直流稳压电源2课件

12.112.1整流与滤波电路整流与滤波电路12.212.2 稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路12.312.3串联稳压电路串联稳压电路12.412.4 开关稳压电源开关稳压电源第十二章第十二章 直流稳压电源直流稳压电源22024/7/1012.1.1 12.1.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成12.1 12.1 整流与滤波电路整流与滤波电路32024/7/10整流：整流：是将工频交流电转换为脉动直流电。是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波：滤波：将脉动直流中的交流成分滤除，减少将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。交流成分，增加直流成分。稳压稳压：采用负反馈技术，对整流后的直流电：采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。压进一步进行稳定。12.1.2 12.1.2 整流电路整流电路【整流整流】利用具有单向导电性能的整流元件，将交流利用具有单向导电性能的整流元件，将交流电转换成单向脉动直流电的电路的过程称为整流。电转换成单向脉动直流电的电路的过程称为整流。【整流分类整流分类】整流电路按输入电源相数：分为单相整流电路和三相整流电路按输入电源相数：分为单相整流电路和三相整流电路整流电路整流电路按输出波形：整流电路按输出波形：分为半波整流电路和全波整流分为半波整流电路和全波整流电路。电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。52024/7/101 1单相半波整流电路单相半波整流电路单向半波整流电单向半波整流电路及工作波形路及工作波形输出整流电压的平均值为：输出整流电压的平均值为：72024/7/10流过负载电阻流过负载电阻R RL L的电流平均值为：的电流平均值为：流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等为：流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等为：二极管截止时承受的最高反向电压为二极管截止时承受的最高反向电压为u2u2的最大值为：的最大值为：82024/7/102 2单相桥式整流电路单相桥式整流电路92024/7/10单向桥式整流单向桥式整流电路工作波形电路工作波形102024/7/10当正半周时，二极管当正半周时，二极管D1D1、D3D3导通，在负载电阻上得导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。到正弦波的正半周。当负半周时，二极管当负半周时，二极管D2D2、D4D4导通，在负载电阻上得导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。个方向的单向脉动电压。单相全波整流电压的平均值为：单相全波整流电压的平均值为：112024/7/10流过负载电阻流过负载电阻RLRL的电流平均值为：的电流平均值为：流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半：流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半：每个二极管在截止时承受的最高反向电压为每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u u2 2的最大值：的最大值：122024/7/10整流变压器副边电压有效值为：整流变压器副边电压有效值为：整流变压器副边电流有效值为：整流变压器副边电流有效值为：由以上计算，可以选择整流二极管和变压器。由以上计算，可以选择整流二极管和变压器。132024/7/10【注意注意】整流电路中的二极管是作为开关运用的，整流电路中的二极管是作为开关运用的，整流电路既有交流量，又有直流量整流电路既有交流量，又有直流量输入（交流）输入（交流）用有效值或最大值；用有效值或最大值；输出（交直流）输出（交直流）用平均值；用平均值；整流管正向电流整流管正向电流用平均值；用平均值；整流管反向电压整流管反向电压用最大值。用最大值。滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波，得到平稳的直流电源。滤波通不同，实现滤波，得到平稳的直流电源。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。12.1.3 12.1.3 滤波电路滤波电路152024/7/101 1电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路及工作波形及工作波形为了获得较平滑的输出电压，一般要求：为了获得较平滑的输出电压，一般要求：162024/7/10般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值：电压平均值：半波：半波：全波：全波：172024/7/10单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反单相半波整流、电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为：向电压为：当负载开路时，承受的反向电压为最高。