电子技术 课件 第五章 直流稳压电源

第五章直流稳压电源主要内容5.1直流稳压电源的组成电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压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:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo5.1.1单相整流电路二极管导通，uL=u2二极管截止,uL=0+–io+–u2>0时:u2<0时:u2uLuD

t

23401单相半波整流电路主要参数：IL=UL/RL=0.45u2

/RL

uL

20t（2）输出电流平均值Io：IL

（1）输出电压平均值UL：（3）流过二极管的平均电流：uD

20tURMID

=ILURM=22u（4）二极管承受的最高反向电压：IL

2.单相全波整流电路+–+–原理：+–+–变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当u2正半周时，D1导通，D2截止。当u2负半周时，D2导通，D1截止。全波整流电压波形u2uLuD1

t

2340uD2uL

20tIL=UL/RL=0.9u2

/RL

主要参数：（2）输出电流平均值IL：（1）输出电压平均值UL：ILuD

20t（3）流过二极管的平均电流：ID

=IL/2（4）二极管承受的最高反向电压：3.单相桥式整流电路（1）组成：由四个二极管组成桥路u2正半周时:D1

、D3导通，D2、D4截止+–（2）工作原理：u2uL-+u2负半周时：D2、D4

导通，D1

、D3截止u2uL输出电压平均值：UL=0.9u2输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9u2

/RL

流过二极管的平均电流：ID=IL/2u2uL（3）主要参数：二极管承受的最大反向电压：URM=22u集成硅整流桥：u2uL+

–

~+~-

+–15u0u1u2u1abVD4VD2VD1VD3RLSu2uo电源短路例1桥式整流电路中，若D3断开、短路、反向，会出现什么现象？15161.电容滤波5.1.2滤波电路（1）空载（RL=∞）时：u2tuLtuc=uLu2＞uC时：二极管导通，C充电u2＜uC时：二极管截止，C放电。由于RL=∞，无放电回路，所以uC保持。（2）接入RL（且RLC较大）时u2tiDtu2＞uC时：二极管导通，C充电u2＜uC时：二极管截止，C放电。二极管中的电流uc=uL近似估算:U0=1.2U2电容滤波电路的特点：

UL与RLC的

关系：RLC愈大

C放电愈慢

UL(平均值)愈大RLC较大一般取：u2tiDtuc=uL(T:电源电压的周期)二、电感滤波器1．电路构成

电感滤波电路中电感L与负载RL串联，它是利用通过电感的电流不能突变的特性来实现滤波。2．滤波原理从能量的观点来看，电感是一个储能元件，当电流增加时，电感线圈产生自感电动势阻止电流的增加，同时将一部分电能转化为磁场能量；当电流减小时，电感线圈便释放能量，阻止电流减小。因此通过负载RL的电流脉动成分受到抑制而变得平滑。

电感滤波电路电感滤波输出电压波形223．电路特点一般情况下，电感值L愈大，滤波效果愈好。但电感的体积变大、成本上升，且输出电压会下降，所以滤波电感常取几亨到几十亨。三、复式滤波器复式滤波器是由电感、电容或电阻、电容组合起来的多节滤波器。1．L型滤波器在滤波电容C之前串接一个铁芯电感L，这样就组成了L型滤波器。脉动直流电压经过电感时，交流成分大部分都降落在电感线圈L上，再经电容C滤波，把交流成分进一步滤除，就可在负载上得到更加平滑的直流电压。

L型滤波器232．π型滤波器C-π型滤波器

在L型滤波器的输入端再并联一个电容，这就形成了LC-π型滤波器，如左下图所示。RC-π型滤波器

在电流较小、滤波要求不高的情况下，常用电阻R代替π型滤波器的电感L，构成RC-π型滤波器。

LC—π型滤波器RC—π型滤波器245.1.3稳压电路稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流滤波有波纹的直流电压稳压直流电压1.稳压管稳压电路2.工作原理aUO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR

设UI一定，负载RL变化UO

基本不变IR

(IRR)基本不变

UO

(UZ

)

IZ

+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流调压稳压电路3.工作原理bUO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUI

UZ

设负载RL一定，UI变化UO

基本不变IRR

IZ

IR

+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz主要内容5.2串联型稳压电路UiTR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R15.2.1电路组成及工作原理

串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。调整元件比较放大基准电压取样电路

当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO升高时，有如下稳压过程：2.稳压过程

由电路图可知UO

Uf

UB

UO

IC

UCE

由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。UITR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R13.输出电压及调节范围

输出电压UiTR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R15.2.2

三端集成稳压电源单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。1.

分类XX两位数字为输出电压值三端稳压器输出固定电压输出可调电压输出正电压78XX输出负电压79XX（1.25~37V连续可调）2.外形及引脚功能W7800系列稳压器外形1—输入端3—公共端2—输出端78xxW7900系列稳压器外形1—

公共端3—输入端2—输出端79xx塑料封装3.

性能特点（7800、7900系列）输出电流超过1.5A（加散热器）不需要外接元件内部有过热保护内部有过流保护调整管设有安全工作区保护输出电压容差为4%输出电压额定值有:

5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)

输出为固定电压的电路输入与输出之间的电压不得低于3V！4.三端固定输出集成稳压器的应用COW7805CiUi+_+_UO123

0.1~1F1F为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。即用以改善波形。(2)同时输出正、负电压的电路23220V

24V+C

24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO–15V1F1F0.33F0.33F1000F1000FUXX:

为W78XX固定输出电压UO=UXX+UZ（3）提高输出电压的电路COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO=I2+IC（4）提高输出电流的电路

当IO较小时，UR较小，T截止，IC=0。COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+–

当IO>

IOM时，UR较大，T导通，IO=IOM+IC

R

可由功率管T的UBE和稳压器的IOM确定,即R

UBE/IOM。整流电路小结：电路类型半波桥式半波带滤波电容桥式带滤波电容输出电压平均值UO输出电流平均值IO二极管上平均电流ID二极管上最大反压UDRM半波桥式主要内容5.3开关式直流稳压电源线性稳压电路的缺点:调整管管耗大电源效率低(40%

60%)改进思路:使调整管截止(电流小)饱和(管压降小)开关稳压电路的优点:效率高（80%

90%）体积小、重量轻稳压范围宽开关稳压电路的缺点: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一、串联型开关稳压电路开关稳压电源的基本工作原理调整管取样电路开关调整管控制组成框图滤波+UI

+Uo

RLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定的三角波误差放大续流工作波形+UI

V1LuEIO+Uo

RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式（PWM）+UI

+Uo

RLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBu