沈连丰模电助学A直流稳压电源.pptx

《沈连丰模电助学A直流稳压电源.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沈连丰模电助学A直流稳压电源.pptx（53页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo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u1u2u3u4uo第1页/共53页9.1 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，uL=u2二极管截止,uL=0+io+u2 0 时:u20时:一一.单相整流电路单相整流

2、电路u2uLuD t 2 3 4 0第2页/共53页主要参数：IL=UL/RL=0.45 u2/RL uL 2 0 t（2）输出电流平均值Io：IL（1）输出电压平均值UL：第3页/共53页（3）流过二极管的平均电流：uD 2 0 tURMID =ILURM=22u（4）二极管承受的最高反向电压：IL 第4页/共53页2.全波整流电路全波整流电路+原理：+变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当u2正半周时，D1导通，D2截止。当u2负半周时，D2导通，D1截止。第5页/共53页全波整流电压波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2第6页/共53页uL 2 0 tIL=UL/RL=0.

3、9 u2/RL 主要参数：（2）输出电流平均值IL：（1）输出电压平均值UL：IL第7页/共53页uD 2 0 t（3）流过二极管的平均电流：ID =IL/2（4）二极管承受的最高反向电压：第8页/共53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第9页/共53页-+u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通，D1、D3截止截止u2uL第10页/共53页输出电压平均值：UL=0.9u2输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9 u2/RL 流过二极管的

4、平均电流：ID=IL/2u2uL（3）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第11页/共53页脉动系数1:用傅氏级数对桥式整流的输出 uL 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第12页/共53页集成硅整流桥：u2uL+-+第13页/共53页1.电容滤波电容滤波二、滤波电路二、滤波电路第14页/共53页（1）空载（RL=）时：u2tuLtuc=uLu2 uC时：二极管导通，C充电u2 uC时：二极管截止，C放电。由于RL=，无放电回路，所以uC保持。第15页/共53页（2）接入RL（且RLC较大）时u2tiDtu2

5、 uC时：二极管导通，C充电u2 uC时：二极管截止，C放电。二极管中二极管中的电流的电流uc=uL第16页/共53页近似估算:UL=1.2U2(b)流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大电容滤波电路的特点：(a)UL与RLC的 关系：RLC 愈大 C放电愈慢 UL(平均值)愈大RLC 较大一般取：(T:电源电压的周期)u2tiDtuc=uL第17页/共53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:UL=0.9U2对谐波分量:f 越高，XL 越大,电压大部分降在电感上。因此，在输出端

6、得到比较平滑的直流电压。对直流分量:XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上第18页/共53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为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。起来使用。LC滤波电路滤波电路RC型滤波电路型滤波电路第19页/共53页9.2 串联式稳压电路串联式稳压电路稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流整流滤波滤波有波纹的直流电压稳压稳压直流电压第20页/共53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：1、稳压系数2、输出电阻3、温度系数输出电压：第21页/共53页二.稳压管稳压电路1.

7、1.稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。第22页/共53页稳压原理：稳压原理：(1)(1)当输入电压变化时UiUZUoUoURIIZ由图知：第23页/共53页(2)(2)当负载电流变化时当负载电流变化时稳压过程：ILUoURUoIZIR第24页/共53页2、限流电阻的计算（1 1）当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时I IZ Z不应小于I IZminZmin，由此可计算出稳压电阻的最大值。即第25页/共53页 （2 2）当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时I IZ Z不应超过I IZma

8、xZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即 所以：第26页/共53页三.串联式稳压电源稳压管稳压电路的缺点：（1 1）带负载能力差（2 2）输出电压不可调改进：（1 1）提高带负载能力在输出端加一射极输出器UO=UZ-0.7V第27页/共53页改进：（2 2）使输出电压可调在射极输出器前加一带有负反馈的放大器。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。第28页/共53页由四部分组成：由四部分组成：基准电压、调整管、取样电路、放大比较环节。1.1.串联型稳压电源的构成串联型稳压电源的构成第29页/共53页2.2.工作原理工作原理（1 1

9、）输入电压变化时实质：实质：电压负反馈UiUfUoUoUo1UCE第30页/共53页（2 2）负载电流变化时ILUo1UoUCEUoUf第31页/共53页3.3.输出电压的计算可见，调节R1或R2可以改变输出电压。用负反馈的理论计算：第32页/共53页举例：分立元件组成的串联式稳压电源第33页/共53页稳压原理UoUB3UBE3=（UB3-UZ）UC3（UB2）Uo当 Ui 增加或输出电流减小使 Uo升高时动画演示第34页/共53页(3)输出电压的调节范围因为：所以：第35页/共53页将参数代入，可将参数代入，可求出输出电压的调节范围。求出输出电压的调节范围。EWB演示稳压电源第36页/共53

