模拟电子技术基础章直流稳压电源PPT学习教案.pptx

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1、会计学1模拟电子模拟电子(dinz)技术基础技术基础 章直流稳压电源章直流稳压电源第一页，共53页。第十章第十章 直流稳压电源直流稳压电源整流整流(zhngli)(zhngli)电路电路滤波电路滤波电路稳压稳压(wn y)(wn y)电路电路第1页/共53页第二页，共53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(diny)u1变为合适的交流变为合适的交流电压电压(diny)u2。整流整流(zhngli)电路电路: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(dinl):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u

2、4。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。10.1直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用整整 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u1u2u3u4uo第2页/共53页第三页，共53页。10.2 整流整流(zhngli)电路电路1.单相单相(dn xin)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(jizh),uL=0u2 0 时时:u20时时:整流电路的分析方法及其基本参

3、数整流电路的分析方法及其基本参数u2uLuD t 2 3 4 0第3页/共53页第四页，共53页。主要参数：主要参数：2。输出。输出(shch)电流平电流平均值均值Io：1。单相半波整流电路。单相半波整流电路(dinl)输出电压平输出电压平均值均值第4页/共53页第五页，共53页。脉动系数脉动系数S：整流输出整流输出(shch)电压的基波峰值与输出电压的基波峰值与输出(shch)电压平均值之比。电压平均值之比。单相单相(dn xin)半波整半波整流电路流电路查电路(dinl)书的傅利叶级数的基波第5页/共53页第六页，共53页。二、二极管的选择二、二极管的选择(xunz)二极管承受二极管承受(

4、chngshu)的最高反向电压：的最高反向电压：二极管的正向平均二极管的正向平均(pngjn)电流：电流：二极管的选择：二极管的选择：第6页/共53页第七页，共53页。单相单相(dn xin)半波整流电路优半波整流电路优缺点：缺点：单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只利用了交流(jioli)电压的半个周期，所以输出电压低，交流(jioli)分量大（即脉动大），效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小、对脉动要求不高的场合。第7页/共53页第八页，共53页。例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V，负载电阻为负载电阻为100

5、，试问：，试问：（1）负载电阻上的电压平均值和电流）负载电阻上的电压平均值和电流(dinli)平均值各为多少。平均值各为多少。（2）电网电压波动范围是）电网电压波动范围是10%，二极管承受的最大，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流反向电压和流过的最大电流(dinli)平均值各为多少？平均值各为多少？2。二极管承受。二极管承受(chngshu)的最高反向电压：的最高反向电压：二极二极(r j)流过的最大平均电流：流过的最大平均电流：解：解：1。负载上电压平均值：。负载上电压平均值：负载上电流平均值：负载上电流平均值：第8页/共53页第九页，共53页。全波整流全波整流(zhngli)电路电路

6、 U2Uo输出输出(shch)电流平均值电流平均值IL（AV）二极管的平均二极管的平均(pngjn)电流电流ID（AV）输出电压平均值输出电压平均值UO（AV）所承受的最大反向电压所承受的最大反向电压UR第9页/共53页第十页，共53页。单相桥式整流单相桥式整流(zhngli)电电路路一、组成一、组成(z chn)：由四个二极管组成：由四个二极管组成(z chn)桥路桥路第10页/共53页第十一页，共53页。习惯习惯(xgun)画画法法简化简化(jinhu)画画法法第11页/共53页第十二页，共53页。集成集成(j chn)硅整流桥：硅整流桥：u2uL+-+第12页/共53页第十三页，共53页

7、。u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通，导通，D1、D3截止截止(jizh)u2正半周时正半周时:D1、D3导通，导通，D2、D4截止截止(jizh)二、工作二、工作(gngzu)原理：原理：第13页/共53页第十四页，共53页。三、输出电压三、输出电压(diny)平均值和输出电流平均值和输出电流平均值平均值第14页/共53页第十五页，共53页。四、二极管的选择四、二极管的选择(xunz)二极管承受的最高反向二极管承受的最高反向(fn xin)电压：电压：二极管的正向平均二极管的正向平均(pngjn)电流：电流：二极管的选择：二极管的选择：第15页/共53页第十六页，共53页。n n优点：

8、优点：n n 在相同的变压器副边电压下，对二极管的在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、脉动小。应用广泛。高、脉动小。应用广泛。n n缺点：缺点：n n 二极管数量，损耗二极管数量，损耗(snho)较大。较大。第16页/共53页第十七页，共53页。利用桥式整流电路实现利用桥式整流电路实现(shxin)正、正、负电源负电源u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通，导通，D1、D3截止截止(jizh)u2正半周时正半周时:D1、D3导通，导通，D2、D4截止截止(jizh)第17页/共53页第十八页，共53页。例题：如图所示

