直流电源简化.ppt

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1、理论、实践、硬件、软件理论、实践、硬件、软件n没有理论，就没有翅膀，无法腾飞没有理论，就没有翅膀，无法腾飞n没有动手，就没有双脚，无法落地没有动手，就没有双脚，无法落地n稳压源是硬件制作的开端；放大电路是茶亭里稳压源是硬件制作的开端；放大电路是茶亭里n流水灯是编程练习的起步；键显处理是分水岭流水灯是编程练习的起步；键显处理是分水岭 10.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路 10.2 稳压电路稳压电路引言引言 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 滤波滤波电路电路 第十章第十章 直流电源直流电源 1、熟悉单相整流电路和电容滤波电路的工作原理、熟悉单相整流电路和电容滤波电路的工作原理 第十章第十

2、章 直流电源直流电源2、掌握集成三端稳压器应用电路、掌握集成三端稳压器应用电路基本要求基本要求直流稳压电源的作用直流稳压电源的作用 将将交交流流电电网网电电压压转转换换为为直直流流，为为放放大大电电路路提提供供直直流流工作电源。工作电源。组成组成变压器：变压器：整流：整流：滤波：滤波：稳压：稳压：降压降压滤除脉动滤除脉动交流变脉动直流交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力整整 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引言引言10.

3、1.1 单相整流电路单相整流电路10.1 整流与滤波电路整流与滤波电路10.1.2 滤波电路滤波电路10.1.1 单相整流电路单相整流电路交流电压交流电压转变为转变为单向脉动的电压单向脉动的电压。一、整流电路的任务：一、整流电路的任务：u二、技术指标：二、技术指标：1 1 衡量整流工作性能的参数衡量整流工作性能的参数输出电压平均值输出电压平均值V VO O（AVAV）-反映整流电路将反映整流电路将交流电压交流电压 转换为直流电压的能力转换为直流电压的能力。脉动系数脉动系数S-S-反映整流反映整流输出电压中交流成分的大输出电压中交流成分的大 小小，用来衡量整流电路输出平滑程度。，用来衡量整流电路

4、输出平滑程度。S=VS=VOrOr/V/VO O（AV)AV)谐波电压谐波电压总有效值总有效值直流电压直流电压u利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性2 2 选择整流二极管所需参数：选择整流二极管所需参数：流过管子正向平均电流值流过管子正向平均电流值ID D（AVAV）-IF F管子所承受最大反向电压管子所承受最大反向电压VRM RM -VBRBR三、三、单相整流电路：单相整流电路：1 1 单相半波整流电路单相半波整流电路2 2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路等效电路等效电路+-+1.半波整流电路半波整流电路二极管导通，忽略二二极管导通，忽略二极管正向压降，极管正向压降，uo=u2u1

5、u2aTbDRLuo为分析简单起见，把为分析简单起见，把二极管当作理想元件二极管当作理想元件处理，即处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管截止二极管截止,uo=0+io+u2 0 时时:u20时时:三三.单相整流电路单相整流电路2.桥式整流电路桥式整流电路u1u2TD3D2D1D4RLuo1）电路组成：由四个二极管组成桥路）电路组成：由四个二极管组成桥路RLD1D3D2D4u2uou2uo+u1u2TD3D2D1D4RLuou u2 2正半周时电流通路正半周时电流通路D1、D4导通，导通，D2、D3截止截止+2.桥式整流电路桥式整

6、流电路2）工作原理）工作原理-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu u2 2负半周时电流通路负半周时电流通路D2、D3 导通，导通，D1、D4截止截止-+2.桥式整流电路桥式整流电路2）工作原理）工作原理ui2.桥式整流电路桥式整流电路3）工作波形）工作波形2.桥式整流电路桥式整流电路4）指标计算指标计算脉动系数脉动系数平均整流电流平均整流电流最大反向电压最大反向电压视频视频10.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路 滤波滤波电路电路1、概述、概述 利用利用储能元件储能元件电容两端的电压电容两端的电压(或通过电或通过电感中的电流感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性（电抗元件的储电抗元

