第十章直流电源.ppt

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1、10.1小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路10.2串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路10.0引言引言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图图10.1.1直流稳压电源的方框图直流稳压电源的方框图电网电网电压电压电源电源变压器变压器整流整流电路电路滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路负负载载整流：整流：将交流变为直流的过程。将交流变为直流的过程。滤波：滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。引言引言引言引言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电电压压，为为放放大大电电路路提提供供直直流流工工

2、作电源。作电源。组成组成各部分功能各部分功能变压器：变压器：整流：整流：滤波：滤波：稳压：稳压：end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10.1小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路10.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路10.1.2 滤波滤波电路电路1.工作原理工作原理10.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性1.工作原理工作原理10.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性工作原理工作原理1.u

3、20时，电流由时，电流由+流出，经流出，经D1、RL、D2流入流入-。2.u20时，电流由时，电流由-流出，经流出，经D3、RL、D4流入流入+。动画动画avi15-1.avi几种常见的硅整流桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+-10.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路3.纹波系数纹波系数2.VL和和IL4.平均整流电流平均整流电流5.最大反向电压最大反向电压滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载RL 并联，并联，或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压RLLRLC滤波：滤波：将脉动的直流电压变为平

4、滑的直流电压将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。10.1.2 滤波滤波电路电路几种滤波电路几种滤波电路10.1.2 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形）形）（c）形滤波电路形滤波电路电容滤波电路电容滤波电路图图10.3.1(a)滤波电路滤波电路滤波电容容量较大，一般采滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。电作用，使输出电压趋于平滑。滤波电路输出电压波形滤波电路输出电压波形(b)理想情况下的波形理想情况下的波形(c)考虑整流电路内阻时的波考虑

5、整流电路内阻时的波形形动画动画avi15-3.avi动画动画avi15-2.avi10.1.2 滤波滤波电路电路常用的电解电容器常用的电解电容器1.思碧思碧SPRAGUE思碧思碧SPRAGUE电容是美国电容是美国生产的著名品牌，大凡生产的著名品牌，大凡DIY发烧友无人不晓。蓝色外壳发烧友无人不晓。蓝色外壳包装黑色油墨印刷，品质优包装黑色油墨印刷，品质优异，性能稳定，而且寿命很异，性能稳定，而且寿命很长。具有自成一派的外观风长。具有自成一派的外观风格，无论如何变更品种，它格，无论如何变更品种，它的封装颜色特征都历久不变。的封装颜色特征都历久不变。很容易从众多的电容中把它很容易从众多的电容中把它区

6、分出来。如果单纯的讲思区分出来。如果单纯的讲思碧碧SPRAGUE如何如何好，如何如何好，也许你会不以为然，如果告也许你会不以为然，如果告诉你象诉你象KRELL，MARKLEVINSON，CELLO等这等这些世界著名品牌，都是选用些世界著名品牌，都是选用的思碧的思碧SPRAGUE作为主滤作为主滤波电容，可见其品质和口碑波电容，可见其品质和口碑绝非浪得虚名。绝非浪得虚名。2.威发威发RIFA瑞典一个具有瑞典一个具有60多年历多年历史的老牌名厂。以空心或史的老牌名厂。以空心或黑体大写字母威发黑体大写字母威发“RIFA”为其商标特征。为其商标特征。威发威发RIFAPEH169系列是系列是其铝质电解电容

7、器里面的其铝质电解电容器里面的高档系列。有意思的是除高档系列。有意思的是除去少数极品器材中偶尔可去少数极品器材中偶尔可以看到威发以看到威发RIFA那乳白色那乳白色的身影外（例如的身影外（例如GRYPHON的的DM-100以及以及REF-1等旗舰功放；等旗舰功放；MARKLEVINSON、CELLO也少有使用），其也少有使用），其他品牌中还真的很少见到。他品牌中还真的很少见到。原因无他，威发原因无他，威发RIFA的价的价格太贵了。格太贵了。3.ROE这是德国生产的品牌，这是德国生产的品牌，跟思碧跟思碧SPRAGUE一样一样同属于欧美器材中的主同属于欧美器材中的主力电容，在很多高档欧力电容，在很多

8、高档欧美器材中都可以找到他美器材中都可以找到他的身影。浅金或深金的的身影。浅金或深金的透明包装是其特征。见透明包装是其特征。见到不少欧美器材在设计到不少欧美器材在设计造型时特意把几棵造型时特意把几棵ROE裸露到外面，给裸露到外面，给人以高贵、典雅、富丽人以高贵、典雅、富丽堂皇的感觉。堂皇的感觉。4.菲力浦菲力浦PHILIPS菲力浦菲力浦PHILIPS公司真是公司真是家大业大，家大业大，涉足的行涉足的行业也多。业也多。电容器业电容器业自然也少自然也少不了他。不了他。5.伊娜伊娜ELNA伊娜伊娜ELNA是日本久负盛名电容是日本久负盛名电容生产商，追溯历史他也有生产商，追溯历史他也有60多年的多年的

