模拟电子技术基础-第10章直流稳压电源课件

模拟电子技术模拟电子技术电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程第第10章章 直流稳压电源直流稳压电源武汉理工大学武汉理工大学信息工程学院信息工程学院电子技术基础课程组电子技术基础课程组第10章 直流稳压电源武汉理工大学本章主要内容本章主要内容10.2 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路10.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路10.0 稳压电源的基本组成和功能稳压电源的基本组成和功能电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础本章主要内容10.2 串联反馈式稳压电路10.1 小功率整流本章重点和难点本章重点和难点3.3.稳压电源的组成和性能指标稳压电源的组成和性能指标2.2.电容、电感滤波电路的基本原理电容、电感滤波电路的基本原理1.1.单相桥式整流电路的原理和参数的计算单相桥式整流电路的原理和参数的计算4.4.串联反馈式稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理5.5.集成稳压器及其应用集成稳压器及其应用电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础本章重点和难点3.稳压电源的组成和性能指标2.电容、电感滤波电源变压器电源变压器:将交流电将交流电u u1 1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u u2 2。整流电路整流电路:将将u u2 2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u u3 3。滤波电路滤波电路:将将u u3 3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u u4 4。稳压电路稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输保持输 出电压出电压u uo o的稳定。的稳定。10.0 直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电源变压器:将交流电u1变为合适的交流电压u2。整流电路10.1 小功率整流、滤波电路小功率整流、滤波电路10.1.2 滤波电路滤波电路10.1.1 单相整流电路单相整流电路 半波整流电路半波整流电路 全波整流电路全波整流电路 桥式整流电路桥式整流电路 电容滤波电路电容滤波电路 电感滤波电路电感滤波电路 其它滤波电路其它滤波电路电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础10.1 小功率整流、滤波电路10.1.2 滤波电路10.半波整流电路半波整流电路2.主要参数的计算主要参数的计算1.电路和波形图电路和波形图电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础半波整流电路2.主要参数的计算1.电路和波形图电子技术基础精二极管通，二极管通，u uL L=u u2 2二极管截止二极管截止,u uL L=0=0+io+u u2 200时时:u u2 20uL 2 0 tIL（1）输出电压、电流平均值）输出电压、电流平均值UL和和IL：主要参数的计算主要参数的计算（2）流过二极管的平均电流：）流过二极管的平均电流：ID=IL（3）二极管承受的最高反相电压）二极管承受的最高反相电压：电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础uL20tIL（1）输出电压、电流平均值UL和IL：uL 2 0 tIL 输出电压、电流的平均值输出电压、电流的平均值IL=UL/RL=0.45 u2/RL 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础uL20tIL 输出电压、电流的平均值IL=UL/uD 2 0 tURMIL 二极管承受的最高反相电压二极管承受的最高反相电压电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础uD20tURMIL 二极管承受的最高反相电压电子技术全波整流电路全波整流电路2.2.全波整流波形图全波整流波形图1.1.全波整流电路图全波整流电路图3.3.主要参数的计算主要参数的计算电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础全波整流电路2.全波整流波形图1.全波整流电路图3.主要参数+原理：原理：+变压器副边中心变压器副边中心抽头，感应出两抽头，感应出两个相等的电压个相等的电压u u2 2当当u u2 2正半周时，正半周时，D D1 1导通，导通，D D2 2截止。截止。当当u u2 2负半周时，负半周时，D D2 2导通，导通，D D1 1截止。截止。全波整流电路图全波整流电路图电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础+原理：+变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2全波整流波形图全波整流波形图电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础u2uLuD1t2340uD2全波整流波形图电子技（1 1）输出电压、电流平均值）输出电压、电流平均值U UL L和和I IL L主要参数的计算主要参数的计算（2 2）流过二极管的平均电流：）流过二极管的平均电流：I ID D=0.5=0.5I IL L（3 3）二极管承受的最高反相电压）二极管承受的最高反相电压 ILuL 2 0 t电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础（1）输出电压、电流平均值UL和IL主要参数的计算（2）流过输出电压、电流的平均值输出电压、电流的平均值uL 2 0 tILIL=UL/RL=0.9 u2/RL 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出电压、电流的平均值uL20tILIL=UL/R二极管承受的最高反相电压二极管承受的最高反相电压uD 2 0 t电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础二极管承受的最高反相电压uD20t电子技术基础精品课程桥式整流电路桥式整流电路1.桥式整流电路及工作原理桥式整流电路及工作原理2.主要参数的计算主要参数的计算3.集成硅整流桥集成硅整流桥电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础桥式整流电路1.桥式整流电路及工作原理2.主要参数的计算3.