模电直流稳压电源精选文档.ppt

模电直流稳压电源本讲稿第一页，共四十五页电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。稳压电路稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压保持输出电压uo的稳定。的稳定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo7.1 7.1 概述概述本讲稿第二页，共四十五页7.2 整流与滤波电路整流与滤波电路1.半波整流电路半波整流电路二极管导通，二极管导通，uL=u2二极管截止二极管截止,uL=0+io+u2 0 时时:u20时时:一一.单相整流电路单相整流电路u2uLuD t 2 3 4 0本讲稿第三页，共四十五页主要参数：主要参数：IL=UL/RL=0.45 u2/RL uL 2 0 t（2）输出电流平均值）输出电流平均值Io：IL（1）输出电压平均值）输出电压平均值UL：本讲稿第四页，共四十五页（3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流：uD 2 0 tURMID =ILURM=22u（4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压：IL 本讲稿第五页，共四十五页2.全波整流电路全波整流电路+原理：原理：+变压器副边中心变压器副边中心抽头，感应出两抽头，感应出两个相等的电压个相等的电压u2当当u2正半周时，正半周时，D1导通，导通，D2截止。截止。当当u2负半周时，负半周时，D2导通，导通，D1截止。截止。本讲稿第六页，共四十五页全波整流电压波形全波整流电压波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2本讲稿第七页，共四十五页uL 2 0 tIL=UL/RL=0.8 u2/RL 主要参数：主要参数：（2）输出电流平均值）输出电流平均值IL：（1）输出电压平均值）输出电压平均值UL：IL本讲稿第八页，共四十五页uD 2 0 t（3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流：ID =IL/2（4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压：本讲稿第九页，共四十五页3.桥式整流电路桥式整流电路（1）组成：由四个二极管组成桥路）组成：由四个二极管组成桥路u2正半周时正半周时:D1、D3导通导通，D2、D4截止截止+（2）工作原理：）工作原理：u2uL本讲稿第十页，共四十五页-+u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通，D1、D3截止截止u2uL本讲稿第十一页，共四十五页输出电压平均值：输出电压平均值：UL=0.8u2输出电流平均值输出电流平均值:IL=UL/RL=0.8 u2/RL 流过二极管的平均电流：流过二极管的平均电流：ID=IL/2u2uL（3）主要参数：）主要参数：二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大反向电压：URM=22u本讲稿第十二页，共四十五页脉动系数脉动系数1:用傅氏级数对桥式整流的输出用傅氏级数对桥式整流的输出 uL 分解后可得分解后可得:uL 2 0 t基波基波基波峰值基波峰值输出电压平均值输出电压平均值本讲稿第十三页，共四十五页集成硅整流桥：集成硅整流桥：u2uL+-+本讲稿第十四页，共四十五页1.电容滤波电容滤波二、滤波电路二、滤波电路本讲稿第十五页，共四十五页（1）空载（）空载（RL=）时：）时：u2tuLtuc=uLu2 uC时：时：二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时：二极管截止，二极管截止，C放电。放电。由于由于RL=，无放电回，无放电回路，所以路，所以uC保持。保持。本讲稿第十六页，共四十五页（2）接入）接入RL（且（且RLC较大）时较大）时u2tiDtu2 uC时：时：二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时：二极管截止，二极管截止，C放电。放电。二极管中二极管中的电流的电流uc=uL本讲稿第十七页，共四十五页近似估算近似估算:UL=1.2U2(b)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大电容滤波电路的特点：电容滤波电路的特点：(a)UL与与RLC的的 关系：关系：RLC 愈大愈大 C放电愈慢放电愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 较大较大一般取：一般取：(T:电源电压的周期电源电压的周期)u2tiDtuc=uL纯电阻负载时，纯电阻负载时，I2=1.52IL本讲稿第十八页，共四十五页2.