秋低频电子线路稳压电路.pptx

2023/2/171上次课3.1电压比较器（续）迟滞比较器3.2 驰张振荡器2.4 有源滤波器第1页/共84页2023/2/172本次课第十章 电源电路10.1直流稳压电源组成框图10.2整流电路10.3滤波电路10.4稳压电路第2页/共84页2023/2/173稳压电源简介直流稳压电源的作用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电子设备供电需要直流稳压电源。第3页/共84页2023/2/174电源的分类根据稳压目标分为两大类：交流稳压器直流稳压器第4页/共84页2023/2/175交流稳压器用以稳定交流电压一般指不间断电源（UPS）第5页/共84页2023/2/176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：电流源（充电器）电压源第6页/共84页2023/2/177电压源根据结构特点和工作方式分为两大类线性电源线性电源开关电源开关电源第7页/共84页2023/2/17810.1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。第8页/共84页2023/2/179（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220V50HZUO第9页/共84页2023/2/1710各单元波形图 图 直流稳压电源框图与波形图第10页/共84页2023/2/1711（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：稳压系数S输出阻抗R0温度系数ST第11页/共84页2023/2/1712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：第12页/共84页2023/2/1713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：第13页/共84页2023/2/1714温度系数STST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为：第14页/共84页2023/2/171510.2 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。第15页/共84页2023/2/1716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第16页/共84页2023/2/1717半波整流电路利用二极管的单向导电性能可实现整流。第17页/共84页2023/2/1718全波整流电路利用两只二极管可实现全波整流。第18页/共84页2023/2/1719桥式整流电路利用四只二极管可实现桥式整流。第19页/共84页2023/2/1720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。第20页/共84页2023/2/172110.3 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第21页/共84页2023/2/1722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？）。第22页/共84页2023/2/1723全波整流电容滤波电路图 全波整流电容滤波电路图第23页/共84页2023/2/1724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。第24页/共84页2023/2/1725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）。第25页/共84页2023/2/1726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第26页/共84页2023/2/1727EWB仿真情况第27页/共84页2023/2/1728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)，第28页/共84页2023/2/1729电路设计分析滤波电容估算值滤波电容的选择要满足下式，即此时，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。第29页/共84页2023/2/1730电路设计分析整流管的选择全波整流时，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 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。第30页/共84页2023/2/1731电感滤波注意电感是和负载是串联关系（考虑为什么？）。第31页/共84页2023/2/1732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。第32页/共84页2023/2/1733电阻电容滤波电阻电容滤波是用电阻代替电感的位置。第33页/共84页2023/2/173410.4 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。第34页/共84页2023/2/1735（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。第35页/共84页2023/2/1736稳压管稳压电路形式IR第36页/共84页2023/2/1737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。第37页/共84页2023/2/1738电路特点主要特点是：电路简单，调整方便。但输出不可调。主要用于IL不大且负载RL变化也不大的场合。第38页/共84页2023/2/1739（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。第39页/共84页2023/2/1740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：第40页/共84页2023/2/1741原理框图调整管误差放大基准部分取样部分Ui U0RL+第41页/共84页2023/2/1742电路形式串联型稳压电源框图第42页/共84页2023/2/1743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，与稳定的基准电压基准电压进行比较后，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。此为电电压串联负反馈调节压串联负反馈调节过程。第43页/共84页2023/2/1744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。第44页/共84页2023/2/1745稳压过程分析UO U-U+不变 UB UE UO -反之亦然第45页/共84页2023/2/1746电路分析第46页/共84页2023/2/1747保护电路限流保护截流保护第47页/共84页2023/2/1748（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。第48页/共84页2023/2/1749三端稳压器的简介和分类按输出方式不同分为两大类固定输出稳压器输出可调稳压器第49页/共84页2023/2/1750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）第50页/共84页2023/2/1751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（117/217/317系列）负输出可调负输出可调三端稳压器（137/237/337系列）第51页/共84页2023/2/1752(a)固定输出78系列按输出电压值分为7档：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。最小输入/输出压差2.5V第52页/共84页2023/2/1753输出电流输出功率输出功率按输出电流输出电流大小分为三类78 输出电流 1.5A78M 输出电流 0.5A78L 输出电流 0.1A第53页/共84页2023/2/1754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0.5A第54页/共84页2023/2/1755(b)固定输出79系列按输出电压值也分为7档，包括：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。最小输入/输出压差2.5V第55页/共84页2023/2/1756输出电流输出功率输出功率 按输出电流输出电流 大小也分为 三类79 输出电流 1.5A79M输出电流 0.5A79L 输出电流 0.1A第56页/共84页2023/2/1757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0.5A第57页/共84页2023/2/1758(c)可调式正电压三端稳压器型号 117/217/317系列输出电压 1.2V 37V 连续可调最小负载电流 10mA输出电流能力与封装类型有关第58页/共84页2023/2/1759管子封装与外观封装型号与外观TO 3(K)20W 1.5ATO 220(T)15W 1.5ATO 202(T)7.5W 0.5ATO 39(H)2W 0.5ATO 92(Z)0.6W 0.1A注意以上所标管脚均为78系列情况。第59页/共84页2023/2/1760(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。第60页/共84页2023/2/1761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、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！第61页/共84页2023/2/176278系列典型接法图(a)第62页/共84页2023/2/176379系列典型接法图(b)和79三端稳压器外形图(c)第63页/共84页2023/2/1764三端稳压器功能的扩展 (a)扩流电路第64页/共84页2023/2/1765三端稳压器功能的扩展 (b)扩压电路第65页/共84页2023/2/1766三端稳压器功能的扩展 (c)输出电压可调电路第66页/共84页2023/2/1767（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。第67页/共84页2023/2/1768（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。第68页/共84页2023/2/1769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。第69页/共84页2023/2/1770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。第70页/共84页2023/2/1771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。第71页/共84页2023/2/1772线性稳压器特点精度高、纹波小；电路结构简单，设计容易。精度高、纹波小；电路结构简单，设计容易。调整管工作在线性放大状态，管压降大，功耗大，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，变压器体积大且重变压器体积大且重。第72页/共84页2023/2/1773开关稳压器特点效率高（一般80%90%）。体积小、重量轻，革除电源变压器。方便、实用。第73页/共84页2023/2/1774开关稳压器分类按 激励方式激励方式 分自激式，它激式。按 调制方式调制方式 分脉宽调制（PWM），脉频调制（PFM），混合型。第74页/共84页2023/2/1775（2）一种开关稳压电源的框图第75页/共84页2023/2/1776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。输出一般为300多伏，该直流作为开关管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“斩波”成交流方波，即DCAC，所谓“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，并经二次整流后（ACDC)，即可得到所需的直流电压。稳压原理基于负反馈。第76页/共84页2023/2/1777工作原理分析如果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。第77页/共84页2023/2/1778脉宽调制器的各点波形第78页/共84页2023/2/1779一个实际的开关稳压电源电路第79页/共84页2023/2/1780下节课预习第八章 功率放大电路第80页/共84页2023/2/1781本节作业10-4，10-5，10-6。第81页/共84页2023/2/1782本节课结束（本节课结束（183）谢谢大家！第82页/共84页2023/2/1783第83页/共84页2023/2/17低频电子线路84感谢您的观看！第84页/共84页