电路与电子学 直流稳压电源

1、7 直流稳压电源,7 直流稳压电源,7.4 串联开关式稳压电源,7.3 集成稳压器,7.1 整流滤波电路,7.2 稳压电路,7 直流稳压电源,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。,本章要求：,7.1 整流滤波电路,电源变压器: 将交流电源电压u1变为所需要的交流电 压u2。,整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压uR。,滤波电路: 将脉动直流电压uR转变为平滑的直流 电压uF。,稳压电路: 当电网波动及负载变化时,维持输出Uo的稳定。,直流稳压电源的组成和功能,7.1.1 单

2、相整流电路,1. 单相半波整流电路,u2 0 时，D导通uD= 0 。,U2 0 时，D截止iD= 0。,uo=0,uo=u2, 输出平均电压Uo, 分析 设：,输出平均电压,输出平均电流, 二极管的选择,二极管上的平均电流：,二极管上的最高反向电压：,单相半波整流电路，已知：RL=750 , U2=20V。求：Uo、Io、UDRM，并选出二极管。,解：Uo=0.45U2=9V,选用2AP4(16mA,50V),2. 单相全波整流电路,设：,ua 0 ub 0时，D1导通D2截止,Ua 0 ub 0时，D2导通D1截止,uo=ua,uo=ub,输出平均电压 Uo=0.9U2,二极管上的平均电流

3、：,二极管上承受的最高电压：,输出平均电流,3 .单相桥式整流电路,u2正半周时电流通路, 分析 设：,D1 D2共阴极，对应uo的“+”极； D3 D4共阳极，对应uo的“-”极。,D1 D3在u2的正半周导通； D2 D4在u2的负半周导通。,u2负半周时电流通路,u20 时 a+ b-,D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: 由a+经D1 RLD3b-,u20 时 b(+) a(-),D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路:由b(+)经D2 RLD4a(-),输出是脉动的直流电压！,桥式整流电路输出波形, 输出平均电压Uo,输出平均电流, 二极管的选择,二极管上的平均电流：,二极管

4、上的最高反向电压：,单相桥式整流电路中，若D2发生开路，短路，或反接三种情况，电路中将会发生什么问题？, D2开路：相当于半波整流， Uo=0.45U2, D2短路：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子, D2反接：Uo=0，将变压器副边短路，烧坏绕组和管子,u1 0 时 u12 0 D1导通，uo1=u12 u220 D3导通， uo2=u22,u1 0 时 U22 0 D2导通，uo1=u22 U12 0 D4导通，uo2=u12,Uo1= 0.9U2 Uo2= -0.9U2,整流桥实物照片,7.1.2 滤波电路,1. 电容滤波电路, 分析 设：,并入电容C后，在u2 uC时，D导通

5、，C充电, 充电很快，输出电压uo随u2上升。当uC = 后，u2开始下降u2 uC时C又被充电uo = u2又上升。直到u2uC，D又截止，C又放电，如此不断的充电、放电，使输出电压uo脉动程度大为减小。, 输出平均电压Uo,当RL = ，（即空载时） Uo= = 1.4 U2,通常，输出平均电压可按下述工程估算取值：, 滤波电容C 的确定,一般要求,滤波电容一般为几十微法到几千微法的有极性电容器。, 二极管导通角小，冲击电流大，容易使管子损坏, 电容滤波电路的特点, 输出电压Uo高, 带负载能力差，只适用于小电流场合,图示电路中，已知U2=20V，试求下列情况时，直流电压表的读数。, S1

6、闭合、 S2断开, S1断开、 S2闭合, S1闭合、 S2闭合,解：, Uo= 0.9U2=18V, Uo1.4U228V, Uo= 1.2U2=24V,7.2 稳压电路,1、电路结构,7.2.1 并联型稳压电路,2、工作原理,（1） 电网电压波动,（2） 负载波动,通过调节R上的压降来达到稳定输出电压Uo的目的。,在稳压管的稳压区，电 流变化较大时，稳压管两端的电压变化较小。,3、稳 压管稳 压电路 特点,优点：电路简单，元件少。,缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。,4、稳 压管选择办法,5、限流电阻R的选择原则,（1）,（2）,电压发生20%波动，RL=2K，求R和Ui 的正常值。,

