《电子技术基础》-6

第一节直流电源的结构及各部分的作用一、直流稳压电源的组成在工农业生产和日常生活中主要采用交流电，而交流电也是最容易获得的，但在电子线路和自动控制装置等许多方面还需要电压稳定的直流电源供电。为了获得直流电，除了用电池和直流发电机之外，日前广泛采用半导体直流电源最简单的小功率直流稳压电源的组成原理方框图如图6-1所示，它表示把交流电转换成直流电的过程。各部分作用如下所述。下一页返回第一节直流电源的结构及各部分的作用

二、直流稳压电源工作过程其工作过程一般为:首先由电源变压器将220V的交流电压变换为所需要的交流电压值;然后利用整流元件(二极管、晶闸管)的单向导电性将交流电压整流为单向脉动的直流电压，再通过电容或电感储能元件组成的滤波电路减小其脉动成分，从而得到比较平滑的直流电压;经过整流、滤波后得到的直流电压是易受电网波动(一般有士10%左右的波动)及负载变化的影响，因而在整流、滤波电路之后，还需稳压电路，当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。上一页返回第二节二极管整流电路

一、单相半波整流电路图6-2表示一个最简单的单相半波整流电路。图中T为电源变压器，它将220V的电网电压变换为合适的交流电压，VD为整流二极管，电阻凡代表需要用直流电源的负载1.工作原理设，其中U2为变压器副边电压有效值。在0一π时间内，即在变压器副边电压U2的正半周内，其极性是上端为正、下端为负，二极管VD承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且与二极管上流过的电流相等，即ia=iVD。忽略二极管上的压降，负载上输出电压。一U2

，输出波形与U2相同下一页返回第二节二极管整流电路在π-2π时间内，即在U2负半周时，变压器副边电压上端为负，下端为正，二极管VD承受反向电压，此时二极管截止，负载上无电流流过，输出电压Ua=0，此时U2电压全部加在二极管VD上。其电路波形如图6-3所示。2.单相半波整流电路的指标单相半波整流电路不断重复上述过程，则整流输出电压有上一页下一页返回第二节二极管整流电路

二、单相全波整流电路图6-4所示为全波整流电路，它实际上是由两个半波整流电路组成。变压器次级绕组具有中心抽头，使次级的两个感应电压大小相等，但对地的电位正好相反。1.工作原理在U2的正半周内，变压器副边电压是上端为正、下端为负，二极管VD1承受正向电压而导通，电流iVD1经负载RL回到变压器副边中心抽头;此时二极管VD2因承受反向电压而截止，因此VD2支路中没有电流流过。在u2的负半周内，变压器副边电压是上端为负、下端为正，二极管VD1因承受反向电压作用而截止，因此VD1支路中没有电流流过;此时二极管VDz2承受正向电压而导通，电流iVD2经负载R,回到变压器副边中心抽头上一页下一页返回第二节二极管整流电路由此可见，在变压器副边电压u2的整个周期内，两个二极管VD1,VD2轮流导通，使负载上均有电流流过，且流过负载的电流i是单一方向的全波脉动电流，故这种整流电路称为全波整流电路，其电路工作波形如图6-5所示。2.单相全波整流电路的指标(1)输出电压、电流的平均值为:上一页下一页返回第二节二极管整流电路(2)整流二极管的平均电流为:(3)整流二极管承受的最大反向电压为:

三、单相桥式整流电路单相桥式整流电路与单相半波、全波整流电路有明显的不足之处，针对这些不足，在实践中又产生了桥式整流电路，如图6-6所示。4个二极管组成一个桥式整流电路，这个桥也可以简化成如图6-6(b)所示。上一页下一页返回第二节二极管整流电路1.工作原理单相桥式整流电路由变压器、4个二极管和负载组成。当u2为正半周时，二极管VD1和VD5导通，而二极管VD2和VD4截止，负载RL上的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与u2正半周相同的电压;在u2的负半周，二极管VD2和VD、导通而VD2和VD4截止，负载RL上的电流仍然是自上而下流过负载，负载上得到了与u2负半周相同的电压。其电路工作波形如图6-7所示。2.单相桥式整流电路的指标(1)输出电压、电流的平均值为:上一页下一页返回第二节二极管整流电路(2)整流二极管的平均电流为:(3)整流二极管承受的最大反向电压为:上一页返回第三节滤波电路一、电容滤波最简单的电容滤波电路是在整流电路的负载RL两端并联一只较大容量的电解电容器，如图6-8(a)所示。二、电感滤波在整流电路和负载之间，串联一个电感量较大的铁芯线圈就构成了一个简单的电感滤波电路，如图6-9所示电感滤波电路外特性较好，带负载能力较强，但是体积大，比较笨重，电阻也较大，因而其上有一定的直流压降，造成输出电压的降低。在单相桥式整流电感滤波时的直流电压一般为下一页返回第三节滤波电路