10、页9.3 集成串联式稳压电路集成串联式稳压电路一一.带隙基准电压源带隙基准电压源电阻R R2 2上的压降：所以，输出的基准压：当 时温度系数为0 0。特点：温度特性好。第37页/共53页二.三端固定式集成稳压器 调整管过压保护过热保护启动电路取样电路基准电压源过流保护放大比较环节第38页/共53页电路组成及工作原理：电路组成及工作原理：1.启动电路启动电路 由R 4、D Z1、T 12、T 13、R 5、R 6、R 7和R 18组成。上电后，R 4、D Z1先导通，使得T12和T13导通，随后T8和T9也导通，整个电路进入正常工作状态。这时R 1上压降增加，使T13截止状态，切断了输入回路与基

11、准源之间的联系。2.基准电压源基准电压源由T1T7管和电阻R1R3组成的带隙基准电压源。根据前面对带隙基准电压源的分析可知：T7管的集电极电位：因此，有：整理可得：第39页/共53页3.放大比较环节：放大比较环节：由T3和T4管组成的复合管构成，电流源T9作它的有源负载。T3和T4管既是基准电压电路的一部分，又是比较放大器的放大管。取样电压UF叠加在基准电压上。输出电压：4.调整环节：调整环节：由T16和T17组成的复合管，是整个电路的调整管。其集电极接整流滤波电路的输出，其发射极通过R 11接负载电阻R L，可以输出较大的电流。5.保护电路：保护电路：过流保护电路由R11和T15组成。调整管

12、安全区保护电路由R13，DZ2和T15组成。过热保护电路由DZ1、R7和T14组成。当芯片内部的温度超过允许的最大值时，R7的压降也增大，而U BE14却减小，使得T14管导通。其集电极电流IC14使得T16管的基极电流分流，从而限制了T16和T17管的电流，芯片功耗也会随之降低，起到过热保护的作用。第40页/共53页 常用的集成三端稳压器的外形及类型常用的集成三端稳压器的外形及类型类型：类型：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 W

13、7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V1端:输入端2端:公共端3端:输出端123第41页/共53页1.基本使用方法基本使用方法+20V+15V注意：输入电压Ui一般应比输出电压端Uo高3V以上。二.三端固定式集成稳压器的使用 C1、C2的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。第42页/共53页2.输出正负电压第43页/共53页3.输出电压可调由：可得：第44页/共53页 4.4.扩大输出电流 T 1是扩大输出电流的大功率BJT，T 2管是T1的保护管。当输出电流较小，R 2上的压降也较小，T1、T2管都不

14、导通。IO=I 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，T 1导通。I O=I+IC1 第45页/共53页1.三端可调式稳压器W117的内部结构：三.三端可调式集成稳压器 电阻R 1和R 2为外接电阻，忽略基准源电流，则有：第46页/共53页电容C 1：防止自激。电容C 2：减小电阻R 2上的电压波动。D1、D2：保护二极管。三.W117的基本应用电路 第47页/共53页串联式稳压电路的优点：结构简单，稳压性能好，技术成熟，应用广泛。缺点：它的调整管工作在线性放大状态，功耗大，输出效率低，只有2040；输出电压总是小于输入电压，两者极性也只能是相同的。9.4 集成开关式稳压

15、电路 为了提高效率，让调整管工作在开关（饱和、截止）状态开关式稳压电路 第48页/共53页T开关管；LC滤波环节；D续流二极管，R1、R 2取样电阻；误差放大器、电压比较器、三角波发生器和基准电源组成开关管的脉宽调制控制环节。1.脉宽调制式开关稳压电路结构 第49页/共53页 当S为高电平时，T饱和。uEU I。电感L储存能量。二极管D反向截止。2.工作原理uA uT uStuEUIttiLtuouSuAuT-UDILUot1t2t3T1T2 当S为低电平时，T截止。iE0。L产生反电势，并通过RL、D构成的回路释放能量。由于反电势的存在，D处于导通状态。uE0。第50页/共53页BJT的工作

16、周期T为：占空比为：则输出电压的平均值为：即：稳压原理：UoqUoUAUFEWB演示开关式稳压电源第51页/共53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=0.9U2 桥式整流：桥式整流：UL=0.9U22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=0.9U23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、W7900）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第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页