电子技术（第5版）课件 第5讲 直流稳压电源

第5章直流稳压电源第5章直流稳压电源5.1整流电路5.2滤波电路5.3稳压电路第5章直流稳压电源本章要求1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理3.了解集成稳压电路的性能及应用第5章直流稳压电源小功率直流稳压电源的组成功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压u4uou3u2u1交流电源负载变压整流滤波稳压电源变压器:

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5.1整流电路1.单相半波整流电路uDO（2）工作原理u

正半周，Va>Vb，二极管D导通（3）工作波形u负半周，Va<Vb，二极管D截止（1）电路组成–++–aTrDuoubRLiou

tOuoO（4）参数计算1）

整流电压平均值Uo2）

整流电流平均值Io3）

流过每管电流平均值ID4）每管承受的最高反向电压UDRM（5）整流二极管的选择

平均电流ID与最高反向电压UDRM

是选择整流二极管的主要依据选管时应满足：IOM

ID

，URWM

UDRM5.1整流电路1.单相半波整流电路（2）工作原理（3）工作波形（1）电路结构u

正半周，Va>Vb

二极管D1、D3

导通，D2、D4

截止uD2uD4

－uouDttRLuiouo1234ab+–+–

－uuD1uD3

－u

负半周，Vb>Va

二极管D2、D4

导通，D1、D3

截止5.1整流电路2.单相桥式整流电路（4）参数计算1）

整流电压平均值Uo2）

整流电流平均值Io3）

流过每管电流平均值ID4）每管承受的最高反向电压UDRM（5）整流二极管的选择

平均电流ID与最高反向电压UDRM

是选择整流二极管的主要依据选管时应满足：IOM

ID

，URWM

UDRM5.1整流电路2.单相桥式整流电路例题1：分析图示电路中D2或D4断开时负载电压的波形；若D2

或D4接反，后果如何？若D2

或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？uo+_~u+_RLD2D4D1D3解：（1）当D2或D4断开后

电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3

导通，负载有电流过，uo=u；负半周时，D1和D3截止，负载中无电流通过，uo=0（2）如果D2或D4接反

则正半周时，D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电

流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏（3）如果D2或D4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏5.1整流电路2.单相桥式整流电路（2）工作原理每一瞬间共阴极组中阳极电位最高的二极管导通共阳极组中阴极电位最低的二极管导通（1）电路组成

D1RLuoD6

D3D5D4D2io

cbau1++––

o三相变压器原绕组接成三角形，副绕组接成星形5.1整流电路3.三相桥式整流电路共阳极组共阴极组u2+–u3+–t1~

t2期间共阴极组中a点电位最高，D1导通共阳极组中b点电位最低，D4导通负载两端的电压为线电压uab负载电压变压器二次侧电压uOuaubuC2

uoOt1t2t3t4t5t6t7t8t9

D1RLuoD6

D3D5D4D2io

cbau1++––

o5.1整流电路3.三相桥式整流电路（2）工作原理u2+–u3+–负载电压变压器二次侧电压uOuaubuC2

uoOt1t2t3t4t5t6t7t8t9

D1RLuoD6

D3D5D4D2io

cbau1++––

o5.1整流电路3.三相桥式整流电路（2）工作原理t2~

t3期间共阴极组中a点电位最高，D1导通共阳极组中c点电位最低，D6导通负载两端的电压为线电压uacu2+–u3+–负载电压变压器二次侧电压uOuaubuC2

uoOt1t2t3t4t5t6t7t8t9

D1RLuoD6

D3D5D4D2io

cbau++––

o5.1整流电路3.三相桥式整流电路（2）工作原理t3~

t4期间共阴极组中b点电位最高，D3导通共阳极组中c点电位最低，D6导通负载两端的电压为线电压ubcu2+–u3+–负载电压变压器二次侧电压uOuaubuC2

uoOt1t2t3t4t5t6t7t8t9

D1RLuoD6

D3D5D4D2io

cbau++––

o5.1整流电路3.三相桥式整流电路（2）工作原理t4~

t5期间共极组中b点电位最高，D3导通共阳极组中a点电位最低，D2导通负载两端的电压为线电压ubau2+–u3+–负载电压变压器二次侧电压uOuaubuC2

uoOt1t2t3t4t5t6t7t8t9

D1RLuoD6

D3D5D4D2io

cbau++––

o5.1整流电路3.三相桥式整流电路（2）工作原理负载两端的电压为线电压结论：

一个周期中每个二极管只有三分之一的时间导通（导通角为120°）u2+–u3+–（1）整流电压平均值Uo（2）

整流电流平均值Io（3）流过每管电流平均值ID（4）每管承受的最高反向电压UDRM5.1整流电路3.三相桥式整流电路5.2滤波电路1.滤波电路简介（1）滤波：通过电路或算法消除信号中特定频率成分的技术手段（2）原理：滤波电路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份，保留其直流成份，达

