电子技术第4章课件.pptx

1、直流稳压电源第四章本章导读电子电路通常需要直流电源供电。在小功率的场合，可用电池作为直流电源。但是更多的电子及电气设备，都是利用220V交流电源（称市电）转换成直流电而工作的。本章主要讨论以下内容：1.直流稳压电源的基本电路及其工作原理。2.集成稳压器的特点、性能指标及其应用电路。3.开关型稳压电路。4.稳压电源的实际应用。半导体基础与器件直流稳压电源的组成4.1整流电路4.2滤波电路4.3稳压电路4.4第四章工程应用计算机电源4.5直流稳压电源的组成4.1 直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等构成，如图所示。电源变压器将交流电网220V的电压u1变成所需的交流电压u2

2、，整流电路将交流电压变成单向脉动直流电压。由于含有较大的脉动成分（称为纹波），还要通过滤波电路加以滤除，得到比较平滑的整流电压。考虑到电网电压的波动、负载变化、环境温度的影响，将使滤波后的电压发生变化，因此滤波后的电压再经稳压电路，使输出直流电压保持稳定。整流稳压电压的构成和各环节波形整流电路4.24.1.2N型半导体和P型半导体利用二极管的单向导电性，将交流电变成单向脉动直流电的电路，称为整流电路。根据交流电的相数，整流电路分为单向整流、三相整流电路等。在小功率电路中（功率1KVA以下）一般采用单相整流电路。常见的单相整流电路有半波、全波和桥式整流三种。为简化分析，假设二极管为理想器件，即当

3、二极管承受正向电压时，可视其为短路；当承受反向电压时，可视其为开路。整流电路4.24.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路电路组成及工作原理1整流电路4.24.2.1单相半波整流电路主要参数2整流电路4.24.2.1单相半波整流电路主要参数2（1）整流输出电压的平均值UL(AV)（2）纹波系数K（3）二极管的正向平均电流I D(AV)（4）二极管的最大反向峰值电压URM整流电路4.24.2.1单相半波整流电路整流电路4.24.2.2单相桥式全波整流电路电路组成及工作原理1单相桥式整流电路整流电路4.24.2.2单相桥式全波整流电路主要参数2单相桥式整流电路波形整流电路4.24.2.2单相桥式

4、全波整流电路滤波电路4.34.3.1电容滤波器电路组成及工作原理1桥式整流电容滤波器的电路如图所示，其中C为大容量的滤波电容。在以下分析中，均忽略二极管的导通电压，而用RD表示导通时各二极管的正向电阻和变压器损耗电阻之和，一般RDRL。桥式整流电容滤波电路电容滤波电路的波形滤波电路4.34.3.1电容滤波器主要参数2滤波电路4.34.3.2电感滤波器电感滤波的特点是，二极管的导通角较大（等于180，这是反电势作用的结果），电源启动时无冲击电流但有反电势产生，输出电流大时滤波效果好，外特性较好，其外特性如下图所示，因此带负载能力强。但是电感L较笨重，易产生电磁干扰，因此电感滤波适用于低电压、大电

5、流的场合。桥式整流电感滤波器电感滤波器的外特性曲线滤波电路4.34.3.3复式滤波电路为进一步提高滤波效果，可将电感、电容、电阻组合起来，构成复式滤波电路。在此介绍其中的两种：LC倒L型滤波器和RC-型滤波器。两种复式滤波器滤波电路4.34.3.3复式滤波电路稳压电路4.4经过整流滤波后的直流电压，受电网电压波动、负载和环境温度变化的影响，将产生变化，因此必须经过稳压电路以获得稳定的直流电压。根据稳压电路中的电压调整器件与负载RL是并联还是串联，可分为并联型稳压电路和串联型稳压电路。稳压电路4.44.4.1稳压电路的主要指标稳压电路4.44.4.1稳压电路的主要指标稳压电路4.44.4.2稳压

