第10章 直流稳压电源.ppt

1、第十章 直流稳压电源,直流稳压电源的组成：,整流：利用二极管的单向导电性，将交流电压转化为脉动直流电压。10.1.1 单相桥式整流电路1.工作原理,10.1 小功率整流滤波电路,2、桥式整流电路的参数计算,负载上的直流电压和直流电流：,整流电路的纹波系数Kr定义为谐波总有效值与直流电压之比。,用付里叶级数对输出波形进行分解：,通过整流二极管的正向平均电流ID为,3. 整流二极管的参数：,整流二极管截止时，承受的最大反向电压,10-1-2 滤波电路,滤除整流输出中的交流纹波。 利用电抗元件的储能特性实现滤波。 电容器和负载并联，可使负载电压比较平滑。 电感器与负载串联，可使负载电流比较平滑。,电

2、容接在最前面称电容输入式， 用于小功率电源。,电感接在最前面称电感输入式， 用于较大功率电源。,t,1.电容滤波电路,负载RL未接入时： C无放电回路，经充电后， 其上电压达到次边幅值：,RL接入后,接入负载RL时：,当|v2(t)|vc(t) 二极管截止， 电容经RL放电。d=RLC,当|v2(t)|vc(t)， 二极管导通， v2给C充电，并向负载提供电流。 c=(RL/Rint)C Rint：整流电路内阻,电容滤波电路的特点,二极管的导电角， 流过二极管的瞬时电流iD很大。 电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，iD的波形越尖，有效值越大。 纯电阻负载时，变压器次边

3、电流：I2=1.11Io 电容滤波时，变压器次边电流：I2=(1.52)Io 输出平均电流相同时，变压器次边电流有效值增加。 负载平均电压Vo升高，纹波减小。 输出电压的大小与滤波电容C的放电时间常数有关， RLC越大，电容放电速度越慢，负载平均电压越高，纹波越小。,负载直流电压Vo随负载平均电流Io的增加而减小。,不接负载(Io=0) 接入滤波电容，,接入负载(Io0) 设整流电路的内阻较小，而放电时间常数较大。,电容滤波电路的优点: 电路简单，负载直流电压较高，纹波较小。 电容滤波电路的缺点: 输出特性较差，适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。,Vo=(1.11.2)V2,不接电容，

4、Vo=0.9V2,桥式整流，电容滤波电路设计,已知：负载电压VL，负载电流IL (或负载电阻RL)。 1.变压器参数： 由 VL=(1.11.2)V2 计算V2，匝比：N1/N2=220/V2 I2=(1.52)IL 2.整流二极管： IFID=IL/2 VRM2V2 3.滤波元件 RLC(35)T/2 (T=20ms) C的耐压2V2,例:单相桥式整流，电容滤波电路如下图所示。已知：220V交流电源的频率为50HZ，输出直流电压VL=30V，负载电流IL=50mA，试求电源变压器副边电压的有效值，选择整流二极管及滤波电容器。,VL=（1.11.2)V2 V2=VL/1.2=25V,ID=IL

5、/2=25mA IF25mA VRM2V2=35V 选2CZ51D: (IF=50mA，VRM=100V),RLC=(35)T/2 RLC =4(T/2)=0.04s C=0.04/60067uF VCM2V2=35V 选68F/50V电解电容,2 电感滤波电路,忽略电感线圈的电阻，VL=0.9V2 电感滤波的特点: 整流管的导通角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦。 电感滤波的缺点: 笨重，体积大，电磁干扰严重。 电感滤波适应于低电压、大电流的场合。,例:分析下图的倍压整流电路，v2=2V2sint,试求Vo与V2的关系式，电容器C1、C2的耐压值，并标注电容的极性。,用于高电压，小电流的