三、复式滤波1.LC滤波电路采用单一的电容或电感滤波时，电路虽然简单，但滤波效果欠佳，大多数场合要求滤波效果更好，则可把两种滤波方式结合起来，组成LC滤波电路，如图6-10所示。

2.π型滤波电路上一页下一页返回第三节滤波电路为了进一步减小输出的脉动成分，可在LC滤波电路的输入端再增加一个滤波电容就组成了LC-π型滤波电路，如图6-11(a)所示。这种滤波电路的输出电流波形更加平滑，适当选择电路参数，输出电压同样可以达到Ua=1.2U2当负载电阻凡较大，负载电流较小时，可用电阻代替电感，组成RC--π型滤波电路，如图6-11(b)所示。这种滤波电路体积小，重量轻，所以得到广泛应用上一页返回第四节稳压电路一、稳压电路的工作原理利用一个硅稳压管VZ和一个限流电阻R即可组成一简单稳压电路。电路如图6-12所示。图中稳压管VZ与负载电阻RL并联，在并联后与整流滤波电路连接时，要串上一个限流电阻RL由于VZ与R:并联，所以也称并联型稳压电路。二、硅稳压管稳压电路参数的选择1.硅稳压管的选择可根据下列条件初选管子:下一页返回第四节稳压电路2.输入电压Ui的确定Ui高，R大，稳定性能好，但损耗大。一般选择Ui=(2--3)Uo3.限流电阻R的选择限流电阻R的选择，主要是确定其阻值和功率。(1)阻值的确定:在Ui最小和IL最大时，流过稳压管的电流最小，此时电流不能低于稳压管最小稳定电流。上一页下一页返回第四节稳压电路

在Ui最高和IL最小时，流过稳压管的电流最大，此时应保证电流IVZ不大于稳压管最大稳定电流值。限流电阻R的阻值应同时满足以上两式。(2)功率的确定:上一页返回第五节集成稳压器一、固定式三端集成稳压器1.正电压输出稳压器常用的三端固定正电压稳压器有7800系列，型号中的00两位数表示输出电压的稳定值，分别为5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V。例}LII,7812的输出电压为12V,7805的输出电压是5V按输出电流大小不同，又分为:CW7800系列，最大输出电流为1一1.5A;CW78M00系列，最大输出电流为0.5A;C}X%78L00系列，最大输出电流为100mA左右7800系列三端稳压器的外部引脚如图6-13(a)所示，1脚为输入端，2脚为输出端，3脚为公共接地端。下一页返回第五节集成稳压器2.负电压输出稳压器常用的三端负电压稳压器有7900系列，型号中的00两位表示输出电压的稳定值，和7800系列相对应，分别为一5V、一6V、一9V、一12V、一15V、一18V、一24V。按输出电流大小不同，和7800系列一样，也分为:CW7900系列、CW79M00系列和CW79L00系列。管脚如图6-13(b)所示，1脚为公共端，2脚为输出端，3脚为输入端。3.固定式三端集成稳压器应用举例图6-14(a)所示是应用78Lxx输出固定电压U。的典型电路图。正常工作时，输入、输出电压差应大于2~3V。上一页下一页返回第五节集成稳压器电路中接入电容C1,C2是用来实现频率补偿的，可防止稳压器产生高频自激振荡并抑制电路引入的高频干扰。C3是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。VD是保护二极管，当输入端意外短路时，给输出电容器C5一个放电通路，防止C3两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be结击穿而损坏。图6-14(b)是扩大78Lxx输出电流的电路，并具有过流保护功能。二、可调式三端集成稳压器可调三端集成稳压器的调压范围为1.25一37V,输出电流可达1.5A。常用的有LM117,LM217,LM317,LM337和LM337L系列。图6-15(a)所示为正可调输出稳压器，图6-15(b)所示为负可调输出稳压器上一页下一页返回第五节集成稳压器

图6-16所示为可调式三端稳压器的典型应用电路，由LM117和LM137组成正、负输出电压可调的稳压器。为保证空载情况下输出电压稳定，R1和R‘1不宜高于240，典型值为(120一240)Ω。R2和R2的大小根据输出电压调节范围确定。该电路输入电压Ui，分别为+-25V，则输出电压可调范围为+-(l.2一20)V.

图6-17所示为并联扩流的稳压电路，它是用两个可调式稳压器LM317组成输入电压Ui=25V，输出电流Ia=Ia1+Ia1=3A输出电压可调节范围为士(1.2-22V)。电路中的集成运放林A741用来平衡两稳压器的输出电流。上一页返回图6-1首流稳压电源原理方框图返回图6一2单相半波整流申路返回图6一3单相半波整流申路波形返回图6一4个波整流申路返回图6一5个波整流电路波形图返回图6一6桥式整流电路返回图6一7桥式整流申路波形返回