9、沧桑了。而研究开发音频专用电容沧桑了。而研究开发音频专用电容也有了也有了25年的历史，可以说是日制年的历史，可以说是日制电容业的老大电容业的老大,而且伊娜而且伊娜ELNA每年每年从总收入中投入从总收入中投入20%研发资金，实研发资金，实力可以一斑。跟欧美一些名牌电容力可以一斑。跟欧美一些名牌电容的外包装所不同的是的外包装所不同的是ELNA喜欢在喜欢在不同型号之间，使用不同的彩色外不同型号之间，使用不同的彩色外壳封装，闪闪发亮刹是好看。伊娜壳封装，闪闪发亮刹是好看。伊娜ELNA的音频专用电解电容也不是的音频专用电解电容也不是等闲之辈，在很多中、高档器材上等闲之辈，在很多中、高档器材上都可以觅见他

10、的影踪。特别是在高都可以觅见他的影踪。特别是在高档日产器材上，几乎是伊娜档日产器材上，几乎是伊娜ELNA音响专用电容的天下，例如音响专用电容的天下，例如DENON的旗舰的旗舰CD、功放，、功放，SONY的顶级的顶级SACD、CD、功放，、功放，MARANTZ、金嗓子的顶班器材金嗓子的顶班器材6.尼尔康尼尔康NICHICON尼尔康尼尔康NICHICON日本最大的电解电日本最大的电解电容供应商之一。容供应商之一。1950年年8月以月以300万万日元起步的日本尼日元起步的日本尼尔康尔康“NICHICON”公司公司,是国际一流品是国际一流品牌的电容器专业制牌的电容器专业制造商。尤其在全球造商。尤其在全

11、球电解电容器电解电容器技技术领域里，一直雄术领域里，一直雄居世界领先地位。居世界领先地位。50多年来的发展多年来的发展,至至今己拥有国内外今己拥有国内外18家制造公司、家制造公司、14家家销售公司销售公司7.松下电解电容松下电解电容日本松下公司大日本松下公司大家都不陌生，他家都不陌生，他生产的电解电容生产的电解电容素质也相当不俗。素质也相当不俗。最近推出的高可最近推出的高可靠的靠的HD系列的系列的SMT型铝电解电型铝电解电容器。可在容器。可在105条件下使条件下使用用5千小时，在千小时，在50条件下预计条件下预计其使用寿命可达其使用寿命可达20年。年。红宝石红宝石RUBYCON一个具有一个具有

12、50年建年建厂历史的日本厂商，厂历史的日本厂商，赫赫有名的赫赫有名的“红宝红宝石石”。八、九十年。八、九十年代在其他欧美名牌代在其他欧美名牌电解电容没有进入电解电容没有进入大陆市场前，曾经大陆市场前，曾经是风靡国内音响界是风靡国内音响界的的“补品补品”电解电电解电容。容。SIC-SAFCOSIC-SAFCO是拥有是拥有84年厂史的法国电容厂，年厂史的法国电容厂，就是著名的特弗龙电容就是著名的特弗龙电容的生产厂。的生产厂。高速，大电流，低自感，高速，大电流，低自感，极低内阻，超长寿命极低内阻，超长寿命,低频下潜好，弹性十足，低频下潜好，弹性十足，音色甜美温暖，声音秀音色甜美温暖，声音秀气气a桥式

13、整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（电容器的充、放电）（电容器的充、放电）RL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电结束充电结束没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形加入滤波电容加入滤波电容时的波形时的波形充电充电放电放电au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuotu2上

14、升，上升，u2大于电容大于电容上的电压上的电压uc，u2对电容充电，对电容充电，uo=uc u2时间常数时间常数=(RL/Rint)Cu2下降，下降，u2小于电容上的电压。小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。二极管承受反向电压而截止。电容电容C通过通过RL放电，放电，uc按指数按指数规律下降，时间常数规律下降，时间常数=RLC放电时间常数放电时间常数 远远大于远远大于充电时间常数充电时间常数，滤波效果取决于放电滤波效果取决于放电，其值愈大，滤波效果愈好。，其值愈大，滤波效果愈好。二、输出电压平均值二、输出电压平均值考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于

15、三、脉动系数三、脉动系数S 约为约为10%20%五五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性、电容滤波电路的输出特性和滤波特性1.输出特性输出特性当当滤波电容选定后，输出电滤波电容选定后，输出电压平均值压平均值UO（AV）和输出电流和输出电流平均值平均值IO（AV）的关系。的关系。2.滤波特性滤波特性脉动系数脉动系数S和输出电流平均和输出电流平均值值IO（AV）的关系。的关系。图图10.3.5a电容滤波电路的输出特性电容滤波电路的输出特性图图10.3.5b电容滤波电路滤波的特性电容滤波电路滤波的特性10.1.2 滤波滤波电路电路电容滤波电路电容滤波电路10.1.2 滤波滤波电路电路电容滤波的特点电容

