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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 直流稳压电源,11.0 引言,电子电路的工作需要有直流电源为其提供能量,虽然可以,用各种干电池、蓄电池这类化学电源作直流电源,但它们的成本,较高、容量有限、有的需要维护.将电网交流电变换、稳压组成,的直流稳压电源具有价廉容量范围大性能优良等特点,已成为大,多数电子电路的工作用直流电源.本章重点讨论单相小功率直流,电源的组成原理及特点.图11.1示出了直流稳压电源的组成框图.,11.0 引言,图,11.1,整流,滤波,稳压,负载,电源变压器,交流,电源,t,O,t,O,t,O,t,O,t,O,11.1 小功率整流滤波电路,一、单相桥式整流电路,D,2,D,4,D,1,D,3,i,D2,i,D4,i,D2,i,D4,i,D2,i,D4,i,D1,i,D3,v,2,t,O,i,L,t,O,v,L,t,O,i,D1,i,D3,i,D1,i,D3,D,1,D,3,D,2,D,4,D,2,D,4,D,1,D,3,V,L,=0.9,V,2,(11-1),0.9,V,2,I,L,=,(11-2),R,L,+,v,L,v,2,R,L,D,1,v,1,D,2,D,3,D,4,Tr,图,11.3,图,11.2,11.1 小功率整流滤波电路,1 0.45,V,2,I,D,=,I,L,=,(11-3),2,R,L,V,RM,=2,V,2,2,4 4 4,v,L,=2,V,2,(,cos2,t,cos4,t,cos6,t,),3 15 35,V,L,V,2,2,V,L,2,K,=,=,0.483 (11-5),V,L,V,L,(11-4),二、桥式整流、电容滤波电路,滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,图11.4给出了常用的滤波电路结构.,11.1 小功率整流滤波电路,C,C,+,+,L,C,1,+,C,2,+,R,图,11.4,S,C,Tr,v,2,R,L,D,1,v,1,D,2,+,v,L,D,3,D,4,(+),(),(),(+),图,11.5,设,t,=0时,开关闭合,11.1 小功率整流滤波电路,v,2,v,L,v,C,t,O,t,O,i,L,i,D,D,1,D,3,D,2,D,4,D,2,D,4,D,1,D,3,图,11.6,c,=,R,int,C,T,d,=,R,L,C,(35),2,(11-6),c,=(,R,int,R,L,),C,R,int,C,11.1 小功率整流滤波电路,2,V,2,0.9,V,2,V,L,O,图,11.7,I,L,C,型滤波,纯电阻负载,C,值一定,R,L,=时,V,L,=1.4V;,C,=0时,V,L,=0.9V,T,当,d,=,R,L,C,(35)时,2,V,L,=(1.1 1.2),V,2,(11-7),电容滤波电路适用于负载电压较高,负载变动不大的场合.,三、电感滤波电路,电感滤波中整流管的导电角较大,峰值电流很小,输出特性,11.1 小功率整流滤波电路,比较平坦.但由于铁心的存在,体积大、笨重,易引起电磁干扰,一般只适用于低电压、大电流的场合.,R,L,v,1,+,v,L,Tr,L,v,2,图,11.8,【,例11-1,】,P,450,例10.1.1,课堂阅读,注意:,整流、滤波元件的选用问题.,11.2 串联反馈式稳压电路,虽然经过整流滤波之后获得了比较平滑的直流输出电压,但该电压的数值会随电网电压的波动及负载的变化而变化,稳,定性很差.