秋低频电子线路稳压电路课件

低频电子线路 (17)信息科学与工程学院刘志军7/14/20241低频电子线路上次课3.1电压比较器（续）l迟滞比较器3.2 驰张振荡器2.4 有源滤波器7/14/20242低频电子线路本次课第十章 电源电路l10.1直流稳压电源组成框图l10.2整流电路l10.3滤波电路l10.4稳压电路7/14/20243低频电子线路稳压电源简介直流稳压电源的作用l直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流市电变换为电子设备所需要的稳定的直流电源电压。直流稳压电源应用十分广泛l电子设备供电需要直流稳压电源。7/14/20244低频电子线路电源的分类根据稳压目标分为两大类：l交流稳压器l直流稳压器7/14/20245低频电子线路交流稳压器用以稳定交流电压一般指不间断电源（UPS）7/14/20246低频电子线路直流稳压器直流稳压器提供稳定的直流电压直流稳压器包括：l电流源（充电器）l电压源7/14/20247低频电子线路电压源根据结构特点和工作方式分为两大类l线性电源线性电源l开关电源开关电源7/14/20248低频电子线路10.1直流稳压电源组成框图以下介绍直流稳压电源的组成结构与性能指标。7/14/20249低频电子线路（1）直流稳压器的方框图 变压器整流电路滤波电路稳压电路220V50HZUO7/14/202410低频电子线路各单元波形图 图 直流稳压电源框图与波形图7/14/202411低频电子线路（2）稳压电源的主要参数稳压电源参数很多，这里仅介绍最主要的几个参数：l稳压系数Sl输出阻抗R0l温度系数ST7/14/202412低频电子线路稳压系数S稳压系数S表示输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即：7/14/202413低频电子线路输出阻抗R0输出阻抗RO表示负载变化（IL变化）对输出电压的的影响，即：7/14/202414低频电子线路温度系数STST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为：7/14/202415低频电子线路10.2 整流电路整流电路位于稳压电源的前端，在变压器降压之后，在稳压电路和滤波电路之前。其主要作用是要将双向变化（过零点）的交流电变成单向变化（不过零点）的直流电。7/14/202416低频电子线路整流电路类型整流电路主要有以下类型：半波整流半波整流全波整流全波整流桥式整流桥式整流倍压整流倍压整流7/14/202417低频电子线路半波整流电路利用二极管的单向导电性能可实现整流。7/14/202418低频电子线路全波整流电路利用两只二极管可实现全波整流。7/14/202419低频电子线路桥式整流电路利用四只二极管可实现桥式整流。7/14/202420低频电子线路倍压整流电路利用变压器、二极管和电容器可实现倍压整流。7/14/202421低频电子线路10.3 滤波电路交流市电经整流后变成脉动直流电，再经滤波后降低纹波。滤波电路种类很多，主要有以下类型：电容滤波电容滤波电感滤波电感滤波电容电感滤波电容电感滤波电阻电容滤波电阻电容滤波7/14/202422低频电子线路电容滤波电路 (a)电容滤波；(b)电感电容型滤波；(c)电阻电容型滤波注意电容一定要和负载是并联关系（考虑为什么？）。7/14/202423低频电子线路全波整流电容滤波电路图 全波整流电容滤波电路图7/14/202424低频电子线路电路结构全波整流的变压器有中心抽头，且要求次级两绕组十分对称，注意中间是“地电位”和同名端标示。整流管VD1、VD2接于变压器次级两端和负载之间，采用简单电容滤波。7/14/202425低频电子线路电路工作原理设滤波电容电压初始值uC(0)=0,当ui为正半周时，ui 起作用。VD1导通，VD截止，ui给C充电。由于二极管内阻较小，充电时常数较小，uC上升快。当uC上升到等于ui(t1)时，VD1、VD2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降（到 ui(t2)时刻）。当ui为负半周时，ui 起作用。VD2导通，VD截止，ui给C充电。当uC上升到等于ui(t3)时，VD1、VD2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降。周而复始工作。输出为近似直流（有纹波电压）。7/14/202426低频电子线路全波整流电容滤波电路的电压电流波形 图 管子流过的电流及输入输出电压波形7/14/202427低频电子线路EWB仿真情况7/14/202428低频电子线路电容滤波分析不接电容时(C=0)接入电容后(C0)，且负载RL=时一般情况下 (RL,C0)，7/14/202429低频电子线路电路设计分析滤波电容估算值l滤波电容的选择要满足下式，即l此时，波纹电压峰峰值Urpp约为式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。