现代电子线路06直流稳压电源

,单击此处编辑母版标题样式,*,School of Physics,第六章,No.,*,第六章：直流稳压电源,本章内容：,6.1,整流滤波电路,6.2,稳压电路,2024/10/6,1,School of Physics,6.1,整流滤波电路,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,u,1,U,o,u,2,u,3,u,4,R,L,直流稳压电源的结构,u,1,：市电。,220V,，,50Hz,（中国）；,110V,，,60Hz,（美国）。,电源变压器：将电网电压,u,1,变为,合适,的,交流,电压,u,2,。,滤波电路：将脉动直流电压,u,3,转,变为,平滑,的,直流,电压,u,4,。,稳,压电路：清除电网波动及负载变化的影响，保持输出,直流,电压,U,o,的,稳定,。,整流电路：将交流电压,u,2,变为,脉动,的,直流,电压,u,3,。,2024/10/6,2,School of Physics,一、单相桥式整流电路,u,o,D,4,D,2,D,1,D,3,R,L,u,1,u,2,i,L,利用二极管单向导电性，使变压器次级电压在,R,L,上产生单向电流，实现电压的单向化。,1,2,u,2,正半周：,D,1,、,D,3,导通，,D,2,、,D,4,截止。,电流通路为：,1D,1,R,L,D,3,2,u,2,负半周：,D,2,、,D,4,导通，,D,1,、,D,3,截止。,电流通路为：,2D,2,R,L,D,4,1,R,L,上的电流均为从上到下（单向化）,2024/10/6,3,School of Physics,i,L,简化画法,工作波形,u,2,u,o,u,o,R,L,u,1,u,2,2024/10/6,4,School of Physics,将,u,o,展开为傅里叶级数：,直流分量：,振幅,有效值,定义脉动系数,整流二极管的选择：,最大正向电流,最高反向峰值电压,2024/10/6,5,School of Physics,二、电源滤波电路,1,、滤波电路结构,电容滤波,型滤波,型滤波,（多用于小电流负载）,（多用于小电流负载）,（对负载电流适应性较强，用于大电流负载时可不接电容）,C,+,C,L,+,C,2,R,C,1,+,+,2024/10/6,6,School of Physics,2,、电容滤波电路,D,4,D,2,D,1,D,3,u,o,0,i,D,0,i,o,i,D,i,o,、工作原理,、未接负载时，（,S,断开）,整流桥对,C,充电，,输出电压恒定,、接入负载后，（,S,闭合）,电容通过负载,R,L,放电，电压下降，同时,u,2,电压上升，当,u,2,u,C,时，整流桥导通，向电容充电，同时提供负载电流。随着,u,2,的下降，当,u,2,u,C,时，,整流桥截止，电容又开始放电。,D,1,D,3,导通,D,2,D,4,导通,u,o,R,L,i,o,S,C,u,1,u,2,+,2024/10/6,7,School of Physics,、特点,、整流二极管导通角,23I,RL,。,、负载平均电压,U,o,升高，纹波减小。,R,L,C,越大，电容放电越缓慢，负载电压中的纹波成分越小，脉动系数越小，平均电压越高。,为得到平滑的输出，一般取,T,为电源周期,2024/10/6,8,School of Physics,、滤波效果与负载电流的关系,随着负载电流,I,o,的增加，输出电压,U,o,减小，脉动系数,S,增加。,0,U,o,R,L,C=,R,L,C,大,R,L,C,小,U,o,与,R,L,C,的关系,U,o,与,I,o,的关系,若满足,时，,0,U,o,I,o,R,L,C,减小,S,与,I,o,的关系,0,S,I,o,R,L,C,减小,0.67,2024/10/6,9,School of Physics,6.2,稳压电路,一、稳压管稳压电路,1,、,工作原理,并联型稳压电路。,D,Z,为稳压管，,R,为限流电阻，若流过,D,Z,的电流在稳定电流范围（,I,Zmin,I,Zmax,）内，可使,U,o,基本恒定。,C,u,1,u,2,R,U,I,D,Z,I,R,U,o,R,L,I,O,I,Z,稳压电路,+,2024/10/6,10,School of Physics,当,U,I,变化、负载不变时：,U,I,U,O,I,Z,、,I,O,I,R,U,O,=U,I,-IR,当,U,I,不变、负载变化时：,R,L,I,Z,I,几乎不变,U,O,基本不变,I,O,C,u,1,u,2,R,U,I,D,Z,I,R,U,o,R,L,I,O,I,Z,+,2024/10/6,11,School of Physics,2,、,电路参数,、,稳压电路指标,、,输出电压与输出电流,（不可调）,、,稳压系数与输出电阻,交流等效电路,稳压系数,R,U,I,r,Z,U,o,R,L,R,o,r,Z,越小，稳压性能越好；,R,越大，对,U,I,波动的抑制越好。,2024/10/6,12,School of Physics,、,元件参数选择,已知,U,o,、负载电流范围（,I,Rmin,I,Rmax,）、电网电压（,u,1,）波动（如,10%,）,、,确定,U,I,经验公式,、,选择稳压管,查稳压管型号参数表（手册）确定稳压管型号,C,u,1,u,2,R,U,I,D,Z,U,o,R,L,I,O,+,2024/10/6,13,School of Physics,2024/10/6,14,School of Physics,、,选择限流电阻,R,当,u,1,最低、,I,R,最大时，,I,Z,最小，可确定,R,的最大值,当,u,1,最高、,I,R,最小时，,I,Z,最大，可确定,R,的最小值,则,R,的取值范围是：,稳压管稳压电路结构简单，输出电压固定且不可调，带负载能力差，适用于负载变化不大、电压稳定性能不高的场合。