电感滤波电路电感滤波电路电路结构电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L。输出电压平均值输出电压平均值:UL=0.8U2对谐波分量对谐波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电感上。电压大部分降在电感上。因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上本讲稿第十九页，共四十五页3.其它滤波电路其它滤波电路 为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。用。LC滤波电路滤波电路RC型滤波电路型滤波电路本讲稿第二十页，共四十五页7.3 串联式稳压电路串联式稳压电路稳压电路的作用稳压电路的作用:交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压本讲稿第二十一页，共四十五页一一.稳压电路的主要性能指标稳压电路的主要性能指标常用以下参数来说明稳压电源的质量：常用以下参数来说明稳压电源的质量：1、稳压系数、稳压系数2、输出电阻、输出电阻3、温度系数、温度系数输出电压：输出电压：4、最大纹波电压，电压调整率，输入调整因数、最大纹波电压，电压调整率，输入调整因数本讲稿第二十二页，共四十五页二二.稳压管稳压电路稳压管稳压电路1.1.稳压原理稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。利用稳压管的反向击穿特性。由由于于反反向向特特性性陡陡直直，较较大大的的电电流流变变化化，只只会会引引起起较较小小的的电电压压变变化。化。本讲稿第二十三页，共四十五页稳压原理：稳压原理：(1)(1)当输入电压变化时当输入电压变化时UiUZUoUoURIIZ由图知：由图知：本讲稿第二十四页，共四十五页(2)(2)当负载电流变化时当负载电流变化时稳压过程：稳压过程：ILUoURUoIZIR本讲稿第二十五页，共四十五页2、限流电阻的计算、限流电阻的计算（1 1）当当输输入入电电压压最最小小，负负载载电电流流最最大大时时，流流过过稳稳压压二二极极管管的的电电流流最最小小。此此时时I IZ Z不不应应小小于于I IZminZmin，由由此此可可计计算算出出稳稳压压电电阻阻的的最最大大值值。即。即本讲稿第二十六页，共四十五页 （2 2）当当输输入入电电压压最最大大，负负载载电电流流最最小小时时，流流过过稳稳压压二二极极管管的的电电流流最最大大。此此时时I IZ Z不不应应超超过过I IZmaxZmax，由由此此可可计计算算出出稳稳压压电电阻阻的的最最小小值值。即即 所以：所以：本讲稿第二十七页，共四十五页三三.串联式稳压电源串联式稳压电源稳压管稳压电路的缺点：稳压管稳压电路的缺点：（1 1）带负载能力差）带负载能力差（2 2）输出电压不可调）输出电压不可调改进：改进：（1 1）提提高高带带负负载载能能力力在在输输出出端端加加一一射射极极输输出出器器UO=UZ-0.7V本讲稿第二十八页，共四十五页改进：改进：（2 2）使使输输出出电电压压可可调调在在射射极极输输出出器器前前加加一一带带有有负负反反馈馈的的放大器。放大器。调节反馈系数即可调节放大倍数调节反馈系数即可调节放大倍数UO=AUFUZ-0.7V为了进一步稳定输出电压，将反馈元件接到输出端为了进一步稳定输出电压，将反馈元件接到输出端。本讲稿第二十九页，共四十五页Uo+UI RLT1+UCE 并联型并联型稳压电路稳压电路 调整管与负载并联调整管与负载并联串联型串联型稳压电路稳压电路 调整管与负载串联调整管与负载串联串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理+UI 取取样样电电路路调整管调整管比较放比较放大电路大电路基准电压基准电压UZUF 一、结构和稳压原理一、结构和稳压原理 本讲稿第三十页，共四十五页稳压的实质：稳压的实质：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二、输出电压的调节范围二、输出电压的调节范围+Uo+UI R 2RLR 1R1UFUZR2RP本讲稿第三十一页，共四十五页本讲稿第三十二页，共四十五页一、一、三端固定集成稳压器三端固定集成稳压器CW7800 系列系列(正电源正电源)CW7900 系列系列(负电源负电源)5 V/6 V/9 V/12 V/15 V/18 V/24 V一、一、78、79 系列的型号命名系列的型号命名输出电流输出电流78L /79L 输出电流输出电流 100 mA78M/9M 输出电流输出电流 500 mA78 /79 输出电流输出电流 1.5 A输出电压输出电压7.4 