7、解：由KVL得,I1=24mA，I2=11mA Ui=26V，R=800,已知：UZ=12v，Izmax=18mA， IZmin= 5mA,7.2.2 串联型稳压电源,1. 稳压电源的主要指标,（1）电压调整率SU,（2）电流调整率SI,（3）输出电压的温度系数ST,2. 串联反馈型稳压电路,1. 电路一般结构,串联式稳压电路由取样、基准电压、放大和调整四个环节组成。,取样环节： R1 R2分压提取与输出Uo成正比的取样电压UF,基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF,放大环节：放大UF与UREF的差值（ UREF UF）,放大输出Uo的变化量。,调整环节：由放大后的变化量调整晶体管的管压降

8、UCE，,从而达到稳定输出Uo的目的。,2. 稳压原理,稳压过程按电网波动和负载电阻改变两种情况分述如下：,当电网波动UiUoUFUBEUCEUo；,当负载电阻RLUoUFUBEUCEUo。,电路为电压串联负反馈。调整管T连接成射极跟随器。因而可得：,或,在深度负反馈条件下，|1+AuFu| 1时，可得,当反馈越深时，调整作用越强，输出电压Uo也越稳定,简单分立元件组成的稳压电路,典型的串联稳压电源，其中变压器用于将220V市电降成需要的电压后，进行桥式整流和滤波，将交流电变成直流电并滤去纹波，经过简单的串联稳压电路，输出端得到稳定的直流电压。,例 电路如图所示。已知UZ =6V，R1 = R

9、2=RP，试估算稳压电路输出电压Uo的调节范围。,解：由 “虚短”，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出,该稳压电路的输出电压能在9V18V之间调节。,7.3 集成稳压电源,7.3.1 三端固定集成稳压器,单片集成稳压电源: 体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉。 有输入，输出和公共端, 称三端集成稳压器。 W7800系列和W7900系列 其内部就是串联型晶体管稳压电路。 电路内部附有短路和过热保护环节。,三端集成稳压器实物照片,三端集成稳压器管脚排列,78系列输出正电压,79系列输出负电压,输入,输出,输入,输出,地,地,如： W7805+5V， W791515V,5V10V、12V 、

10、 15V、 18V、 20V、 24V等 共11个档次,输出额定电压值:,输出额定电流值: 有5个档次,W7800系列的,W78001.5A,W78M000.5A,W78L000.1A,W78T003A,W78H005A,CW7800 的内部结构和基本应用电路,内部 结构,基本应 用电路,抵消输入长接线的电感效应，防止自激,改善负载的瞬态响应，消除高频噪声,防止输入端短路时 C3 反向放电损坏稳压器,1. 输出固定电压的电路,输入与输出之间的电压差不得低于3V,电容C1防止自激振荡。 0.1F 0.33F,电容C2减小高频干扰，改善瞬态特性。1F,正负电压同时输出电路,2. 输出正负电压的电路

11、,输出电压： UO = UXX+UZ,3. 提高输出电压的电路,UXX: 为W78XX固定输出电压,提高输出电压的电路,电压跟随器的电源借助于稳压器的输入直流电压UI。电压跟随器其输入电阻很高 ,输出电阻抗很低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。,4. 输出电压可调式电路,用W7805组成的730V可调式稳压电源。,(UXX=5V),7.3.2 低压差三端集成稳压器,前述三端输入输出的压差必须大于3V的才能正常的工作，这样的压差在电池供电的装置中是不能使用的。另外，自身功耗大（4.5 W），需加散热器。,低压差三端稳压器MIC29150，具有3.3V、5V和12V三种电压，输出电流1.5A，与7805封装