6、管稳压电路图所示电路是由硅稳压管组成的稳压电路，R起限流作用，稳压管DZ为调整元件。由于负载RL与稳压管DZ并联，该电路称为并联型稳压电路。硅稳压管稳压电路硅稳压管1稳压电路4.44.4.2稳压管稳压电路从稳压管特性可知，电路中若能保持稳压管始终工作在IZminIZIZ max的区域内，则输出电压U0基本稳定。上图中R为限流电阻，IR=IZ+I0，I0为输出电流或负载电流。若负载电阻RL不变而电网电压升高使U1增大时，U0也会增大，于是I2增大，IR也增大，则R两端电压IRR增大，以此来抵消U1的增大，使U0=U1-IRR基本不变。上述过程可表示为稳压原理2稳压电路4.44.4.2稳压管稳压电

7、路稳压电路的主要指标3稳压电路4.44.4.2稳压管稳压电路稳压电路的主要指标3稳压电路4.44.4.3串联型稳压电路电路及稳压原理1稳压电路4.44.4.3串联型稳压电路输出电压的调节范围2串联型稳压电路稳压电路4.44.4.4集成稳压器三端电压固定式集成稳压器1三端电压固定式集成稳压器原理框图三端电压固定式集成稳压器的电路原理框图如图所示，它由启动电路、基准电压、取样、放大、调整及保护等部分组成。稳压电路4.44.4.4集成稳压器三端电压固定式集成稳压器1正电压输出电路左图所示电路是W78XX系列作为固定输出时的典型接线图。为保证稳压器正常工作，最小输入输出电压差至少为23V。电容C1在输

8、入线较长时抵销电感效应，以防止产生自激振荡；C2是为了消除电路的高频噪声，改善负载的瞬态响应。若需要负电源，可采用图右所示电路。负电压输出电路稳压电路4.44.4.4集成稳压器三端电压可调式集成稳压器2三端可调式集成稳压器符号基本稳压电路稳压电路4.44.4.5开关稳压电源开关稳压电源的特点1开关型稳压电源的种类很多，按开关管控制信号的调制方式分为：脉冲调宽、调频、调宽调频混合式三种；按电路中的开关控制信号是否由电路自身产生，分自激式和他激式。稳压电路4.44.4.5开关稳压电源电路及工作原理2开关型稳压电源的原理电路图所示的电路为开关型稳压电源的原理电路。U1为整流滤波后的直流电压，三极管V

9、1为调整元件，工作于开关状态。由运放A、基准电压UREF和R1、R2组成滞回比较器，作为开关控制电路，其输出的方波信号控制调整管的基极。调整管V1的发射极电位为矩形波，再由L、C、D2组成储能续流滤波电路变换成平滑的直流电压输出。稳压电路4.44.4.5开关稳压电源电路及工作原理2开关稳压电路示意图 开关稳压电路波形图工程应用计算机电源4.54.5.1计算机电源简介计算机电源是把220V交流电，转换成直流电，并专门为计算机配件如主板、驱动器、显卡等供电的设备，是计算机各部件供电的枢纽。目前个人计算机电源大都是开关稳压电源。计算机电源主要由电磁滤波器、保护器、整流滤波电路、开关电路、内部保护电路

10、、功率因数校正电路、散热器及其他部分组成。计算机电源的转换效率通常在70-80%之间，这就意味着20-30%的能量转化为热量。这些热量使电源局部温度过高，因此必须安装散热器，通过散热片（往往安装在大功率开关三极管上）将热量散发出去。大功率管的性能和极限参数直接影响到电源的安全承载功率和产品成本，也与电源的余量大小密切相关。工程应用计算机电源4.54.5.2计算机电源电路分析个人计算机电源电路原理图整个电路分为输入电路、变换器、输出电路及控制电路四个主体部分。直流稳压电源第四章本 章 小 结1.电子电路的供电，常常是由交流电网电压经过变压、整流、滤波和稳压等电路转换为稳定的直流电压实现的。2.整流电路是利用二极管的单向导电性实现把交流电压变换成脉动的直流电压，它有半波整流、桥式整流等形式，常用的是桥式整流电路。3.由于整流电路的输出电压纹波系数太大，故需接滤波电路，以获得平滑的直流电压。滤波电路主要有电容滤波和电感滤波两大类。4.为了使输出电压不受电网电压、负载和环境温度的影响，还应接入稳压电路，常用的是串联型稳压电路，这是一个带负反馈的闭环自动调节系统。随着集成技术的发展，串联型稳压电路已实现了集成化，这就是三端集成稳压器。5.在大中型功率稳压电路中，为了减小调整管的功耗，提高电源效率，常采用开关型稳压电路。