7、件的储能作用能作用）,滤掉整流电路输出电压中的交流成滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。形的目的。几种滤波电路几种滤波电路 滤波滤波电路电路（a）电容滤波电路）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒）电感电容滤波电路（倒L型）型）（c）型滤波电路型滤波电路1、概述、概述以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。电路如图所示。桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+2、原理、原理au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+

8、1）RL未接入未接入u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电路整流电路为电容充为电容充电电充电结束充电结束没有电容没有电容时整流的时整流的输出波形输出波形u2tuotau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+2）RL接入时接入时整流输出电压整流输出电压 电容电压时，电容电压时，二极管二极管D1、D3导通，导通，电容被充电电容被充电有电容时有电容时整流的输整流的输出波形出波形3、电容滤波电路的特点、电容滤波电路的特点(1)输出电压输出电压 Uo与放电时间常数与放电时间常数 RLC 有关。有关。RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 纹波减小纹波减小V o愈大愈大一般取一

9、般取(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2。Uot(2)流过二极管瞬时电流很大。流过二极管瞬时电流很大。RLC 越大越大 Uo越高越高 负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大;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故一般选管时，取故一般选管时，取Uot视频视频常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)以下主要讨以下主要讨论线性串联论线性串联式稳压电路式稳压电路稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路电路电路最简单最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只提供基准电压，提

10、供基准电压，不作为电源使不作为电源使用用（自学）（自学）。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做介这里不做介绍。绍。10.2 稳压电路稳压电路一、一、硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 利利用用稳稳压压二二极极管管的的反向击穿特性。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。硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路二、二、三端三端集成稳压器集成稳压器随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有

11、用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电等优点。最简单的集成稳压电源源只有输入，输出和公共引出端只有输入，输出和公共引出端，故称之为，故称之为集成三集成三端稳压器端稳压器。本节主要介绍常用的本节主要介绍常用的W7800(W7900)系列系列三端三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。电路内部附有电路内部附有短路和过热短路和过热保护环节。保护环节。1.外形及引脚功能外形及引脚功能W78XX系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端

12、W79XXW79XX系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端塑料封装塑料封装塑料封装塑料封装输出正电压输出正电压输出负电压输出负电压注：注：型号后型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值输出额定电压值有如下系列输出额定电压值有如下系列:5V、9V、12V、15V、18V、24V等等。固定集成三端稳压器：固定集成三端稳压器：2、集成三端稳压器分类：、集成三端稳压器分类：三端集成三端集成稳压器稳压器固定式（固定式（78正电压正电压系列、系列、79负电压负电压系列）系列）可调式（可调式（CW317正电压、正电压、CW337负电压）负电压）CW217 C

13、W117 CW237 CW137 CW78LXX 输出电流最大为输出电流最大为150mACW78MXX 输出电流最大为输出电流最大为500mACW78XX 输出电流最大为输出电流最大为1.5A3.性能特点（性能特点（7800、7900系列）系列）n输出电流超过输出电流超过 1.5 A（加散热器）（加散热器）n不需要外接元件不需要外接元件n内部有过热保护内部有过热保护n内部有过流保护内部有过流保护n调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护n输出电压容差为输出电压容差为 4%输出电压额定值有输出电压额定值有输出电压额定值有输出电压额定值有:（5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V

14、）等）等 。输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。(1)(1)(1)(1)输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路输入与输输入与输输入与输输入与输出之间的出之间的出之间的出之间的电压不得电压不得电压不得电压不得低于低于低于低于3V3V！4.应用电路应用电路CoW7805CiUI+_+_Uo123 0.11 F1 F用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线用来抵消输入端接线较长时的电感效应，较长时的电感效应，较长时的电感效应，较长时的电感效应，防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。防止产生自激振荡。防止产生自激振荡