当负载开路时，承受的反向电压为最高。【例例1 1】单相桥式电容滤波整流，交流电源频率单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f=f=50 Hz50 Hz，负载电阻，负载电阻 RL=40 RL=40，要求直流输出电压，要求直流输出电压 UO UO=20 V=20 V，选择整流二极管及滤波电容。，选择整流二极管及滤波电容。182024/7/10解：选二极管：解：选二极管：电流平均值：电流平均值：承受最高反压：承受最高反压：192024/7/10选二极管应满足：选二极管应满足：IF=(2-3)I ID D202024/7/102 2电感滤波电路电感滤波电路 电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。桥整流电感桥整流电感滤波电路滤波电路212024/7/101.1.输入调整系数输入调整系数SiuSiu和电压调整率和电压调整率SuSu输出电流和环境温度不变时，稳压电路输入电压变化输出电流和环境温度不变时，稳压电路输入电压变化UiUi对输出电压的影响对输出电压的影响12.2 12.2 稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路12.2.112.2.1稳压电路的性能指标稳压电路的性能指标222024/7/102.2.输出电阻输出电阻R Ro o和电流调整率和电流调整率输入电压和环境温度不变时，稳压电路由于负载输入电压和环境温度不变时，稳压电路由于负载变化对输出电压的影响变化对输出电压的影响232024/7/1012.2.2 12.2.2 稳压二极管稳压原理稳压二极管稳压原理 1.1.稳压原理稳压原理242024/7/10稳压二极管工作在击穿状态，电流变化范围大稳压二极管工作在击穿状态，电流变化范围大而电压几乎不变。通过负反馈用电阻而电压几乎不变。通过负反馈用电阻R R上的压降来调上的压降来调整输出电压，使其达到稳定作用。输出电压整输出电压，使其达到稳定作用。输出电压UoUo=UzUz（稳压管的稳压值）。（稳压管的稳压值）。2.2.限流电阻的选择限流电阻的选择稳压管稳压限流电阻是不可少的。稳压管稳压限流电阻是不可少的。选择限流电阻主要考虑稳压管工作电流的允许选择限流电阻主要考虑稳压管工作电流的允许 范围范围IzminIzmin IzIz IzmaxIzmax252024/7/10由于由于:所以所以:解得：解得：（Izmin发生在输入电压最小、限流电阻最大和输发生在输入电压最小、限流电阻最大和输出电流最大时）出电流最大时）（Izmax发生在输入电压最大、限流电阻最小和输发生在输入电压最大、限流电阻最小和输出电流最小时）出电流最小时）一般选择一般选择RminRmin R R RmaxRmax又：又：解得：解得：272024/7/1012.312.3串联稳压电路串联稳压电路12.3.1 12.3.1 线性稳压电路概述线性稳压电路概述引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化，将不稳定的直流电压变换成稳定且入电压的变化，将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流稳可调的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。和开关稳压电路两大类。串联型稳压电路串联型稳压电路 调整管与负载串联调整管与负载串联并联型稳压电路并联型稳压电路 调整管与负载并联调整管与负载并联282024/7/10 12.3.2 12.3.2 串联型稳压电路的组成与工作原理串联型稳压电路的组成与工作原理分立元件串联分立元件串联型稳压电路型稳压电路串联型稳压串联型稳压电路组成电路组成1 1电路的组成及各部分的作用电路的组成及各部分的作用（1 1）取样环节取样环节 由由R1R1、RPRP、R2R2组成的分压电路构成，它组成的分压电路构成，它将输出电压将输出电压UoUo分出一部分作为取样电压分出一部分作为取样电压UFUF，送到比较，送到比较放大环节。放大环节。（2 2）基准电压基准电压 由稳压二极管由稳压二极管DZDZ和电阻和电阻R3R3构成的稳压电构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZUZ，作为，作为调整、比较的标准。调整、比较的标准。（3 3）比较放大环节比较放大环节 由由V2V2和和R4R4构成的直流放大构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压器组成，其作用是将取样电压UFUF与基准电压与基准电压UZUZ之差放大后去控制调整管之差放大后去控制调整管V1V1。（4 4）调整环节调整环节 由工作在线性放大区的功率管由工作在线性放大区的功率管VlVl组成，组成，VlVl的基极电流的基极电流IB1IB1受比较放大电路输受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1IC1和和集、射电压集、射电压UCElUCEl改变，从而达到自动调整稳定改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。