模电-直流稳压电源

Guilin University of Electronic Technology,50,/,105,27,/,105,10.1,小功率直流滤波电路,47,/,105,10.2,串联反馈式稳压电路,48,/,105,10.3,开关稳压电路*,49,/,105,10.4 SPICE,仿真*,*,/,105,5.5,各放大器件电路性能比较,*,/,105,4.6,组合放大电路,*,/,105,4.7,放大电路的频率响应,*,/,105,4.8,单级放大电路的瞬态响应,*,/,60,电子技术基础,A,（模拟部分）,10,：,直流稳压,电源,内容提要,小功率直流滤波电路,10.1,串联反馈式稳压电路,10.2,开关稳压电路*,10.3,SPICE,仿真*,10.4,10.1.,1.,单相整流电路,10.1.2.,滤波电路,10.1.3.,倍压整流电路*,10.1.1,单相整流电路,1.,概述,小功率直流稳压电源的组成,功能：,把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压,交流,电源,负载,变压,整流,滤波,稳压,10.1.1,单相整流电路,1.,概述,整流电路的作用：,将交流电压转变为脉动直流电压,常见整流电路：,半波、全波、,桥式,和倍压整流；单相和三相整流等。,分析方法：,把二极管当作理想元件处理，即,正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大,。,整流原理：,利用二极管的单向导电性,10.1.1,单相整流电路,2.,工作原理,v,2,正半周,：,D,1,、,D,3,导通，,D,2,、,D,4,截止,。,220V,AC,v,2,负,半周,：,D,2,、,D,4,导通，,D,1,、,D,3,截止,。,10.1.1,单相整流电路,3.,主要参数计算,整流平均电压,V,O,220V,AC,整流,平均,电,流,I,O,10.1.1,单相整流电路,4.,整流元件参数,二极管,平均电流：,220V,AC,二极管最大反向电压：,此二值是选择整流二极管的主要依据，一般应有,10%,余量。,10.1.1,单相整流电路,思考题：,桥式整流电路如图。,试分析：,(1),D,2,或,D,4,断开时负载电压波形。,(2),若,D,2,或,D,4,接反了，后果如何？,(3),若,D,2,或,D,4,因击穿或烧坏而短路，后果又如何？,220V,AC,10.1.1,单相整流电路,思考题：,桥式整流电路如图。,220V,AC,(1),D,2,或,D,4,断开，负载电压波形如图。,解：,10.1.1,单相整流电路,思考题：,桥式整流电路如图。,解：,(1),D,2,或,D,4,断开，负载电压波形如图。,220V,AC,(2),若,D,2,或,D,4,接反，后果是：,正半周，,D,1,D,2,或,D,3,D,4,导通，电流经,D,1,D,2,或,D,3,D,4,造成电源短路，电流很大,变压器及,D,1,D,2,或,D,3,D,4,将被烧坏！,10.1.1,单相整流电路,思考题：,桥式整流电路如图。,解：,(1),D,2,或,D,4,断开，负载电压波形如图。,220V,AC,(2),若,D,2,或,D,4,接反，后果是：,(3),若,D,2,或,D,4,因击穿或烧坏而短路，后果是：,正半周，,情况同,(2),变压器及,D,1,D,2,或,D,3,D,4,将被烧坏！,正半周，,D,1,D,2,或,D,3,D,4,导通，电流经,D,1,D,2,或,D,3,D,4,造成电源短路，电流很大,变压器及,D,1,D,2,或,D,3,D,4,将被烧坏！,10.1.2,滤波电路,1.,概述,交流电压经整流后的输出是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。,滤波原理：,滤波电路利用储能元件,L,或,/,和,C,构成低通滤波电路（实质上是根据,C,两端的电压或,L,中的电流不能突变或储能特性）,滤掉（抑制）整流输出电压中的交流成份，保留其直流成份，平滑输出电压波形。,滤波目的：,滤掉整流输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。,10.1.2,滤波电路,1.,概述,常用滤波器结构：,C,型、,LC,型,(,倒,L),、,CRC,型,(,P),10.1.2,滤波电路,2.,电容滤波器,(a),v,2,v,C,:,桥堆导通，,电源同时给负载,R,L,和,C,供,充电，,v,C,=,v,O,=,v,2,220V,AC,工作原理,充电区间,10.1.2,滤波电路,2.,电容滤波器,(a),v,2,v,C,:,桥堆导通，,电源同时给负载,R,L,和,C,供,充电，,v,C,=,v,O,=,v,2,220V,AC,工作原理,(b),v,2,v,C,:,桥堆导通，,电源同时给负载,R,L,和,C,供,充电，,v,C,=,v,O,=,v,2,(b),v,2,R,L,),大部施于,L,较平滑直流电压,v,O,。,储能视角,：工作时,L,有储能，供电电压,v,2,，,L,储能对,R,L,补电；,v,2,，电源对,L,和,R,L,供电 连续、平稳和稳定,v,O,。,L,越大越好！