9、，已知变压器副边电压有效值为例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V，负载电阻为负载电阻为100，试问：，试问：（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。（2）电网电压波动）电网电压波动(bdng)范围是范围是10%，二极管承受的最，二极管承受的最大大整流平均电压和最高反向工作电压至少为多少？整流平均电压和最高反向工作电压至少为多少？2。二极管承受。二极管承受(chngshu)的最高反的最高反向电压：向电压：二极管流过的最大整流二极管流过的最大整流(zhngli)平均电流：平均电流：解：解：1。负载上电压平均值：。负载上电压平均值：

10、负载上电流平均值：负载上电流平均值：第18页/共53页第十九页，共53页。10.7 电路电路(dinl)如图所示，变压器副边电压有效值如图所示，变压器副边电压有效值U2150V，U2220V。试问：。试问：（1）输出）输出(shch)电压平均值电压平均值UO1（AV）和）和UO2（AV）各为多少？）各为多少？（2）各二极管承受的最大反向电压为多少？）各二极管承受的最大反向电压为多少？解：（解：（1）两路输出）两路输出(shch)电压分别为电压分别为 UO10.45（U21U22）31.5V UO20.9U2218V D2、D3的最大反向电压的最大反向电压 （2）D1的最大反向电压的最大反向电压

11、第19页/共53页第二十页，共53页。10.8 电路图所示电路图所示,求：（求：（1）分别标出）分别标出uO1和和uO2对地的极性对地的极性（2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流？分别是半波整流还是全波整流？（3）当）当U21U2220V时，时，UO1（AV）和）和UO2（AV）各为多少）各为多少(dusho)？(4）当）当U2118V，U2222V时，画出时，画出uO1、uO2的波形；的波形；并求出并求出UO1（AV）和）和UO2（AV）各为多少）各为多少(dusho)？(3)UO1（AV）UO2（AV）0.9U210.9U2218V （4）UO1（AV）UO2（AV）0.45U21

12、0.45U2218V 解：解：（1）均为上）均为上“”、下、下“”。（2）均为全波整流）均为全波整流(zhngli)。作业作业(zuy)：10.5-10.8第20页/共53页第二十一页，共53页。10.3.1电容滤波电容滤波(lb)电路电路10.3滤波滤波(lb)电电路路u2 uC时：二极管导通，时：二极管导通，C充电充电(chng din)u2 uC时：二极管截止，时：二极管截止，C放电放电工作原理工作原理:利用电容的利用电容的充放电充放电,使输出电压平滑使输出电压平滑.cd段段,D1,D3截止截止.滤波效果滤波效果:输出电压变得平滑输出电压变得平滑,且输出值提高且输出值提高.取决于放电时间

13、，愈大，取决于放电时间，愈大，输出电压愈平滑，平均值愈大输出电压愈平滑，平均值愈大组成组成:在桥式整流电路与负载间并联电容在桥式整流电路与负载间并联电容ab.bc段段,D1,D3导通导通;第21页/共53页第二十二页，共53页。RLC不同时不同时(tngsh)的的uO的波形的波形第22页/共53页第二十三页，共53页。近似近似(jn s)估算估算:U（）（）=1.2U2一般一般(ybn)取：取：(T:电源电压电源电压(diny)的周期的周期)主要参数：主要参数：输出电压平均值输出电压平均值脉动系数脉动系数 为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，

14、应选择滤波电容的容量满足容的容量满足RLC=（35）T2的条件。的条件。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为10，电容的耐压值应大于电容的耐压值应大于 1.1 2U2。在半波整流电路中，为获得。在半波整流电路中，为获得较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。第23页/共53页第二十四页，共53页。二极管的导通角二极管的导通角二极管的导通角二极管的导通角每只二极管的导通角小于每只二极管的导通角小于每只二极管的导通角小于每只二极管的导通角小于 整流管导电时间越短整流管导电时间越短整流管导电时间越短整流管导电时间

15、越短 冲激电流越大冲激电流越大冲激电流越大冲激电流越大 选用大容量的整流管，选用大容量的整流管，选用大容量的整流管，选用大容量的整流管，一般最大整流平均一般最大整流平均一般最大整流平均一般最大整流平均(pngjn)(pngjn)电流大于负载电流的倍电流大于负载电流的倍电流大于负载电流的倍电流大于负载电流的倍第24页/共53页第二十五页，共53页。解：解：因为因为(yn wi)：U（）（）=1.2U2实际可选取实际可选取(xunq)容量容量的电容作滤波电容的电容作滤波电容第25页/共53页第二十六页，共53页。倍压整流倍压整流倍压整流倍压整流(zhngli)(zhngli)(zhngli)(zh