为了获得稳定性好的直流电压,需要采取稳压措施.,在单相小功率直流稳压电源中,常用的稳压电路有硅稳压,管稳压电路、串联反馈(调整)型稳压电路和开关型稳压电路.,串联反馈型稳压电路又有分立元件构成的稳压电路和集成稳,压器之分;开关型稳压电路也有分立元件构成的稳压电路和集,成稳压模块之分.,本节重点讨论串联反馈型稳压电路的组成及工作原理.,11.2 串联反馈式稳压电路,一、稳压电源的质量指标,1、输入调整系数,稳压电源的技术指标,特性指标,质量指标,V,O,=,f,(,V,I,I,O,T,)(11-8),V,O,V,O,V,O,V,O,=,V,I,+,I,O,+,T,V,I,I,O,T,或,V,O,=,K,V,V,I,+,R,o,I,O,+,S,T,T,11.2 串联反馈式稳压电路,V,O,K,V,=,V,I,I,O,=0,T=,0,V,O,/,V,O,S,V,=,100%(%/V)(11-10),V,I,I,O,=0,T=,0,电压调整率,(11-9),稳压系数,V,O,/,V,O,=,(11-11),V,I,/,V,I,I,O,=0,T=,0,11.2 串联反馈式稳压电路,2.输出电阻,V,O,R,o,=,()(11-12),I,O,I,O,=0,T=,0,3.温度系数,V,O,S,T,=,(mV/,o,C)(11-13),T,V,I,=0,I,O,=,0,K,V,R,o,S,T,V,o,越稳定,11.2 串联反馈式稳压电路,二、串联反馈式稳压电路的组成及工作原理,串联反馈式稳压电路的一般框图如图11.9所示.,调整管,比较放大电路,取样电路,基准电压,+,V,I,图,11.9,+,V,O,由运放组成的串联反馈式稳压电路如图11.10所示.,11.2 串联反馈式稳压电路,图,11.10,+,A,R,R,1,V,B,+,V,O,V,REF,V,F,V,I,R,2,R,L,D,Z,基准电压,比较放大,b,c,e,T,调整管,取样,电路,V,I,(,I,L,),V,O,V,F,V,B,(,I,C,),V,CE,V,O,R,2,V,F,=,V,O,R,1,+R,2,R,1,V,O,(1+,),V,REF,R,2,(11-14),11.2 串联反馈式稳压电路,串联型稳压电路中的调整管及比较放大器件均工作于线,性区,所以串联型稳压器件是一种线性稳压器件.它实际上是一,个以基准电压,V,REF,为输入电压,以整流滤波后不稳定的直流电,压,V,I,作工作直流电源的电压负反馈放大电路.,串联型稳压电路具有输出电压可调,输出电流范围大,输出,电阻小,稳压性能好,输出纹波小等优点.但由于调整管工作于放,大区,有较大的管压降,所以,这种稳压电路的功率转换效率较低.,基准电压,V,REF,是稳压电路的一个重要组成部分,它直接影,响稳压电路的性能.为此要求基准电压源输出电阻小,温度稳定,11.2 串联反馈式稳压电路,性好,噪声低,图11.11是带隙基准电压源电路.,CJ336,CJ329;MC1403,AD580.,V,REF,=,V,BE3,+I,C2,R,C2,V,T,I,C1,I,C2,=(,)ln(),R,e2,I,C2,V,T,R,C2,I,C1,V,REF,=,V,BE3,+,ln(),R,e2,I,C2,E,G,V,REF,=,=,1.205V,(11-15),q,R,C1,R,C2,I,C1,I,C2,I,0,T,1,T,2,T,3,R,e2,+,V,I,+,V,REF,图,11.11,它广泛用于集成稳压器、A/D、D/A转换器和集成传感器中.,11.2 串联反馈式稳压电路,三、三端集成稳压器,常用的稳压器件,三端固定输出正集成稳压器W78系列,三端固定输出负集成稳压器W79系列,三端电压可调正集成稳压器W317,W117,三端电压可调负集成稳压器W337,W137,1、固定三端集成稳压器,以78 系列为例介绍,电路如图11.12所示.