,10.1.2,滤波电路,3.,电感滤波器,(a),v,O,的均值及其脉动度,与放电时间常数,t,=,L,/,R,L,有关,电路特点,220V,AC,(b),D,导通角大，纹波可进一步减少，接负载能力强：,(c),电感体积大而笨重，因而适合于电流较大、要求输,出电压脉动较小的场合，或更合适于高频电源滤波,(d),更进一步的改进：,LC,滤波器,例题：,交直流收扩两用机电源,10.1.2,滤波电路,3.,电感滤波器,220V,AC,24V,DC,例题：,交直流收扩两用机电源,10.1.2,滤波电路,3.,电感滤波器,220V,AC,24V,DC,10,.2.1,稳压电源的质量指标,10.2.2,串联反馈式稳压电路的工作原理,10,.2.3,三端集成稳压器,10,.2.4,三端集成稳压器的应用,10.2.0,概述,稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。,稳压电路的输出电压值基本上与电网电压、负载及环境温度变化无关。理想稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。,稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。,10.2.1,稳压电源的质量指标,1.,输入调整因数（电压调整率）：,:,反映输入电压波动对输出电压的影响,:,电压调整率,:,稳压系数,反映负载电流和环温不变时，电网电压波动对稳压电路的影响,10.2.1,稳压电源的质量指标,2.,输出电阻：,:,反映电流,I,o,变化对,V,o,的影响,:,电流调整率：,I,o,从,0,Max,时，,V,o,的相对变化率,反映输入电压、环温不变，输出电流变时输出电压保持稳定的能力，即稳压器带负载能力。,10.2.1,稳压电源的质量指标,3.,温度系数,4.,纹波抑制比,10.2.2,串联反馈式稳压电路的工作原理,1.,电路组成,四部分,：,基准电压、比较放大、取样电路和调整元件,+,A,比较放大,取样电路,基准,调整管,10.2.2,串联反馈式稳压电路的工作原理,2.,稳压原理,+,A,由运放可知：,当,V,i,或,R,L,变化时，输出电压,V,o,，稳压过程如下：,V,o,i,V,o,h,V,f,V,n,h,V,b,i,V,ce,h,V,be,i,10.2.2,串联反馈式稳压电路的工作原理,3.,V,o,及其调节范围,设运放处于,线性工作状态,和,深度负反馈状态,，此时运放的两输入端的电压近似相等，因此有：,+,A,10.2.2,串联反馈式稳压电路的工作原理,4.,T,管的极限参数,+,A,调整管的电流、电压、功率受管子的极限参数制约：,实际使用时应考虑必要的余量！,10.2.3,三端集成稳压器,0.,概述,单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。,最简单的集成稳压电源只有输入、输出和公共引出端，故称之为,三端集成稳压器,。,输出固定电压,输出可调电压,输出正电压,78XX,输出负电压,79XX,（,1. 25 37V,连续可调）,三端,稳压器,分类,10.2.3,三端集成稳压器,0.,概述,外形,1,输入端,2,公共端,3,输出端,78xx,1,公共端,3,输入端,2,输出端,79xx,TO92,外观与三极管无异,！,10.2.3,三端集成稳压器,0.,概述,性能,输出电压额定值系列有,:,5V,、,6V,、,9V,、,12V,、,15V,、,18V,、,24V,等。,（,7800,、,7900,系列）,输出电流超过,1. 5 A,（加散热器）,不需要外接元件,调整管设有安全工作区保护,内部有过热保护、过流保护,输出电压容差为,4%,10.2.3,三端集成稳压器,0.,概述,参数,（,7800,、,7900,系列）,电压调整率,S,v,(,稳压系数,),电流调整率,S,I,反映负载电流和环温不变时，电网电压波动对稳压电路的影响,0.0050.02%,0.11.0%,反映输入电压、环温不变，输出电流变时输出电压保持稳定的能力，即稳压器带负载能力。,10.2.3,三端集成稳压器,0.,概述,参数,电压调整率,S,v,(,稳压系数,),电流调整率,S,I,最大输出电流,I,OM,输出电压,V,o,最小输入输出电压差 min(,V,i,-,V,o,),最大输入电压,V,iM,最大功耗,P,M,：,10.2.3,三端集成稳压器,1.,固定输出三端稳压器,78LXX,型三端稳压器,差放,缓冲,取,样,调整管,基准电路,启动电路,控制,电流,热保护,过流保护,基准,调整管,10.2.3,三端集成稳压器,2.,可调输出三端稳压器,比较放大,取样电路,+,A,基准,1.2V,LM317,10.2.4,三端集成稳压器的应用,1.,单路固定电压,W7805,1,2,3,220V,AC,输入与输出间的压差需,3V,！,改善波形：,抵消输入,引线电感效应，防止自激。,改善瞬态响应,：负载电流瞬增减时，防止输出电压较大波动。,10.2.4,三端集成稳压器的应用,2.,双路,(),固定电压,3,2,220V,AC,W7815,1,2,3,W7915,1,10.2.4,三端集成稳压器的应用,3.,提高输出电压和电流,W78XX,1,2,3,W78XX,1,2,3,I,O,较小,V,R,较小，,T,截止 ，,I,C,= 0,；,I,O,I,OM,V,R,较大，,T,导通 ，,I,O,=,I,OM,+,I,C,。,R,V,BE,/,I,OM,10.2.4,三端集成稳压器的应用,4.,三端可调输出,IC,稳压器的应用,流过调整端 “,1”,的电流, 100,A,，,在要求不高的场合它在,R,2,上的压降可忽略。,实际,2,、,1,两端内含,基准,电压,1.25V,，故：,2,CW117,3,1,本章自学,本节自学,熟悉直流稳压电源的基本组成环节,熟悉稳压管稳压、串联型稳压电路的工作原理,了解集成稳压电路,(IC),的性能，学会基本应用,了解稳压管稳压、串联型稳压电路的工作原理,理解整流、滤波的含义及其电路结构和工作原理，了解基本参数的计算,本章小结,End of 10,！,Thank You !,