6、直流电源。,10.2 串联反馈式稳压电路,10.2.1 稳压电源的指标 特性指标：输入电压，输出电压及调节范围，输出电流。 质量指标：衡量输出电压的稳定程度。,输出电阻 Ro 反映了负载电流Io的变化对输出电压的影响。,纹波电压：输出电压中所含的交流有效值。 纹波系数：Kr=交流有效值/输出直流电压。,温度系数,10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理,1 电路的组成: 调整管，取样部分， 比较放大，基准电压。 2 稳压原理 利用电压串联负反馈稳定输出电压。,在深度负反馈的情况下有:,结论: 输出电压主要由基准电压、反馈系数决定，而与放大电路的参数、负载和输入电压基本无关。 调节F值可以调节

7、输出电压Vo 影响稳压性能的主要因素： 基准电压的稳定度、集成运放的开环增益、 反馈深度|1+AF|。,T1、T2组成微电流源 VREF=VBE3+IC2RC2 VBE3具有负温度系数， 增加正温度补偿IC2RC2 IC2=(VBE1-VBE2)/RE2 =(VT/RE2)ln(IC1/IC2) VREF=VBE3+(VTRC2/RE2)ln(IC1/IC2) 合理设计可使温度系数为0，VREF=EG/q=1.205V 集成电路有：CJ336,CJ329,MC1403,AD580等,提高基准电压VREF稳定度的方法： 采用带隙基准电压源。,10.2.3 三端集成稳压器采用电压串联负反馈稳压原理

8、。对外三个端子：输入端，输出端，公共端。,型号：固定式 ,可调式；正压输出，负压输出。 1 输出电压固定的三端集成稳压器,给恒流源提供基极电流，以启动恒流源工作，恒流源工作正常后，自动失去作用。 接通电源T1导通 T2导通 T3 T4 T5导通恒流源工作 当VDZ2= VDZ1时,T2截止，切断启动电路与放大电路的联系。,稳压措施：DZ2恒流供电，温度补偿。 （VDZ2,R1,R2,R3正温度系数，VBE负温度系数）,基准电压电路(T3,T4,D1,D2,DZ2),启动电路(T1,T2,DZ1),F= R13/ (R12+ R13),T7, T8：差分放大管， T6恒流源，IC6=VBE/R6

9、=0.25mA T5恒流源是T8的集电极有源负载。,T9、R9的作用： 减小IC8电流的动态范围 IC5= IC8+ IB10 当IO=0， IB100， IC8(MAX)= IC5,IC8R90.6， T9导通，分流IC5,采样电路（R12, R13),比较放大电路 （T5T9),调整管：T10， T11组成复合管,限流保护： 正常工作时，VR11很小， T12截止。 当IO, VR110.6V,， T12导通， 分流IB10，限制输出电流。 但调整管仍有很大的功率。 IO，VO，VCE ，PC ,保护电路,减流保护：正常工作时，T12、DZ3、DZ4截止。 当VO使：VI-VO-IOR11

10、VDZ3+ VDZ4 ，DZ3、DZ4击穿。,R10分流T10的穿透电流，提高温度稳定性。,过热保护（T13, T14),正常时，T13, T14截止。 如芯片过热， 使VDZ2(正温度系数) 而 VBE3(负温度系数) IR3 , VR3, T14导通T13导通IB10 IO ,性能指标：(例7805） 输出电压：5V 输入电压范围：7.535V 最小输入输出电压差：2.5V 最大输出电流：0.5A,2 三端可调式集成稳压电路(例如：正压LM317,负压LM337）,Voa=VREF=1.2V Vo= Voa+I2R2=VREF+I2R2 I2=I1+Iadj=VREF/R1+Iadj Vo=VREF(1+R2/R1)+IadjR2 VoVREF(1+R2/R1) (Iadj=50A),Voa=1.2V,1.三端固定式集成稳压器的应用,当VI=0时，保护调整管不会击穿,抑制低频干扰,基本接法,10.2.4三端集成稳压器的应用,带过流保护的扩流电路,T1扩流管 T2、T3保护管 正常时，T2、 T3截止。 IOR10.5