7.4 集成稳压电路及其应用集成稳压电路及其应用本讲稿第三十三页，共四十五页例如：例如：CW7805 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 1.5 ACW78M05 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 0.5 ACW78L05 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 0.1 A本讲稿第三十四页，共四十五页封装封装CW78051 2 3UIUOGNDCW79051 2 3UIUOGND符号符号CW7800入入出出213CW790013入入2出出塑料封装塑料封装金属封装金属封装本讲稿第三十五页，共四十五页1.基本使用方法基本使用方法+20V+15V注意：注意：输入电压输入电压Ui一般应比输出电压端一般应比输出电压端Uo高高3V以上。以上。二二.三端固定式集成稳压器的使用三端固定式集成稳压器的使用 C1、C2的作用：的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。响应。本讲稿第三十六页，共四十五页2.输出正负电压输出正负电压本讲稿第三十七页，共四十五页 .扩大输出电流扩大输出电流 T 1是扩大输出电流的大功率是扩大输出电流的大功率BJT，T 2管是管是T1的保护管。的保护管。当输出电流较小，当输出电流较小，R 2上的压降也较小，上的压降也较小，T1、T2管都不导通。管都不导通。IO=I 当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使R 2上的压降变大，上的压降变大，T 1导通。导通。I O=I+IC1 本讲稿第三十八页，共四十五页.输出电压可调输出电压可调由：由：可得：可得：本讲稿第三十九页，共四十五页输出电压可输出电压可调稳压电路调稳压电路W78 C1 C2+UI +U +UO R1R2R3R4(虚短虚短)可产生可产生小于小于 U 的的输出电压输出电压 UO本讲稿第四十页，共四十五页串联式稳压电路的串联式稳压电路的优点优点：结构简单，稳压性能好，技：结构简单，稳压性能好，技术成熟，应用广泛。术成熟，应用广泛。缺点：缺点：它的调整管工作在线性放大状态，功耗大，它的调整管工作在线性放大状态，功耗大，输出效率低，只有输出效率低，只有2040；输出电压总是小于；输出电压总是小于输入电压，两者极性也只能是相同的。输入电压，两者极性也只能是相同的。7.开关型稳压电路简介开关型稳压电路简介 为了提高效率，让调整管工作在开关（饱和、为了提高效率，让调整管工作在开关（饱和、截止）状态截止）状态开关型稳压电路开关型稳压电路 本讲稿第四十一页，共四十五页一、一、串联型开关稳压电路串联型开关稳压电路开关稳压电源的基本工作原理开关稳压电源的基本工作原理调整管调整管取样取样电路电路开关调整管控制开关调整管控制组成框图组成框图滤波滤波+UI+Uo RLT1AC基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定频率固定的三角波的三角波误差放大误差放大续流续流本讲稿第四十二页，共四十五页工作波形工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式脉宽调制式(PWM)当当S为高电平为高电平时，时，T饱和。饱和。uEU I。电感。电感L储储存能量。二极管存能量。二极管D反向截止。反向截止。当当S为低电平时，为低电平时，T截止。截止。iE0。L产产生反电势，并通过生反电势，并通过RL、D构成的回路构成的回路释放能量。由于反释放能量。由于反电势的存在，电势的存在，D处处于导通状态。于导通状态。uE0。本讲稿第四十三页，共四十五页BJT的工作周期的工作周期T为：为：占空比为：占空比为：则输出电压的平均值为：则输出电压的平均值为：即：即：稳压原理：稳压原理：UoqUoUAUF本讲稿第四十四页，共四十五页1整流电路（利用二极管的单向导电性）整流电路（利用二极管的单向导电性）半波整流：半波整流：UL=0.45U2 全波整流：全波整流：UL=0.8U2 桥式整流：桥式整流：UL=0.8U22滤波电路滤波电路 电容滤波（桥式整流）：电容滤波（桥式整流）：UL=1.2U2 电感滤波：电感滤波：UL=0.8U23稳压电路稳压电路 稳压管稳压电路：稳压管稳压电路：UO=UZ 串联式稳压电路：串联式稳压电路：（1）电路结构及工作原理（四个组成部分、稳压过程）电路结构及工作原理（四个组成部分、稳压过程）（2）输出电压调节范围）输出电压调节范围4集成稳压器集成稳压器 三端固定式集成稳压器（三端固定式集成稳压器（W7800、W7800）及其使用）及其使用 三端可调式集成稳压器三端可调式集成稳压器5 开关式稳压器开关式稳压器本章小结本章小结本讲稿第四十五页，共四十五页