环节、取样环节和其他附属电路大多可以制作在一块硅片内，形成集成稳压组件，称为集成稳压电路或集成稳压器。集成稳压电路按输出电压是否可调分为固定式或可调式；按输出电压的极性分为正电压稳压器和负电压稳压器；按电路引脚又可分为三端和多端稳压器。9.3.3三端式集成稳压器1.三端固定式集成稳压器（a）正电压三端稳压器（78系列）图9.12三端固定式集成稳压器外形及引脚排列9.3.3三端式集成稳压器（b）负电压三端稳压器（79系列）

图9.12三端固定式集成稳压器外形及引脚排列9.3.3三端式集成稳压器图9.13三端固定式集成稳压器型号组成及其意义9.3.3三端式集成稳压器（1）基本应用电路在实际中可根据所需输出电压、电流，选用符合要求的CW78XX系列产品。如某电视机电源正常工作电流为0.8A，工作电压12V，则可选CW7812。它的输出电流可达1.5A，最大输入电压允许为36V，最小输入电压允许为14V，输出电压为12V。这样的直流稳压电路如图9.14所示。9.3.3三端式集成稳压器图9.14固定输出的直流稳压电路

9.3.3三端式集成稳压器电路中，C1为滤波电容；C2的作用是用于抵消输入端较长接线的电感效应，防止产生自激振荡，接线不长时也可不用；输出端C3的作用是用以改善负载的瞬态响应，减少电路的高频噪声。9.3.3三端式集成稳压器（2）提高输出电压的稳压电路

实际需要的直流稳压电源，如果超过集成稳压器的输出电压数值时，可以外接一些元件提高输出电压，图9.15所示电路能使输出电压高于固定电压9.3.3三端式集成稳压器图9.15（a）用稳压管提高输出电压

9.3.3三端式集成稳压器也可采用图9.15（b）所示的电路提高输出图9.15（b）用外接电阻提高输出电压9.3.3三端式集成稳压器（3）输出正负压电路

当需要正、负两组电源输出时，可以采用W78××系列正压单片稳压器和W79××系列负压单片稳压器各一块，组成如图9.16所示电路，可以同时输出正负电压。9.3.3三端式集成稳压器图9.16可输出正负电压的电路9.3.3三端式集成稳压器（4）当负载电流大于三端稳压器输出电流时，可采用图9.17所示的提高输出电流的稳压电路。

为三端稳压器的输出电流，

为外接功率管集电极电流。图9.17提高输出电流的稳压电路9.3.3三端式集成稳压器

由图可知，由于

>>1，且

很小，可忽略不计，所以

可见，接了功率管VT后，使输出电流扩大了。9.3.3三端式集成稳压器例9.3由三端集成稳压器CW7806构成的直流稳压电路，如图9.18所示。

已知

，

，

，电路的输入电压

，

、

选择合理，求：(1)电路的输出电压

为多少？(2)若

改用0～100Ω的电位器，则

的可调范围是多少?9.3.3三端式集成稳压器图9.18

由三端集成稳压器CW7806构成的直流稳压电路9.3.3三端式集成稳压器(1)由于提高输出电压电路的输出电压

式中

为集成稳压器的输出电压；

为三端稳压器的静态电流。可得：9.3.3三端式集成稳压器2.三端可调输出集成稳压器按输出电压分为正电压稳压器CW317系列（有CWll7、CW217、CW317）和负电压稳压器CW337系列（CW137、CW237、CW337）两大类。按输出电流的大小，每个系列又分为L型、M型等，L型为0.1A，M型为0.5A，无字母为1.5A。其塑料直插式封装引脚排列如图9.19所示。9.3.3三端式集成稳压器图9.19W317和W337外形图9.3.3三端式集成稳压器图9.20CW317基本应用电路图9.20所示是三端可调输出集成稳压器CW317的基本应用电路。9.3.3三端式集成稳压器2、三端式集成稳压器的使用注意事项（1）三端集成稳压器的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。（2）一般三端集成稳压器的最小输入、输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压。一般应使电压差保持在4～5V，即经变压器变压、二极管整流、电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。（3）在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压器温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。9.3.3三端式集成稳压器（4）当制作中需要一个能输出1.5A以上电流的稳压电源时，通常采用多块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A。但应用时需注意，并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致性。另外，在输出电流上留有一定的余量，以避免个别集成稳压电路失效时导致其他电路的连锁烧毁。9.4开关稳压电路1.开关稳压电路的组成

如图9.21所示为一个串联式开关型稳压电路的框图，它由6部分组成，其中取样电路、比较电路、基准电路在组成及功能上都与普通的串联稳压电路相同。不同的是增加了开关调整管、脉冲调制和滤波电路。9.4开关稳压电路图9.21串联式开关型稳压电路的组成框图9.4开关稳压电路开关稳压电源的种类较多，可以按不同方式来分，有脉冲宽度调制型（PWM）、脉冲频率调制型（PFM）和混合调制型；按是否使用工频变压器来分，有低压开关稳压电路和高压开关稳压电路；按激励的方式分，有自激式和他激式；按所用开关调整管的种类分，有双极型三极管、MOS场效应管和可控硅开关电路等。9.4开关稳压电路2.开关稳压电路的工作原理

图9.22脉冲宽度调制式开关型稳压电路示意图9.4开关稳压电路3.单片脉宽调制式开关集成稳压电路SG3524图9.23SG3524内部结构图9.4开关稳压电路4.采用开关电源的恒流源电路图9.24SG3524构成的恒流电路实训9直流稳压电源的测试1.实训验目的（1）掌握桥式整流电路、滤波电路和稳压电路的工作原理。（2）研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。（3）了解集成稳压器扩展性能的方法。2.实训设备及器件(1）双踪示波器（2）可调工频电源（3）交流毫伏表（4）直流电压表（5）直流毫安表（6）三端稳压器W7812、W7815、W7915（7）桥堆2WO6(或KBP306)（8）电阻器、电容器若干实训9直流稳压电源的测试3.实训原理4.实训内容及步骤1）整流滤波电路测试按图9.33连接实验电路，取可调工频电源14V电压作为整流电路输入电压。接通工频电源，测量输出端直流电压，用示波器观察，的波形，把数据及波形记入自拟表格中。图9.33整流滤波电路实训9直流稳压电源的测试2）集成稳压器性能测试(1)初测(2)各项性能指标测试(3)集成稳压器性能扩展5.实训报告本章小结一般小功率直流电源由电源变压器、整流滤波电路和稳压电路等部分组成。整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将交流电压变成单方向的脉动直流电压，目前广泛采用整流桥构成桥式整流电路。为了消除脉动电压的