第5章直流稳压电源.ppt

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1、第5章直流稳压电源 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第5章章 直流稳压电源直流稳压电源l熟悉单相整流电路的组成、输出电压熟悉单相整流电路的组成、输出电压和电流的波形、直流电压平均值与交和电流的波形、直流电压平均值与交流电压有效值之间的关系，并能初步流电压有效值之间的关系，并能初步选用整流器件选用整流器件l了解滤波电路的作用，尤其是电容滤了解滤波电路的作用，尤其是电容滤波电路的工作原理波电路的工作原理l了解并联型稳压电路和串联型稳压电了解并联型稳压电

2、路和串联型稳压电路的组成和工作原理路的组成和工作原理l了解集成稳压电源的应用和使用方法了解集成稳压电源的应用和使用方法学习要点学习要点l5.1 整流电路l5.2 滤波电路l5.3 直流稳压电路第第5章章 直流稳压电源直流稳压电源5.1 整流电路整流电路直流稳压电源的组成：直流稳压电源的组成：利利用用具具有有单单向向导导电电性性能能的的整整流流元元件件如如二二极极管管等等，将将交交流流电电转转换换成成单单向向脉脉动动直直流流电电的的电电路路称称为为整整流流电电路路。整整流流电电路路按按输输入入电电源源相相数数可可分分为为单单相相整整流流电电路路和和三三相相整整流流电电路路，按按输输出出波波形形又

3、又可可分分为为半半波波整整流流电电路路和和全全波波整整流流电电路路。目目前前广广泛泛使使用用的的是是桥桥式式整整流流电电路。路。5.1 整流电路整流电路5.1.1 5.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路当u2为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。当u2为负半周时，二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。5.1.2 5.1.2 单

4、相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：aD1RLD3b。u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：bD2RLD4a。5.1.3 5.1.3 三相桥式整流电路三相桥式整流电路三相桥式整流电路三相桥式整流电路0t1期间，c点电位最高，b点电位最低，VD5和VD4导通。负载上的电压uo就是线电压ucb。电流通路为：cVD5RLVD4bt1t2期间，a点电位最高，b点电位仍然最低

5、，VD1和VD4导通，负载电压uo为线电压uab，电流通路为：aVD1RLVD4b同理，在t2t3期间，a点电位最高，c点电位最低，于是二极管VD1和VD6导通，负载电压uo为线电压uac，电流通路为：aVD1RLVD6c依此类推，共阴极连接的3个二极管VD1、VD3、VD5在t1、t3、t5等时刻导通；共阳极连接的3个二极管VD2、VD4、VD6在t2、t4、t6等时刻导通。每个二极管导通1/3周期。5.2 滤波电路滤波电路整整流流电电路路可可以以将将交交流流电电转转换换为为直直流流电电，但但脉脉动动较较大大，在在某某些些应应用用中中如如电电镀镀、蓄蓄电电池池充充电电等等可可直直接接使使用用

6、脉脉动动直直流流电电源源。但但许许多多电电子子设设备备需需要要平平稳稳的的直直流流电电源源。这这种种电电源源中中的的整整流流电电路路后后面面还还需需加加滤滤波波电电路路将将交交流流成成分分滤滤除除，以以得得到到比比较较平平滑滑的的输输出出电电压压。滤滤波波通通常常是是利利用用电电容容或或电电感感的的能能量量存存储储功功能来实现的。能来实现的。5.2.1 5.2.1 电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路电容滤波电路单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。5.2.2 5.2.

7、2 电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。5.2.3 5.2.3 复合滤波电路复合滤波电路复合滤波电路复合滤波电路LC、CLC型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRC型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。5.3 直流稳压电路直流稳压电路将将不不稳稳定定的的直直流流电电压压变变换换成成稳稳定定且且可可调调的的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流电压的电路称为直流稳压

8、电路。直直流流稳稳压压电电路路按按调调整整器器件件的的工工作作状状态态可可分分为为线线性性稳稳压压电电路路和和开开关关稳稳压压电电路路两两大大类类。前前者者使使用用起起来来简简单单易易行行，但但转转换换效效率率低低，体体积积大大；后后者者体体积积小小，转转换换效效率率高高，但但控控制制电电路路较较复复杂杂。随随着着自自关关断断电电力力电电子子器器件件和和电电力力集集成成电电路路的的迅迅速速发发展展，开开关关电电源源已已得到越来越广泛的应用。得到越来越广泛的应用。5.3.1 5.3.1 并联型稳压电路并联型稳压电路并联型稳压电路并联型稳压电路工作原理：输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如