到平滑输出电压波形的目的（3）方法：本节介绍无源滤波，将电容与负载RL并联（或将电感与负载RL串联）RLLRLC（1）电路组成（2）工作原理u>uC时，D导通，电源给负载RL供电，也

给电容充电，uC

增加，uo=uCu<uC时，D截止，电容通过负载RL

放电，uC按指数规律下降，uo=uC

+CiCi–++–aDuoubRLio=uC（3）工作波形D承受最高反向电压为uoutOtO5.2滤波电路2.半波整流滤波电路RL未接入时（忽略整流电路内阻）t1充电结束没有电容时的输出波形uC5.2滤波电路3.桥式整流滤波电路aubD4D2D1D3RLuoSC（1）电路组成（2）工作原理uotOu2tORL接入（且RLC较大）（忽略整流电路内阻）加入滤波电容时的波形5.2滤波电路3.桥式整流滤波电路（1）电路组成uotOu2tOaubD4D2D1D3RLuoSC（2）工作原理近似估算:Uo=1.2U2（桥式）Uo=U2（半波）2）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1）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，3）二极管承受的最高反向电压5.2滤波电路3.桥式整流滤波电路（3）电路特点LuRLuo++––~+C（2）滤波原理对直流分量:XL=0，L相当于短路,电压大部分降在RL上。对谐波分量:f

越高,XL越大,电压大部分降在L上。因此,在负载上得到比较平滑的直流电压当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适5.3稳压电路4.电感电容滤波电路（1）电路组成

形LC滤波器滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大比形LC滤波器的体积小、成本低LuRLuo++––~+C2+C1

形RC滤波器RuRLuo++––~+C2+C1R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R大将使直流压降增加，主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合5.3稳压电路4.电感电容滤波电路（1）电路组成（2）电路组成（1）稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备（2）稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。理

想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内

阻越小，稳压性能越好（3）稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件（4）常见稳压电路稳压管稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路开关型稳压电路稳压管运放+稳压管集成稳压芯片开关管5.3稳压电路1.稳压电路简介（2）工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZRL(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

（1）电路组成稳压电路UIUZ限流电阻UI

UZ

设负载RL一定，UI变化UO

基本不变

IRR

IZ

IR

5.3稳压电路2.稳压管稳压电路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIzUZ

=UOIZM=(1.5~3)ICMUI

=(2~3)UO适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合（3）参数选择5.3稳压电路2.稳压管稳压电路为保证稳压管安全工作为保证稳压管正常工作+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz例题2：有一单相桥式整流滤波电路，已知f=50Hz，RL=200

，要求直流输出电压UO=30V，选

择整流二极管及滤波电容器。流过二极管的电流二极管承受的最高反向电压变压器副边电压的有效值uRLuO++––~+C解：（1）选择整流二极管可选用二极管2CP11IOM=100mAUDRM=50V

5.3稳压电路2.稳压管稳压电路例题2：有一单相桥式整流滤波电路，已知f=50Hz，RL=200

，要求直流输出电压UO=30V，选

择整流二极管及滤波电容器。uRLuO++––~+C解：（2）选择滤波电容5.3稳压电路2.稳压管稳压电路取RLC=5

T/2已知RL=50

可选用C=250

F，耐压为50V的极性电容器UiTR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1

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5.3稳压电路3.串联型稳压电路（1）电路组成由于电源电压或负载电阻的变化引起UO升高时，稳压过程为

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5.3稳压电路3.串联型稳压电路（2）工作原理UiTR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1

化简后，输出电压输出电压调节范围：5.3稳压电路3.串联型稳压电路（3）电压调节范围UiTR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低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，称为三端集成稳压器XX两位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）5.3稳压电路4.集成稳压电路（1）集成稳压器1-输入端3-公共端2-输出端3-输入端2-输出端1-公共端W7800系列外形W7900系列外形（2）系列外形1）输出电流超过1.5A（加散热器）2）不需要外接元件3）内部有过热保护4）内部有过流保护5）调整管设有安全工作区保护6）输出电压容差为4%输出电压额定值有:

5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等5.3稳压电路4.集成稳压电路（3）性能特点（7800、7900系列）1）电压调整率SU（稳压系数）

反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波动对稳压电路的影响2）电流调整率SI

反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出电压保持稳定的能力，

即稳压电路的带负载能力0.005~0.02%0.1~1.0%5.3稳压电路4.集成稳压电路（4）主要参数3）输出电压UO

6）最大输入电压UIM

7）最大功耗PM

4）最大输出电流IOM5）最小输入、输出电压差(UI