16、ngli)电路电路电路电路分析时的两个要点分析时的两个要点(yodin)：设：设负载开路，负载开路，电路进入稳电路进入稳态。态。u2负半周，负半周，u2加加C1上电压上电压(diny)对对C2充电：充电：PD2C2A，最终，最终u2正半周正半周C1充电：充电：AD1C1B，最终，最终P二倍压整流电路二倍压整流电路第26页/共53页第二十七页，共53页。倍压整流倍压整流(zhngli)电路电路多倍压整流多倍压整流(zhngli)电路电路+从不同端点从不同端点(dun din)可引出所需的多倍压直流输出。可引出所需的多倍压直流输出。第27页/共53页第二十八页，共53页。电感滤波电感滤波(lb)电

17、路电路组成组成(z chn):在桥式整流电路与负载间串联电感在桥式整流电路与负载间串联电感L。输出输出(shch)电压平均值电压平均值:UO(AV)=0.9U2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，在输出端得到比较平滑的直流电压。因此，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上上优点优点:输出电压平滑输出电压平滑,脉动小脉动小,导通角接近导通角接近,二极管寿命增长二极管寿命增长.第28页/共53页第二十九页，共53页。复式滤波复式滤波(lb)电路电路

18、为进一步改善滤波特性为进一步改善滤波特性(txng)，可将上述滤波电路组，可将上述滤波电路组合起来使用。合起来使用。第29页/共53页第三十页，共53页。各种滤波电路各种滤波电路(dinl)性能的比较性能的比较第30页/共53页第三十一页，共53页。10.4 稳压稳压(wn y)管稳压管稳压(wn y)电路电路引入引入:整流滤波电路输出电压整流滤波电路输出电压(diny)会随着电网电压会随着电网电压(diny)的波动而波动的波动而波动,随着负载电阻的变化而变化随着负载电阻的变化而变化,则采取稳压措施则采取稳压措施.限流电阻限流电阻(dinz)R10.4.1稳压电路的组成稳压电路的组成第31页/

19、共53页第三十二页，共53页。(1)(1)当输入电网当输入电网(dinwng)(dinwng)电电压变化时压变化时UiUZUoUoURIRIDZ(2)(2)当负载当负载(fzi)(fzi)变化时变化时RL变化变化(binhu)UoURUoIDZIR10.4.2 工作原理工作原理电网电压变化时电网电压变化时,通过限流电阻通过限流电阻R上电压变化来抵消上电压变化来抵消UI的变化，使的变化，使UO不变。不变。负载变化时负载变化时,通过限流电阻通过限流电阻R上电压不变，即上电压不变，即IDZ变化变化IL变化，使变化，使UO不变。不变。第32页/共53页第三十三页，共53页。10.4.3 稳压稳压(wn

20、 y)电路的性能指电路的性能指标标常用以下常用以下(yxi)参数来说明稳压电源的质量：参数来说明稳压电源的质量：1、稳稳压压系系数数：输输出出电电压压(diny)相相对对变变化化量量与与输输入入电电压压(diny)相相对对变变化化量之比量之比稳压管稳压电路的交流等效电路稳压管稳压电路的交流等效电路Sr表明电网电压波动的影响。表明电网电压波动的影响。其值越小，输出电压变化越小。其值越小，输出电压变化越小。第33页/共53页第三十四页，共53页。2、输出电阻、输出电阻RO表明负载电阻对稳压性能的影响。表明负载电阻对稳压性能的影响。其值越小，输出电压其值越小，输出电压(diny)变化越小。变化越小。

21、稳压管稳压电路稳压管稳压电路(dinl)的交流等效的交流等效电路电路(dinl)第34页/共53页第三十五页，共53页。10.4.4 电路参数电路参数(cnsh)的选择的选择1.稳压电路输入稳压电路输入(shr)电压的选择电压的选择:2.稳压管的选择稳压管的选择(xunz):3.限流电阻的选择限流电阻的选择:所以：所以：设计时用到第35页/共53页第三十六页，共53页。限流电阻限流电阻(dinz)的的计算计算（1 1）当当输输入入电电压压最最小小，负负载载(fzi)(fzi)电电流流最最大大时时，流流过过稳稳压压二二极极管的电流最小。由此可计算出稳压电阻的最大值。即管的电流最小。由此可计算出稳