9、Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。5.3.2 5.3.2 串联型稳压电路串联型稳压电路串联型稳压电路串联型稳压电路（1）取样环节。由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。（2）基

10、准电压。由稳压二极管DZ和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。（3）比较放大环节。由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1。（4）调整环节。由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。1 1、电路的组成及各部分的作用、电路的组成及各部分的作用、电路的组成及各部分的作用、电路的组成及各部分的作用2 2、电路工作原理、电路工作原理、电路工作原理、电路工作原理当输入电

11、压Ui或输出电流Io变化引起输出电压Uo增加时，取样电压UF相应增大，使V2管的基极电流IB2和集电极电流IC2随之增加，V2管的集电极电位UC2下降，因此Vl管的基极电流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo下降，使Uo保持基本稳定。同理，当Ui或Io变化使Uo降低时，调整过程相反，UCE1将减小使Uo保持基本不变。从上述调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。3 3、电路的输出电压、电路的输出电压、电路的输出电压、电路的输出电压如UZ=6V，R1=R2=RP=100，则Ra+Rb=R1+R2+RP=300，Rb最大为200，最小为100。由此可知输出电压Uo在91

12、8V范围内连续可调。4 4、采用集成运算放大器的串联型稳压电路、采用集成运算放大器的串联型稳压电路、采用集成运算放大器的串联型稳压电路、采用集成运算放大器的串联型稳压电路其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成运算放大器而不是晶体管。5.3.3 5.3.3 线性集成稳压器线性集成稳压器线性集成稳压器线性集成稳压器集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路，因而具有体积小、使用方便、工作可靠等特点。集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是3端式串联型集成稳压器。3端式是指稳压器仅有输入端、输

13、出端和公共端3个接线端子。如W78和W79系列稳压器。W78系列输出正电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多种，若要获得负输出电压选W79系列即可。例如W7805输出+5 V电压，W7905则输出5 V电压。这类端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达1.52.2A，最高输入电压为35V，最小输入、输出电压差为23V，输出电压变化率为0.10.2。1 1、外形和管脚排列、外形和管脚排列、外形和管脚排列、外形和管脚排列2 2、典型应用电路、典型应用电路、典型应用电路、典型应用电路（1）基本电路。（2）提高输出电压的电路。输出电压Uo=U+UZ（3）扩大输出电流

14、的电路。（4）能同时输出正、负电压的电路。5.3.4 5.3.4 开关稳压电源开关稳压电源开关稳压电源开关稳压电源1 1、开关型稳压电路的特点和分类开关型稳压电路的特点和分类开关型稳压电路的特点和分类开关型稳压电路的特点和分类（1）效率高。（2）体积小、重量轻。（3）对电网电压的要求不高。（4）调整管的控制电路比较复杂。（5）输出电压中纹波和噪声成分较大。特特特特点点点点分分分分类类类类按控制的方式分，有脉冲宽度调制型（PWM）、脉冲频率调制型（PFM）和混合调制型3种。按是否使用工频变压器来分，有低压开关稳压电路和高压开关稳压电路两种。按激励的方式分，有自激式和他激式；按所用开关调整管的种类

15、分，有双极型三极管、MOS场效应管和可控硅开关电路等。2 2开关型稳压电路的组成和工作原理开关型稳压电路的组成和工作原理开关型稳压电路的组成和工作原理开关型稳压电路的组成和工作原理组组组组成成成成工工工工作作作作原原原原理理理理当utuA时，比较器输出高电平，uB=+UOM当utuA时，比较器输出低电平，uB=UOM故调整管V的基极电压uB成为高、低电平交替的脉冲波形。uB为高电平时，调整管饱和导电，此时发射极电流iE流过电感和负载电阻，一方面向负载提供输出电压，同时将能量储存在电感的磁场中。由于三极管V饱和导通，因此其发射极电位uE为：uE=UiUCES上式中Ui为直流输入电压，UCES为三极管的饱和管压降。uE的极性为上正下负，故二极管VD被反向偏置，不能导通，此时二极管不起作用。当uB为低电平时，调整管截止，。但电感具有维持流过电流不变的特性，此时将储存的能量释放出来，在电感上产生的反电势使电流通过负载和二极管继续流通，因此，二极管VD称为续流二极管。此时调整管发射极的电位uE为：uE=UD式中UD为二极管的正向导通电压。可见调整管处于开关工作状态，它的发射极电位uE也是高、低电平交替的脉冲波形。但是，经过LC滤波电路以后，在负载上可以得到比较平滑的输出电压uo。