7/14/202430低频电子线路电路设计分析整流管的选择l全波整流时，流过每个二极管的平均电流是负载电流的一半。即整流管最大允许电流l 整流管反向击穿电压UBR 2 半波整流只有一个整流管，波纹大，所以一般用得不多。7/14/202431低频电子线路电感滤波注意电感是和负载是串联关系（考虑为什么？）。7/14/202432低频电子线路电容电感滤波电容电感滤波是电容滤波和电感滤波两种方式的结合。7/14/202433低频电子线路电阻电容滤波电阻电容滤波是用电阻代替电感的位置。7/14/202434低频电子线路10.4 稳压电路交流市电经过整流滤波变成平滑的直流电，但由于受到电网电压波动、负载变化以及环境温度等因素的影响，都会造成直流电压的不稳定。故需要采用稳压电路。稳压电路种类很多，包括稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关稳压电路。7/14/202435低频电子线路（1）稳压管稳压电路稳压管稳压电路是一种最简单的稳压电路。依靠限流电阻R（与负载串联）和稳压管（与负载并联）组成。7/14/202436低频电子线路稳压管稳压电路形式IR7/14/202437低频电子线路电路分析稳定输出电压的工作原理和稳压过程自行分析。设计时关键是R的取值范围的确定。7/14/202438低频电子线路电路特点主要特点是：l电路简单，调整方便。l但输出不可调。l主要用于IL不大且负载RL变化也不大的场合。7/14/202439低频电子线路（2）串联反馈型稳压电路串联反馈型稳压电路是一种应用非常广泛的电路形式。7/14/202440低频电子线路原理框图及电路串联反馈型稳压电路原理框图以及电路形式介绍如下：7/14/202441低频电子线路原理框图调整管调整管误差放大误差放大基准部分基准部分取取样样部部分分Ui U0RL+7/14/202442低频电子线路电路形式串联型稳压电源框图7/14/202443低频电子线路工作原理稳压电路的工作原理工作原理如下：当输出电压发生变化（不稳定）时，经取样电路取样电路反应到误差放大电路误差放大电路，与稳定的基基准电压准电压进行比较后，取出误差量放大后去控制调整管调整管的变化，从而引起输出电压发生与原来变化量相反的变化。此为电压串联负反电压串联负反馈调节馈调节过程。7/14/202444低频电子线路电路分析调整管为共集（共集（CCCC）电路）电路（射随器）。发射极为总输出电压。A为运放差动放大。同相端接取样电压，反相端接参考电压。参考电压参考电压为稳压管电压。闭环回路为电压串联负反馈电压串联负反馈。7/14/202445低频电子线路稳压过程分析UO U-U+不变 UB UE UO -反之亦然7/14/202446低频电子线路电路分析7/14/202447低频电子线路保护电路限流保护截流保护7/14/202448低频电子线路（3）集成三端稳压器主要介绍 三端稳压器。此集成器件的实际应用十分广泛。7/14/202449低频电子线路三端稳压器的简介和分类按输出方式不同分为两大类l固定输出稳压器l输出可调稳压器7/14/202450低频电子线路固定输出稳压器固定输出三端稳压器固定输出三端稳压器 分为 两类正输出正输出 三端稳压器（78系列）负输出负输出 三端稳压器（79系列）7/14/202451低频电子线路输出可调稳压器输出可调三端稳压器输出可调三端稳压器 分为 两类：正输出可调正输出可调三端稳压器 l（117/217/317系列）负输出可调负输出可调三端稳压器 l（137/237/337系列）7/14/202452低频电子线路(a)固定输出78系列按输出电压值按输出电压值分为7档：l 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。最小输入最小输入/输出压差输出压差2.5V7/14/202453低频电子线路输出电流输出功率输出功率按按输出电流输出电流大小分为三类l78 输出电流 1.5Al78M 输出电流 0.5Al78L 输出电流 0.1A7/14/202454低频电子线路器件类型举例 7812-固定正输出 12V，输出电流1.5A78M05-固定正输出 5V，输出电流0.5A7/14/202455低频电子线路(b)固定输出79系列按输出电压值也分为7档，包括：l5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。