组成：由四个二极管组成桥路组成：由四个二极管组成桥路桥式整流电路图桥式整流电路图工作原理：工作原理：正半周正半周负半周负半周电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础组成：由四个二极管组成桥路+桥式整流电路图工作原理：正半周u2正半周时正半周时:D D1 1 、D D3 3导通导通，D D2 2、D D4 4截止截止u2桥式整流正半周工作原理桥式整流正半周工作原理电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础u2正半周时:D1、D3导通，D2、D4截止+u2uL+u2负半周时：负半周时：D D2 2、D D4 4 导通导通，D D1 1 、D D3 3截止截止u2桥式整流负半周工作原理桥式整流负半周工作原理电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础-+u2负半周时：D2、D4 导通，D1、D3截止u2u输出电压平均值：输出电压平均值：U UL L=0.9=0.9u u2 2输出电流平均值输出电流平均值:I IL L=U=UL L/R/RL L=0.90.9u u2 2/R RL L 流过二极管的平均电流：流过二极管的平均电流：I ID D=I IL L/2/2u2二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大反向电压：主要参数的计算主要参数的计算脉动系数脉动系数S1电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出电压平均值：UL=0.9u2输出电流平均值:IL=U用傅氏级数对桥式整流的输出用傅氏级数对桥式整流的输出 u uL L 分解后可得分解后可得:uL 2 0 t基波基波基波峰值基波峰值输出电压平均值输出电压平均值主要参数的计算主要参数的计算:脉动系数脉动系数电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础用傅氏级数对桥式整流的输出 uL 分解后可得:uL20u2uL+-+集成硅整流桥集成硅整流桥电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础u2uL+-+集成硅整流桥电子技术电容滤波电路电容滤波电路2.电容滤波电路的工作特点电容滤波电路的工作特点1.电路图和工作原理电路图和工作原理电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电容滤波电路2.电容滤波电路的工作特点1.电路图和工作原理电其它滤波电路其它滤波电路LCLC滤波电路滤波电路RCRC型滤波电路型滤波电路电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础其它滤波电路 为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合电容滤波电路图及工作原理电容滤波电路图及工作原理工作原理工作原理空载的情况下空载的情况下接入负载的情况下接入负载的情况下电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电容滤波电路图及工作原理工作原理空载的情况下接入负载的情况下空载情况下的工作原理空载情况下的工作原理电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础空载情况下的工作原理电子技术基础精品课程模拟电子技术基础u2tuLtuc=uLu u2 2 u uC C时：二极管导通，时：二极管导通，C C充电充电u u2 2 u uC C时：二极管截止，时：二极管截止，C C放电。放电。由于由于R RL L=，无放电回路，所以，无放电回路，所以u uC C保持。保持。空载情况下的波形空载情况下的波形电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础u2tuLtuc=uLu2 uC时：二极管导通，C充电u2u2tiDtu u2 2 u uC C时：二极管导通，时：二极管导通，C C充电充电u u2 2 u uC C时：二极管截止，时：二极管截止，C C放电。放电。二极管中二极管中的电流的电流uc=uL接入负载情况下的波形接入负载情况下的波形电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础u2tiDtu2 uC时：二极管导通，C充电u2 uC时近似估算近似估算:U UL L=1.2=1.2U U2 22.2.流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大1.1.UL与与RLC的关系：的关系：RLC 愈大愈大 C放电愈慢放电愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 较大较大一般取：一般取：(T T:电源电压的周期电源电压的周期)u2tiDtuc=uL电容滤波电路的工作特点电容滤波电路的工作特点电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础近似估算:UL=1.2U22.流过二极管瞬时电流很大整流管电路结构电路结构:在桥式整流电路与负载间串一在桥式整流电路与负载间串一电感电感L L。电感滤波电路电感滤波电路工作特点工作特点电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路结构:在桥式整流电路与负载间串一电感L。电感滤波电路工作输出电压平均值输出电压平均值:U UL L=0.9=0.9U U2 2对谐波分量对谐波分量:f f 越高，越高，X XL L 越大越大,电压大部分降在电上。电压大部分降在电上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量对直流分量:X XL L=0=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在R RL L上上电感滤波电路工作特点电感滤波电路工作特点电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出电压平均值:UL=0.9U2对谐波分量:f 越高，串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路2.2.主要性能指标主要性能指标1.1.电路功能电路功能3.3.集成稳压器及应用集成稳压器及应用电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础串联反馈式稳压电路2.主要性能指标1.电路功能3.