输出电压的目的。2.2.稳压的实质：稳压的实质：UCE UCE 的自动调节使输出电压恒定。的自动调节使输出电压恒定。3 3电路的输出电压电路的输出电压设设V V2 2发射结电压发射结电压U UBE2BE2可忽略，则：可忽略，则：或或用电位器用电位器R RP P即可调节输出电压即可调节输出电压U Uo o的大小，但的大小，但U Uo o必定大于或等于必定大于或等于U UZ Z。12.3.312.3.3线性集成稳压器线性集成稳压器 1.1.固定式三端稳压器外形和管脚排列固定式三端稳压器外形和管脚排列CW7800 CW7800 系列系列(正电源正电源)CW7900 CW7900 系列系列(负电源负电源)输出电压输出电压5 V/6 V/9 V/12 V/15 V/18 V/24 V5 V/6 V/9 V/12 V/15 V/18 V/24 V输出电流输出电流78L 78L /79L /79L 输出电流输出电流 100 100 mAmA78M78M/9M/9M 输出电流输出电流 500 500 mAmA78 78 /79 /79 输出电流输出电流 1.5 A1.5 A例如：例如：CW7805 CW7805 输出输出 5 V5 V，最大电流，最大电流 1.5 A1.5 ACW78M05 CW78M05 输出输出 5 V5 V，最大电流，最大电流 0.5 A0.5 ACW78L05 CW78L05 输出输出 5 V5 V，最大电流，最大电流 0.1 A0.1 A78/79三端参数三端参数2 2固定式集成稳压器的应用电路固定式集成稳压器的应用电路（1 1）基本电路）基本电路（2 2）提高输出电压的电路）提高输出电压的电路输出电压输出电压U Uo o=U U+U UZ Z（3 3）扩大输出电流的电路。）扩大输出电流的电路。图中图中I I3 3为稳压器公共端电流，其值很小，可以为稳压器公共端电流，其值很小，可以忽略不计，所以忽略不计，所以，则可得：，则可得：（4 4）能同时输出正、负电压的电路。）能同时输出正、负电压的电路。382024/7/103 3可调式三端稳压器可调式三端稳压器外形和管脚排列外形和管脚排列392024/7/10可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压。可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压。常见产品有常见产品有CW117/CW217/CW317CW117/CW217/CW317：系列稳压器输出连续可调的：系列稳压器输出连续可调的正电压；正电压；CW137/CW237/CW337CW137/CW237/CW337：系列稳压器输出连续可调的：系列稳压器输出连续可调的负电压，负电压，可调范围为可调范围为1.2V1.2V37V,37V,最大输出电流均可达最大输出电流均可达1.5A1.5A。可调式三端稳压器的应用电路与固定三端相似。可调式三端稳压器的应用电路与固定三端相似。12.4 12.4 开关稳压电源开关稳压电源1 1开关电源特点开关电源特点 调整管工作在开关状态调整管工作在开关状态 转换效率高，一般可达转换效率高，一般可达65%65%90%90%体积小、重量轻体积小、重量轻 稳压范围宽，电网电压可在稳压范围宽，电网电压可在130V 130V 256V256V波动波动12.4.112.4.1开关稳压电源概述开关稳压电源概述2 2开关电源缺点开关电源缺点 存在尖峰干扰与电磁干扰存在尖峰干扰与电磁干扰 输出纹波电压较大输出纹波电压较大 控制电路复杂控制电路复杂3 3开关电源类型开关电源类型 调整管与负载的连接方式：串联型开关稳压电路、并调整管与负载的连接方式：串联型开关稳压电路、并联型开关稳压电路。联型开关稳压电路。调整管基极脉冲占空比按控制方式：脉宽控制、频率调整管基极脉冲占空比按控制方式：脉宽控制、频率控制、混合控制控制、混合控制 脉冲源产生电路：自激式、他激式脉冲源产生电路：自激式、他激式422024/7/104 4串联型开关电源结构框图串联型开关电源结构框图432024/7/10开关电源用脉冲占空比控制电路的输出矩形波，来控开关电源用脉冲占空比控制电路的输出矩形波，来控制调整管的饱和与截止时间，从而稳定输出电压。制调整管的饱和与截止时间，从而稳定输出电压。当输出电压较低时：调整管饱和，输出电压升高当输出电压较低时：调整管饱和，输出电压升高当输出电压较高时：调整管截止，由续流电路维持负当输出电压较高时：调整管截止，由续流电路维持负载电流，输出电压下降。载电流，输出电压下降。12.4.2 12.4.2 开关稳压电源的工作原理开关稳压电源的工作原理调整管截止调整管截止调整管饱和导通调整管饱和导通12.4.2 12.4.2 集成开关稳压电源器集成开关稳压电源器集成开关稳压器：将调整管、比较放大电路、基准电集成开关稳压器：将调整管、比较放大电路、基准电压、采样电路（输出可调的除外）、启动电路、输入压、采样电路（输出可调的除外）、启动电路、输入欠压缩定控制和保护电路都集成在同一个芯片上。欠压缩定控制和保护电路都集成在同一个芯片上。常用的集成芯片：有五端常用的集成芯片：有五端CW2575/2576 CW2575/2576（串联型）（串联型）/2577/2577（并联型）外接续流电路就可构成开关稳压电源。（并联型）外接续流电路就可构成开关稳压电源。作业作业 1 1、3 3、4 4、7 7