它通常由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成.,11.2 串联反馈式稳压电路,V,O,R,3,1,T,1,D,Z1,D,Z2,D,2,D,1,T,4,T,14,T,2,T,3,T,5,T,13,R,4,R,1,R,2,T,7,R,6,R,9,T,8,T,9,R,7,R,14,T,12,D,Z3,D,Z4,R,15,T,10,T,6,V,F,T,11,R,8,R,11,R,12,R,13,V,I,2,3,R,5,图,11.12,V,REF,I,O,R,10,11.2 串联反馈式稳压电路,(1)启动电路,由T,1,、,T,2,和D,Z1,组成.,V,I,V,DZ1,T,1,T,2,V,B3,T,3,T,4,、,T,5,V,DZ2,V,DZ2,=,V,DZ1,T,2,切断了启动电路与,基准电压电路的联系.,(2)基准电压电路,由T,4,、,D,Z2,、,T,3,、R,3,、R,2,、R,1,和D,1,、,D,2,组成.,V,Z2,3,V,BE,V,REF,=,R,1,+2,V,BE,(11-16),R,1,+,R,2,+,R,3,11.2 串联反馈式稳压电路,R,1,、R,2,、R,3,、,D,Z2,正温度系数,T,3,、,D,1,、,D,2,负温度系数,V,REF,基本不随,温度而变化,D,Z2,采用恒流源供电,V,REF,不受,V,I,波动的影响,(3)取样比较放大电路和调整电路,由T,4,T,11,组成.,其中,T,10,、T,11,组成复合调整管;,R,12,、,R,13,组成取样电路;T,7,、T,8,和T,6,组成带恒流源的差分放大电路,T,4,、T,5,组成的电流源作为其有源负载.,T,9,、,R,9,:缓冲电路.确保T,8,工作在线性区.,11.2 串联反馈式稳压电路,(4)保护电路,a.减流式保护电路,由T,12,、,R,11,、,R,15,、,R,14,和D,Z3,、D,Z4,组成,R,11,为检流电阻.主要目的是使调整管(T,11,)工作在安全区域.,P,C,P,CM,=,I,C,V,CE,R,14,+,R,15,R,15,I,O,=,V,BE12,(,V,I,V,O,),V,Z3,V,Z4,(11-18),R,11,R,14,R,14,R,11,V,I,V,Z3,V,Z4,I,O,R,11,V,O,V,BE12,=,I,O,R,11,+R,15,(11-17),R,14,+R,15,(,V,I,V,O,),(,V,CE11,),I,O,限制,P,C,.,11.2 串联反馈式稳压电路,b.过热保护电路,由D,Z2,、T,3,、T,14,和T,13,组成.,常温下:,V,R3,0.4 VT,14,T,13,T,V,Z2,V,R3,V,BE14,T,14,T,13,I,B10,I,O,(5)结构外形,78,出,地,入,图,11.13,11.2 串联反馈式稳压电路,2、三端可调式集成稳压器,图,11.14,+,A,R,1,V,B,V,O,V,REF,V,I,R,2,I,1,比较,放大器,T,调整管,I,基准电压,1.2V,I,adj,I,2,V,REF,V,O,=,V,REF,+,(,+,I,adj,),R,2,R,1,R,2,=,V,REF,(1,+,)+,I,adj,R,2,R,1,I,adj,I,1,R,2,V,O,V,REF,(1,+,),R,1,(11-19),W317,11.2 串联反馈式稳压电路,三、三端集成稳压器的应用,1、三端固定集成稳压器应用举例,图,11.15,典型接法,+,C,2,0.1F,78LXX,D,C,1,0.33F,C,3,10F,+,V,I,+,V,O,1,2,3,C,1,、,C,2,:频率补偿,防止产生高频自激振荡,抑制高频干扰.,C,3,:减小低频干扰;D:保护二极管.,11.2 串联反馈式稳压电路,C,2,0.1F,78LXX,T,3,C,1,0.33F,V,I,V,O,1,2,3,图11.16 带过流保护的扩流电路,R,2,T,2,R,3,R,1,T,1,I,O1,I,O2,I,O,I,C1,I,O,=I,O1,+I,O2,I,O,I,O1,V,R3,T,3,T,2,(饱和),
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