直流稳压电源.ppt

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1、10 直流稳压电源直流稳压电源 整流电路整流电路是将工频交流电转为具是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。有直流电成分的脉动直流电。滤波电路滤波电路是将脉动是将脉动直流中的交流成分滤除，直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直减少交流成分，增加直流成分。流成分。稳压电路稳压电路对整流后的直流电压采对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。用负反馈技术进一步稳定直流电压。一、单相桥式整流电路(1)(1)工作原理工作原理 当正半周时二极管当正半周时二极管D1、D3导通，导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管当负半周时二极管D2、D

2、4导通，导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。得到的是同一个方向的单向脉动电压。10.1 10.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路(2)(2)负载上的直流电压和直流电流负载上的直流电压和直流电流输出平均电压为输出平均电压为:流过负载的平均电流为流过负载的平均电流为:流过二极管的平均电流为流过二极管的平均电流为:二极管所承受的最大反向电压二极管所承受的最大反向电压:二、滤波电路 1.滤波的基本概念滤波的基本概念 滤滤波波电电路路利利用用电电抗抗性性元元件件对对交交、

3、直直流流阻阻抗抗的的不不同同，实现滤波。实现滤波。电电容容器器C对对直直流流开开路路，对对交交流流阻阻抗抗小小，所所以以C应应该该并联在负载两端。并联在负载两端。电电感感器器L对对直直流流阻阻抗抗小小，对对交交流流阻阻抗抗大大，因因此此L 应应与负载串联。与负载串联。经经过过滤滤波波电电路路后后，既既可可保保留留直直流流分分量量、又又可可滤滤掉掉一一部部分分交交流流分分量量，改改变变了了交交直直流流成成分分的的比比例例，减减小小了了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。2.2.电容滤波电路电容滤波电路 单相桥式电容滤波整流电路。单相桥式电容滤波整流电路。在

4、负载电阻上并联了一个滤波电容在负载电阻上并联了一个滤波电容C。当v2到达90时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载L放电。指数放电起始点的放电速率很大。(1)(1)滤波原理滤波原理 若若电电路路处处于于正正半半周周，二二极极管管D1、D3导导通通，变变压压器器次次端端电电压压v2给给电电容容器器C充充电电。此此时时C相相当当于于并并联联在在v2上上，所所以以输出波形同输出波形同v2，是正弦，是正弦 波形。波形。电容滤波波形图 所以，在所以，在t1到到t2时刻，二极管时刻，二极管导电，导电，充电，充电，vC=vL按正弦规律按正弦规律变化；变化；t2到到t3时刻二极管关断，

5、时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常按指数曲线下降，放电时间常数为数为RLC。在刚过90时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90时二极管仍然导通。在超过90后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，二极管关断。需要指出的是，当需要指出的是，当放电时间常数放电时间常数RLC增加时，增加时，t1点要右移，点要右移，t2点要左移，点要左移，二极管关断时间加长，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线导通角减小，见曲线3；反之，反之，RLC减少时，导通减少时，导通角增加。显然，当角增加。显然，当L很很小，即小，即IL很大时，电容滤很大时，电容滤波的效果不好，见波的效果不好，见滤波曲线滤波曲

6、线中的中的2。反之，当。反之，当L很大，很大，即即IL很很小小时时，尽尽管管C较较小小,RLC仍仍很很大大,电电容容滤滤波波的的效效果果也也很很好好，见滤波曲线中的见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。问题：有无L即空载，此时VC=VL=？电容滤波的效果(2)(2)电容滤波的计算电容滤波的计算 电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：般常采用以下近似估算法：一种是用锯齿波近似表示，即 另一种是在R

7、LC=(35)T/2的条件下，近似认为VL=VO=1.2V2。（或者，电容滤波要获得较好的效果，工程上也通常应满足RLC610。）（3 3）外特性）外特性 整整流流滤滤波波电电路路中中，输输出出直直流流电电压压VL随负载电流随负载电流 IO的变化关系曲线。的变化关系曲线。整流滤波电路的外特性2.电感滤波电路电感滤波电路 利利用用储储能能元元件件电电感感器器的的电电流流不不能能突突变变的的性性质质，把把电电感感与与整整流流电电路路的的负负载载L相相串串联联，也也可可以以起起到到滤波的作用滤波的作用。电感滤波电路 波形图 当v2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后v2。当负半周时，电感中的

8、电流将经由D2、D4提供。因桥式电路的对称性，和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导通角都是180。10.2 10.2 稳压电路概述稳压电路概述 稳压电源方框图稳压电源方框图 引起输出电压变化的原因是引起输出电压变化的原因是负载电流的变化负载电流的变化和和输输入电压的变化。入电压的变化。负载电流的变化会负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，在整流电源的内阻上产生电压降，从而使输入电压发生变化。从而使输入电压发生变化。一、稳压电路的技术指标一、稳压电路的技术指标 用用稳稳压压电电路路的的技技术术指指标标去去衡衡量量稳稳压压电电路路性性能能的高低。的高低。VI和和 IO