15、。即用以改善波形。即用以改善波形。即用以改善波形。即用以改善波形。为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。改善负载的瞬态响应。(2)(2)同时输出正、负电压的电路同时输出正、负电压的电路23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151CoCo 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000

16、FU UXXXX:为为为为W78XXW78XX固定输出电压固定输出电压固定输出电压固定输出电压U Uo o=U=UXX XX+U+UZ Z（3 3）提高输出电压的电路）提高输出电压的电路CoW78XXCiUI+_+_Uo123UXXUZRDZ+_+_IO=I2+IC（4 4）提高输出电流的电路）提高输出电流的电路 当当 IO较小时，较小时，UR较小，较小，T截止截止，IC=0。CoW78XXCiUI+_+_Uo123RURICI2IOT+当当当当 I IO O I IOMOM时，时，时，时，U UR R较大，较大，较大，较大，T T导通导通导通导通 ，I IOO=I IOM OM+I+IC C

17、 R 可由功率管可由功率管 T的的UBE和稳压器的和稳压器的IOM确定确定,即即R UBE/IOM。IQR1R2（5）.输出电压可调的稳压电路输出电压可调的稳压电路I1I2可调集成三端稳压器：可调集成三端稳压器：正正CW117-/CW117M-/CW117L电电CW217-/CW217M-CW217L压压CW317-/CW317M-/CW317L负负CW137-/CW137M-/CW137L电电CW237-/CW237M-CW237L压压CW337-/CW337M-/CW337L1为军品级；为军品级；2为工业品级；为工业品级；3为民品级为民品级 应用举例应用举例 1 W117的外加保护电路的外

18、加保护电路 应用举例应用举例2 输出正、负电压的电路输出正、负电压的电路作业：作业：设计一输出电压为设计一输出电压为12V的直流稳压电源。的直流稳压电源。要求：要求：输出电流输出电流1A。画出电路原理图。画出电路原理图。选取有关器件参数。选取有关器件参数。若输出电压能增至若输出电压能增至18V，应对电路作何种改进？，应对电路作何种改进？HOMEHOME1 1 电路如图所示。合理连线，构成电路如图所示。合理连线，构成5V5V的直流电源的直流电源 练习与思考：练习与思考：本章小结本章小结 1 1在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电源的最常在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电

19、源的最常用的方法是由交流电网转换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压等用的方法是由交流电网转换为直流电压。这要通过整流，滤波和稳压等环节来实现。对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、环节来实现。对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换效率高。效率高。2 2利利用用二二极极管管的的单单向向导导电电性性可可以以构构成成整整流流电电路路，将将交交流流电电变变为为脉脉动动直直流流电电。在在整整流流电电路路的的输输出出端端接接上上各各种种滤滤波波电电路路，可可

20、以以大大大大减减小小输输出出电电压压中中的的脉脉动动成成分分。滤滤波波电电路路有有电电容容滤滤波波和和电电感感滤滤波波两两大大类类。使使用用较较多多的的是是电电容滤波电路。容滤波电路。3 3为为了了保保证证直直流流电电源源的的输输出出电电压压不不发发生生波波动动，需需要要在在整整流流滤滤波波电电路路的的后后面面再再接接上上稳稳压压电电路路。最最常常用用的的稳稳压压电电路路是是串串联联式式稳稳压压电电路路。串串联联式式稳稳压压电电路路是是一一种种带带有有负负反反馈馈的的闭闭环环调调节节系系统统。它它的的调调整整管管工工作作在在线线性性放放大大状状态态，通通过过控控制制调调整整管管的的压压降降来来调调整整输输出出电电压压的的大大小小。串串联联式式稳稳压压电电路路早早已已实实现现了了集集成成化化。输输出出电电压压固固定定和和输输出出电电压压可可调调的的集集成成串串联联式式稳稳压压器器已已经大量使用。经大量使用。