集成稳压器交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压电路功能电路功能电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流脉动整流滤波有波纹的稳压直流电路功能电子技术基础精品课程质量指标：质量指标：1 1、稳压系数、稳压系数2 2、输出电阻、输出电阻3 3、温度系数、温度系数稳压电源的主要性能指标稳压电源的主要性能指标特性指标：特性指标：允许输入、输出电压、输出电流、允许输入、输出电压、输出电流、输出电压调节范围输出电压调节范围电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础质量指标：1、稳压系数2、输出电阻3、温度系数稳压电源的主要集成稳压器及应用集成稳压器及应用2.2.常用集成稳压器举例常用集成稳压器举例1.1.电路构成及工作原理电路构成及工作原理电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础集成稳压器及应用2.常用集成稳压器举例1.电路构成及工作原理电路构成及工作原理电路构成及工作原理工作原理工作原理输入电压变化时输入电压变化时负载电流变化时负载电流变化时输出电压的计算输出电压的计算电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电路构成及工作原理工作原理输入电压变化时负载电流变化时输出电输入电压变化时输入电压变化时UiUfUoUoUo1UCE电路稳压原理电路稳压原理(输入电压输入电压)本质本质:电压串联负反馈电压串联负反馈电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础输入电压变化时UiUfUoUoUo1UCE电路稳压原理(输入ILUo1UoUCEUoUf电路稳压原理电路稳压原理(负载电流负载电流)电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础ILUo1UoUCEUoUf电路稳压原理(负载电流)电子技术可见，调节可见，调节R R1 1或或R R2 2可以改变可以改变输出电压。输出电压。用负反馈的理论计算：用负反馈的理论计算：电路输出电压的计算电路输出电压的计算电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础可见，调节R1或R2可以改变输出电压。用负反馈的理论计算：电集成稳压器举例集成稳压器举例1.1.常用常用集成三端稳压器集成三端稳压器2.2.应用举例应用举例电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础集成稳压器举例1.常用集成三端稳压器2.应用举例电子技术基础1 1端端:输入端输入端2 2端端:公共端公共端3 3端端:输出端输出端集成稳压器举例集成稳压器举例三端可调式稳压电源三端可调式稳压电源电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础类型：W7800系列 稳定正电压1端:输入端3121.1.基本使用方法基本使用方法集成稳压器应用举例集成稳压器应用举例2.2.输出正、负电压输出正、负电压3.3.输出电压可调输出电压可调4.4.扩大输出电流扩大输出电流 电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础1.基本使用方法集成稳压器应用举例2.输出正、负电压3.输出+20V+15V注意：输入电压注意：输入电压U Ui i一般应比输出电压端一般应比输出电压端U Uo o高高3V3V以以上。上。C1C1、C2C2的作用：防止自激振荡，减小高频噪的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。声、改善负载的瞬态响应。集成稳压器基本使用方法集成稳压器基本使用方法电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础+20V+15V注意：输入电压Ui一般应比输出电压端Uo高3集成稳压器输出正、负电压集成稳压器输出正、负电压电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础集成稳压器输出正、负电压电子技术基础精品课程模拟电子技术由：由：可得：可得：集成稳压器输出电压可调集成稳压器输出电压可调电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础由：可得：集成稳压器输出电压可调电子技术基础精品课程模拟 T T 1 1是扩大输出电流的大功率是扩大输出电流的大功率BJTBJT，T T 2 2管是管是T T1 1的保的保护管。当输出电流较小，护管。当输出电流较小，R R 2 2上的压降也较小，上的压降也较小，T T1 1、T T2 2管都不导通。管都不导通。I IO O=I I 当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使R R 2 2上上的压降变大，的压降变大，T T 1 1导通导通,I I O O=I I+I IC1C1 扩大输出电流扩大输出电流电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础 T 1是扩大输出电流的大功率BJT，T 2管是T1的保电阻电阻R R 1 1和和R R 2 2为外接电阻，忽略基准源电流，则有：为外接电阻，忽略基准源电流，则有：三端可调式稳压电源三端可调式稳压电源W117应用应用电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电阻R 1和R 2为外接电阻，忽略基准源电流，则有：三端可调电容电容C C 1 1 ：防止自激。：防止自激。电容电容C C 2 2：减小电阻：减小电阻R R 2 2上的电压波动。上的电压波动。D D1 1、D D2 2：保护二极管。：保护二极管。W117的基本应用的基本应用电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础电容C 1：防止自激。W117的基本应用电子技术基础精品课1 1整流电路（利用二极管的单向导电性）整流电路（利用二极管的单向导电性）半波整流：半波整流：U UL L=0.45U=0.45U2 2 全波整流：全波整流：U UL L=0.9U=0.9U2 2 桥式整流：桥式整流：U UL L=0.9U=0.9U2 22 2滤波电路滤波电路:电容滤波（桥式整流）：电容滤波（桥式整流）：U UL L=1.2U=1.2U2 2 电感滤波：电感滤波：U UL L=0.9U=0.9U2 23 3串联式稳压电路串联式稳压电路:(1 (1）电路结构及工作原理（四个组成部分、稳压过程）电路结构及工作原理（四个组成部分、稳压过程）(2 (2）输出电压调节范围）输出电压调节范围4 4集成稳压器集成稳压器 三端固定式集成稳压器（三端固定式集成稳压器（W7800W7800、W7900W7900）及其使用）及其使用 三端可调式集成稳压器三端可调式集成稳压器本章小结本章小结电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础1整流电路（利用二极管的单向导电性）本章小结电子技术基础精