22、压电阻的最大值。即第36页/共53页第三十七页，共53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IZIZ不不应应超超过过IZmaxIZmax，由由此此可可计计算算(j(j sun)sun)出出稳稳压压电电阻阻的的最最小值。即小值。即 所以：所以：第37页/共53页第三十八页，共53页。在允许范围内在允许范围内,R的值应当偏大些的值应当偏大些.当其余参数确定的情况下当其余参数确定的情况下,R愈大愈大,稳压系数稳压系数(xsh)愈小愈小,输出电阻愈接近输出电阻愈接近rZ例题例题(lt):电路如图电路如图,已知

23、已知UI=15V,负载电流为负载电流为1020m，稳压管的稳定电压，稳压管的稳定电压，最小稳定电流最小稳定电流m，最大稳定电流，最大稳定电流m动态电阻为动态电阻为(1)求解的取值范围求解的取值范围.(2)若若R=250,则稳压系数和输出电阻各为多少则稳压系数和输出电阻各为多少?第38页/共53页第三十九页，共53页。例题例题:电路如图电路如图,已知已知UI=1V,电网电压允许波动范围电网电压允许波动范围，稳压管的稳定电压，最小稳定电流稳压管的稳定电压，最小稳定电流m，最大稳定电流最大稳定电流3m负载电阻为负载电阻为(1)求解求解(qi ji)的取值范围的取值范围.(2)设滤波电容足够大，变压器

24、副边电压有效值为多少设滤波电容足够大，变压器副边电压有效值为多少?很小很小第39页/共53页第四十页，共53页。.串联型稳压串联型稳压(wn y)(wn y)电路电路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）带负载(fzi)(fzi)能力差（能力差（2 2）输出电压不可调）输出电压不可调1。稳压电路输出电流较小，采用晶体管的。稳压电路输出电流较小，采用晶体管的 电流放大作用增加负载电流放大作用增加负载(fzi)电流。电流。2。输出电压稳定性不强，引入深度电压负反馈。输出电压稳定性不强，引入深度电压负反馈。3。输出电压不可调，改变反馈刚才参数调整输出电压。输出电压不可调，改变

25、反馈刚才参数调整输出电压。改进方式：改进方式：第40页/共53页第四十一页，共53页。一、基本调整管电路一、基本调整管电路为为了了(wi(wi le)le)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输出器极输出器习惯习惯(xgun)画法画法第41页/共53页第四十二页，共53页。UUoUo当电网电压或负载当电网电压或负载(fzi)变化时：变化时：则晶体管的调节作用使输出则晶体管的调节作用使输出(shch)电压稳定，称其为调整管。电压稳定，称其为调整管。调整管起调整作用的条件：调整管起调整作用的条件：负载电流负载电流(dinli)的范围：的范围：稳定性不强稳定性不强串联型稳压电

26、路串联型稳压电路T处于放大区第42页/共53页第四十三页，共53页。二、具有放大环节的串联型稳压电路二、具有放大环节的串联型稳压电路使输出电压可调使输出电压可调在在射射极极输输出出器器前前加加一一带带(ydi)(ydi)有有深深度度负负反反馈馈的放大器。的放大器。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组成组成(z chn)：四部分调整管、比较放大、取样电路和基准电压电路：四部分调整管、比较放大、取样电路和基准电压电路第43页/共53页第四十四页，共53页。输出输出(shch)电压可调范围：电压可调范围：调整调整(tiozhng)管的管的选择：选择：例题(lt)实际选用时，不但

27、要考虑一定的余量，还应按手册上的规定采取散热措施。10.5.2第44页/共53页第四十五页，共53页。第45页/共53页第四十六页，共53页。常用常用(chn yn)(chn yn)的集成三端稳压器的外形的集成三端稳压器的外形及类型及类型类型类型(lixng)：W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V1端端:输入输入(shr

28、)端端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端123性能稳定、价格低廉而得到广泛的应用。性能稳定、价格低廉而得到广泛的应用。第46页/共53页第四十七页，共53页。第47页/共53页第四十八页，共53页。输出输出(shch)正负电压正负电压第48页/共53页第四十九页，共53页。Wll7Wll7为可调式正压输出三端稳压器。为可调式正压输出三端稳压器。原理原理(yunl(yunl)框图框图可调式负压可调式负压(f y)输出三端稳压器输出三端稳压器 型号分别是型号分别是137、237和和337，电流也分电流也分1.5A、0.5A、0.1A。第49页/共53页第五十页，共53页。第50页/共53页第五十一页，共53页。典型典型(dinxng)应用电路应用电路第51页/共53页第五十二页，共53页。六、电路六、电路(dinl)如图所示。合理连线，构成如图所示。合理连线，构成5V的直流电源。的直流电源。10.12第52页/共53页第五十三页，共53页。