9、引起的引起的 VO可用下式表示可用下式表示 (1)(1)稳压系数稳压系数Sr定义为定义为有时稳压系数也用下式定义当输出电流从零变化到最大额定值时，当输出电流从零变化到最大额定值时，输出电压的相对变化值。输出电压的相对变化值。（4 4）电流调整率）电流调整率SI (3)(3)输出电阻输出电阻Ro (2)(2)电压调整率电压调整率SV一般特指一般特指V Vi i/V Vi i=10%10%时的时的Sr输入电压交流纹波峰峰值与输出电压输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数。交流纹波峰峰值之比的分贝数。（6 6）输出电压的温度系数）输出电压的温度系数ST 如果考虑温度对输出电压的影

10、响,则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数（5 5）纹波抑制比）纹波抑制比Srip 二、硅稳压二极管稳压电路的原理二、硅稳压二极管稳压电路的原理 它它是是利利用用稳稳压压二二极极管管的的反反向向击击穿穿特特性性稳稳压压的的，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电压变化。的电压变化。(1)(1)当输入电压变化时如何稳压当输入电压变化时如何稳压由图可知由图可知VIVOVZIZIRVRVO(2)(2)当负载电流变化时如何稳压当负载电流变化时如何稳压 ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO基准源基准源基准源基准源 一般是指击穿电压十分稳定，电

11、压一般是指击穿电压十分稳定，电压温度系数经过补偿了的稳压二极管温度系数经过补偿了的稳压二极管。也称为参考源也称为参考源这种稳压二极管采用一种埋层工艺，稳压性能优良，有的这种稳压二极管采用一种埋层工艺，稳压性能优良，有的还加有温度控制电路，使其温度系数可小到几个还加有温度控制电路，使其温度系数可小到几个1010-6-6/。型号型号 稳定电压稳定电压(V)工作电流工作电流(mA)电压温度系数电压温度系数(10-6/)MC1403 2.51 1.2 10100 .LM136/236/336 2.5 10 30 5.0 10 30 .TL431 2.536 0.4100 50 .LM3999 6.95

12、5 10 5 .AD2710K/L 10.0001mV 10 2/1 .MAX676 4.0960.01 5 1 677 5.0000.01 5 1 678 10.0000.01 5 1 .典典型型的的基基准准源源10.3 10.3 串联反馈式稳压电源串联反馈式稳压电源一、串联反馈式稳压电路的工作原理一、串联反馈式稳压电路的工作原理 典典型型的的串串联联反反馈馈式式稳稳压压电电路路，由由基基准准电电压压、比比较较放放大、调整、取样大、调整、取样几个部分组成。几个部分组成。1 1输入电压变化，负载电流保持不变输入电压变化，负载电流保持不变VIVOVfVO1VCEVO2 2负载电流变化，输入电压保

13、持不变负载电流变化，输入电压保持不变 ILVIVOVfVO1VCEVO3.3.输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算可知可知VfVREF显然，调节显然，调节RW可以改变输出电压。可以改变输出电压。3.3.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当VI时：时：VOVfVB、ICVCEVO 4.4.稳压电路的保护环节 串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将

14、因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也会造成损坏。过载也会造成损坏。保护的方法保护的方法反馈保护型反馈保护型温度保护型温度保护型截流型截流型限流型限流型利用集成电路制造工艺，利用集成电路制造工艺，在调整管旁制作在调整管旁制作PN结温度传感器。结温度传感器。当温度超标时，启动保护电路工作，当温度超标时，启动保护电路工作，工作原理与反馈保护型相同。工作原理与反馈保护型相同。截流型截流型限流型限流型 当发生短路时，通过保当发生短路时，通过保护电路使调整管截止，从而护电路使调整管截止，从而限制了短路电流，使之接近限制了短路电流，使之

15、接近为零。截流特性见为零。截流特性见图图1 1。是当发生短路时，通过是当发生短路时，通过电路中取样电阻的反馈作用，电路中取样电阻的反馈作用，输出电流得以限制。限流特输出电流得以限制。限流特性见性见图图2 2。图图 1 1 截流型特性截流型特性 图图02 02 限流型特性限流型特性10.4 10.4 集成稳压电源集成稳压电源特点：体积小特点：体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：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

16、 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-15V一、集成稳压电路一、集成稳压电路1.输输出出电电压压固固定定的的三三端端集集成成稳稳压压器器 （正正电电压压 78 、负负电电压压 79 ）恒流源恒流源基准电压电路基准电压电路调整电路调整电路比较放大比较放大限流保护限流保护过热保护过热保护启动电路启动电路取取样样电电路路2.可可调调式式三三端端集集成成稳稳压压器器（正正电电压压LM317、负负电电压压LM337）输出电压输出电压基准电压Iadj调整管TVRE

17、FIVBVI+VoR2R1I2I11端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端1、W7800系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：输入与输出端输入与输出端 之间的电压不之间的电压不 得低于得低于3V！二、集成稳压电路的应用二、集成稳压电路的应用1端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端2、W7900系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图123+W7905UI+Uo231CI0.11 FCo1F-10V-5Vu2u1 C1300FU1=220VU2=8VUC1=1.2 U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1 F3、实际应用接线图、实际应用接线图4.可调式应用举例可调式应用举例n10.1.1n10.2.1