16、滤波的特点A.二极管的导电角二极管的导电角 ，流流过过二二极极管管的的瞬瞬时时电电流流很大。很大。B.负载直流平均电压负载直流平均电压VL升高升高 d=RLC越大，越大，VL越高越高C.直流电压直流电压VL随负载电流随负载电流增加而减少增加而减少当当 d（3 5）时，时，VL=(1.1 1.2)V210.1.2 滤波滤波电路电路VL随负载电流的变化随负载电流的变化10.1.2 滤波滤波电路电路电感滤波电路电感滤波电路end其它形式的滤波电路其它形式的滤波电路一、电感滤波电路一、电感滤波电路L愈大，滤波效果愈好；愈大，滤波效果愈好；适用于负载电流较大的场合。适用于负载电流较大的场合。二、二、LC

17、滤波电路滤波电路输出直流电压为：输出直流电压为：脉动系数脉动系数S：适用于各种场合。适用于各种场合。图图10.3.8单相桥式电感滤波电路单相桥式电感滤波电路图图10.3.9复式滤波电路复式滤波电路(a)三、三、LC-型滤波电路型滤波电路图图10.3.9复式滤波电路复式滤波电路(b)四、四、RC-型滤波电路型滤波电路图图10.3.9复式滤波电路复式滤波电路(c)适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合bv1C1C2D1D2v2VOa+-+D1导通，导通，D2截止，截止，v v2 2向电容器向电容器C1充电，电压极性为右充电，电压极性为右+左

18、左-，峰值电压可达峰值电压可达D1截止，截止，D2导通，导通，v v2 2+VC1向电容器充电，向电容器充电，电压极性为右电压极性为右+左左-，峰值电压可达，峰值电压可达当当v v2 2处于正半周时处于正半周时当当v v2 2处于负半周时处于负半周时10.1.3.倍压整流电路倍压整流电路1.二倍压整流电路二倍压整流电路2.多倍压整流电路多倍压整流电路适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。图图10.3.7多倍压整流电路多倍压整流电路10.2串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路10.2.1 稳压电源的质量指标稳压电源的质量指标10.2.2串联反馈式

19、稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理10.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器10.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用输出电压输出电压10.2.1 稳压电源质量指标稳压电源质量指标输出电压变化量输出电压变化量输入调整因数输入调整因数电压调整率电压调整率稳压系数稳压系数输出电阻输出电阻温度系数温度系数1.结构结构10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理2.工作原理工作原理输入电压波动输入电压波动负载电流变化负载电流变化输输出出电电压变化压变化电压串联负反馈电压串联负反馈所以

20、输出电压所以输出电压满足深度负反馈，根据满足深度负反馈，根据虚短虚短和和虚断虚断有有(+)(+)(+)(+)电路组成电路组成 (b)(b)常见画法常见画法采样电路采样电路：R R1 1、R R2 2、R R3 3；比较放大电路：比较放大电路：A；基准电压电路：由基准电压电路：由R R、VDVDZ Z 提供。提供。调整管：调整管：VT；2.稳压原理稳压原理UI UO UF UId UBE IC UCEUO 图图10.5.2具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路动画动画avi16-1.avi3.输出电压的可调范围输出电压的可调范围由由于于U+=U-，UF=UZ，所以所以当当R2的

21、滑动端调至最上端时，的滑动端调至最上端时，UO为最小值为最小值当当R2的的滑滑动动端端调调至至最最下下端端时时，UO为最大值，为最大值，则：则：图图10.5.2串联型直流稳压电路串联型直流稳压电路例例10.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器（正电压（正电压78 、负电压负电压79 ）（b）金属封装外形图）金属封装外形图（c）塑料封装外形图）塑料封装外形图（d）方框图）方框图2.主要参数主要参数参数名称参数名称符号符号单位单位参参型号型号数数值值7805780678097812781578187824输入电压输入电压UIV101114

22、19232733输出电压输出电压UOV56912151824电压调整率电压调整率SU%/V0.00760.00860.010.0080.00660.010.011电流调整率电流调整率SImV40434552525560最小压差最小压差UI-UOV2222222输出噪声输出噪声UNV10101010101010输出电阻输出电阻Rom 17171818191920峰值峰值电流电流IOMA2.22.22.22.22.22.22.2输出温漂输出温漂STmV/C1.01.01.21.51.82.4输入端和输出端之间的电压允许值为输入端和输出端之间的电压允许值为313V。10.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器2.可调式三端集成稳压器（正电压可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压负电压LM337）输出电压输出电压10.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用1.固定式应用举例固定式应用举例.输出电压可调的稳压电路输出电压可调的稳压电路例例10.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用2.可调式应用举例可调式应用举例end