,2024/10/6,15,School of Physics,二、串联型稳压电路,1,、,工作原理,u,o,R,L,u,1,调整电路,放大电路,取样电路,基准电路,串联型稳压电源由取样电路、基准电压电路、放大电路和调整电路四部分组成，另外，为使电路安全工作，通常还需设置保护电路。,、,方框图,2024/10/6,16,School of Physics,各部分功能：,调整电路：,根据放大电路的输出变化调节输出电压的值。,基准电路：,为放大电路提供固定的参考电压（基准电压）；,取样电路：,按比例将输出电压的一部分反馈到放大电路的输入端，,构成负反馈，稳定输出电压；,放大电路：,将取样电路的反馈信号与基准电压进行比较放大，并 控制调整电路的状态；,2024/10/6,17,School of Physics,、,原理电路,基准电路：,R,、,D,Z,构成稳压管稳压电路提供基准电压,U,Z,。,调整电路,放大电路,取样电路,U,o,R,L,U,1,R,2,R,3,D,Z,R,1,R,T,A,2024/10/6,18,School of Physics,、,工作原理,若由于电网电压波动或负载电阻的变化等原因使输出电压,U,o,升高，则稳压的过程为：,U,o,U,U,B,U,o,(U,i,U,CE,),平衡时，,U,BE,I,B,I,C,U,CE,U,o,R,L,U,i,R,2,R,3,D,Z,R,1,R,T,A,U,U,B,R,p,I,B,I,C,2024/10/6,19,School of Physics,、,输出电压的可调范围,电位器,R,2,置于最上端时（,R,P,R,2,），输出电压最小：,电位器,R,2,置于最下端时（,R,P,0,），输出电压最大：,2,、,电路参数,2024/10/6,20,School of Physics,、,调整管的选择,调整管提供负载电流，管压降,U,CE,=U,I,-U,o,，管耗较大，为大功率管，选择时主要考虑极限参数,、,集电极最大允许电流,I,CM,、,c-e,间反向击穿电压,U,(BR)CEO,、,集电极最大允许耗散功率,P,CM,2024/10/6,21,School of Physics,3,、稳压电路的保护电路*,保护电路,过流保护,短路保护,调整管安全工作区保护,芯片过热保护,、,限流型过流保护电路,U,i,R,o,T,1,U,o,T,2,接放大电路,保护电路,保护电路由,T,2,和,R,o,构成，选择合适的,R,o,，使输出电流未超过额定值时，,I,o,R,o,0.7V,，,T,2,截止。,2024/10/6,22,School of Physics,当输出电流超过额定值时，,R,o,两端的电压降大于,T,2,发射结开启电压，,T,2,导通，,T,2,集电极从,T,1,基极电流分流，限制调整管的发射极电流。,U,i,R,o,T,1,U,o,T,2,接放大电路,U,o,I,o,0,I,o,限流型保护电路结构简单，但保护电路起作用后调整管仍有较大的工作电流，功耗较大，故不适用于大功率电路。,输出特性,2024/10/6,23,School of Physics,、,截流型过流保护电路,I,o,0,输出特性,U,o,U,i,R,o,T,1,U,o,T,2,接放大电路,R,1,R,2,I,o,保护电路,A,B,则,未过流时，,T,2,截止。,过流时，,T,2,导通，,T,1,基极电流分流，使,U,A,、,U,o,下降，而,U,o,下降幅度大于,U,B,下降的幅度，这进一步使,U,BE2,增大，从而分得更多的,T,1,基极电流，这个正反馈过程将使输出电流减小到较小数值。,2024/10/6,24,School of Physics,+,+,+,+,u,220,V,50Hz,C,u,i,u,o,T,1,T,2,T,3,T,4,D,Z1,D,Z2,U,Z2,U,Z1,R,Z2,R,Z1,R,1,R,W,R,2,C,1,C,2,R,L,C,3,U,B2,R,3,R,4,R,5,R,6,R,7,U,E4,U,B4,U,C4,I,o,+,-,-,+,R,d,4,、实用串联型稳压电源*,变压,整流,滤波,调整,截流保护,基准,比较放大,取样,2024/10/6,25,School of Physics,三、集成稳压电路（三端稳压器）,固定式稳压电路,可调式稳压电路,7800,系列：输出正电压，如,7805,，指输出电,压为,5V,；,7900,系列：输出负电压，如,7905,，指输出电,压为,5V,。,117/217/317,系列：输出可调的正电压；,137/237/337,系列：输出可调的负电压。,2024/10/6,26,School of Physics,+,_,W7805,U,I,+,_,U,o,1,3,2,C,I,0.11,F,C,o,1,F,+10V,+5V,7800,系列：,1,2,3,1,端：输入端,2,端：公共端,3,端：输出端,典型应用电路,2024/10/6,27,School of Physics,+,_,W7905,U,I,+,_,U,o,2,3,1,C,I,0.11,F,C,o,1,F,-10V,-5V,典型应用电路,7900,系列：,1,2,3,1,端：公共端,2,端：输入端,3,端：输出端,2024/10/6,28,School of Physics,实用双输出稳压电源,220V,中心抽头,W7805,W7905,4700,4700,V,CC,V,EE,2,3,1,2,1,3,+,+,2024/10/6,29,School of Physics,输出电压可调的稳压电源,R,R,R,W,R,W,2024/10/6,30,School of Physics,