最小输入最小输入/输出压差输出压差2.5V7/14/202456低频电子线路输出电流输出功率输出功率 按按输出电流输出电流 大小也分为 三类l79 输出电流 1.5Al79M输出电流 0.5Al79L 输出电流 0.1A7/14/202457低频电子线路器件类型举例 7912-固定负输出 12V，输出电流1.5A78M05-固定负输出 5V，输出电流0.5A7/14/202458低频电子线路(c)可调式正电压三端稳压器型号 117/217/317系列输出电压输出电压 1.2V 37V 连续可调连续可调最小负载电流 10mA输出电流能力与封装类型有关7/14/202459低频电子线路管子封装与外观封装型号与外观lTO 3(K)20W 1.5AlTO 220(T)15W 1.5AlTO 202(T)7.5W 0.5AlTO 39(H)2W 0.5AlTO 92(Z)0.6W 0.1A注意以上所标管脚均为78系列情况。7/14/202460低频电子线路(d)可调式负电压三端稳压器型号 137/237/337系列。情况与正输出系列相似，仅输出为负电压 值(1.2V 37V)连续可调。7/14/202461低频电子线路基本应用电路三端稳压器的使用非常简便，只要将三端稳压器的三个端子分别接到规定的位置即可正常工作。注意三端稳压器的管脚（输入、输出、注意三端稳压器的管脚（输入、输出、接地）的标示接地）的标示和管子的封装形式有关和管子的封装形式有关，千万不要搞错了千万不要搞错了！7/14/202462低频电子线路78系列典型接法图(a)7/14/202463低频电子线路79系列典型接法图(b)和79三端稳压器外形图(c)7/14/202464低频电子线路三端稳压器功能的扩展 (a)扩流电路7/14/202465低频电子线路三端稳压器功能的扩展 (b)扩压电路7/14/202466低频电子线路三端稳压器功能的扩展 (c)输出电压可调电路7/14/202467低频电子线路（4）串联开关型稳压电源集成开关稳压器是一种效率高，体积小的开关式稳压电源。开关稳压器应用非常广泛。7/14/202468低频电子线路（1）简介由以上学习内容可知，直流稳压电源的基本组成包括 四部分四部分即 电源变压器，电源变压器，整流器，整流器，滤波器，滤波器，稳压器稳压器。其中关键 是稳压器。7/14/202469低频电子线路稳压器组成稳压器 由 四部分四部分组成：即 基准电压源，误差放大器，取样电路，调整电路。7/14/202470低频电子线路调整电路分类如调整电路工作于 线性放大状态线性放大状态 -线性稳压器。如调整电路工作于 开关状态开关状态 -开关稳压器。7/14/202471低频电子线路特点以下将线性稳压器与开关稳压器的特点特点 进行比较比较。7/14/202472低频电子线路线性稳压器特点精度高、纹波小；电路结构简单，设计精度高、纹波小；电路结构简单，设计容易。容易。调整管工作在线性放大状态，管管压压降降大大，功功耗耗大大，效效率率较较低低(一般为40%60%)，且需要散热装置。电源变压器的工作频率为50Hz，频率低，变变压压器器体积大且重体积大且重。7/14/202473低频电子线路开关稳压器特点效率高效率高（一般80%90%）。体积小、重量轻，体积小、重量轻，革除电源变压器。方便、实用。方便、实用。7/14/202474低频电子线路开关稳压器分类按 激励方式激励方式 分l自激式，l它激式。按 调制方式调制方式 分l脉宽调制（PWM），l脉频调制（PFM），l混合型。7/14/202475低频电子线路（2）一种开关稳压电源的框图7/14/202476低频电子线路工作原理分析首先将电网电压（220V、50HZ)不经电源变压器直接整流成直流高压，即一次整流一次整流。输出一般为300多伏，该直流作为开关管开关管V的电源电压。开关管在控制电路作用下，时而导通时而截止，将直流高压又将直流高压又“斩波斩波”成交流方波成交流方波，即DCAC，所谓“逆变器逆变器”。斩波频率一般为几十几百KHZ。斩波电压经一个小型高频变压器隔离、降压小型高频变压器隔离、降压，并经二次整流二次整流后（ACDC)，即可得到所需的直流电压。稳压原理基于负反馈稳压原理基于负反馈。7/14/202477低频电子线路工作原理分析如果电网电网电压不稳电压不稳，使输出直流电压直流电压U Uo o增大。经光光耦耦合合器器隔离，误误差差放放大大器器反相输入端电压增大，其输出减小。该电压(UC+)与UC-的三三角角波波比较结果，会使其输出电压(UG)的占占空空比比减小，从而使VMOS调调整管整管导通时间减小，截止时间增加。经二二次次整整流流后取出方波的平均值(Uo)将随之减小。这就是开关电源稳压开关电源稳压的原理。7/14/202478低频电子线路脉宽调制器的各点波形7/14/202479低频电子线路一个实际的开关稳压电源电路7/14/202480低频电子线路下节课预习第八章 功率放大电路7/14/202481低频电子线路本节作业10-4，10-5，10-6。7/14/202482低频电子线路本节课结束（183）谢谢大家！7/14/202483低频电子线路7/14/202484低频电子线路