第10章直流电源课件.ppt

1、10.1 10.1 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10.2 10.2 单相整流电路单相整流电路10.4 10.4 稳压管稳压电路稳压管稳压电路第第1010章章 直流电源直流电源10.5 10.5 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路10.3 10.3 滤波电路滤波电路改变电压值改变电压值通常为降压通常为降压交流变脉交流变脉动的直流动的直流减小脉动减小脉动1)负载变化输出电压负载变化输出电压基本不变；基本不变；2)电网电压变化输出电网电压变化输出电压基本不变。电压基本不变。直流电源是能量转换电路，将直流电源是能量转换电路，将220V（或（或380V）50Hz的的交流电转

2、换为直流电。交流电转换为直流电。半波整流半波整流全波整流全波整流 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动压波动10，且负载有一定的变化范围。，且负载有一定的变化范围。10.1 10.1 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对整流电路要研究清楚以下问题：对整流电路要研究清楚以下问题：1.电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析2.输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压3.整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流

3、和最整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压高反向工作电压 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为内阻为0。整流二极管的伏安特性：整流二极管的伏安特性：实际特性实际特性理想化特性理想化特性正向导通电压为正向导通电压为0，正向电阻为正向电阻为0。10.2 10.2 单相整流电路单相整流电路1.工作原理工作原理u2的正半周，的正半周，D导通，导通，ADRLB，uO=u2。2u2uu2的负半周，的负半周，D截止，承受反向电压，为截止，承受反向电压，为u2；uO=0。一、单相半波整流电路一、单相半波整流电路)(d

4、sin2212 0 O(AV)ttUUL2LO(AV)L(AV)45.0RURUIL2L(AV)D(AV)45.0RUII2maxR2UU2RL2F21.1 45.01.1 UURUI22O(AV)45.02UUU 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满，二极管的极限参数应满足：足：3.3.二极管的选择二极管的选择2.UO（AV）和和 IL（AV）的估算的估算u2的正半周的正半周 AD1RLD3B，uO=u2u2的负半周的负半周 B D2RLD4 A，uO=-u2四只管子如何接？四只管子如何接？集成的桥式整流电集成的桥式整流电路称为整流堆。路称为整流堆。1.

5、1.工作原理工作原理uOu2OO若接反了呢？若接反了呢？二、二、单相桥式整流电路单相桥式整流电路)(d sin21 0 2O(AV)ttUUL2LO(AV)L(AV)9.0RURUI22O(AV)9.022UUU2.2.估算估算2maxR2UUL2L(AV)D(AV)45.02RUII2RL2F21.1 45.01.1 UURUI 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满，二极管的极限参数应满足：足：3.3.二极管的选择二极管的选择（1）工作原理）工作原理非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当充电 2Cuu。放电，电容通过时，所有二极管均截止当放电CRR

6、uuCLL2 1.电容滤波电路电容滤波电路充电充电放电速度与正弦放电速度与正弦波下降速度相似波下降速度相似按指数规律下降按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。10.3 10.3 滤波电路滤波电路 C 越大，越大，RL越大，越大，放电放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。将越大，曲线越平滑，脉动越小。内阻使内阻使2Ouu 1.1.工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻导通角导通角的峰值脉动放电DO(AV)LiURC 无滤波电容时无滤波电容时。有滤波电容时有滤波电容时 ，且二极管平均电流增大，且二极管平均电流增大，故

7、其峰值很大！故其峰值很大！小到一定程度，难于选择二极管！小到一定程度，难于选择二极管！2.2.二极管的导通角二极管的导通角。时，当2O(AV)L2.12)53(UUTCR。的耐压值应大于221.1UC 简单易行，简单易行，UO（AV）高，高，C 足够大时足够大时交流分量较小；交流分量较小；不适于大电流负载。不适于大电流负载。若负载开路若负载开路UO（AV）？优缺点优缺点3.3.电容的选择及电容的选择及UO（AV）的估算的估算 已知变压器副边电压有效值为已知变压器副边电压有效值为10V，电容足够大，电容足够大，判断下列情况下输出电压平均值判断下列情况下输出电压平均值UO（AV）？1.正常工作；正

8、常工作；2.C开路；开路；3.RL开路；开路；4.D1和和C同时开路。同时开路。讨论讨论一、稳压电路的性能指标一、稳压电路的性能指标二、稳压管稳压电路二、稳压管稳压电路三、串联型稳压电路三、串联型稳压电路四、集成稳压器四、集成稳压器五、开关型稳压电路五、开关型稳压电路10.4 10.4 稳压管稳压电路稳压管稳压电路1.输出电压输出电压2.输出电流输出电流3.稳压系数稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。表明电网电压波动时电路的稳压性能。在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。化量之比。LLOIIOIIOOrRRUUUUUU

9、UUS4.输出电阻输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。表明负载电流变化时电路的稳压性能。在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。与输出电流的变化量之比。IOOoUIUR5.纹波电压纹波电压 测试出输出电压的交流分量。测试出输出电压的交流分量。一、稳压电路的性能指标一、稳压电路的性能指标稳定电压稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压：稳压管的击穿电压稳定电流稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率最大耗散功率 PZM：允许的最大功率，：允许的最大功率，PZM=I

10、ZM UZ动态电阻动态电阻 rz：工作在稳压状态时，：工作在稳压状态时，rzU/I1.稳压管的伏安特性和主要参数稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性伏安特性符号符号等效电路等效电路二、稳压管稳压电路二、稳压管稳压电路LDOIZIIIUUURRODZOIZ)(UUIIUUURR电网电压的波动。上的电压变化补偿基本不变。利用，则若IOI URUUURRRIIRIIUURLLDZOLZ)(的变化。的变化来补偿利用也就基本不变。基本不变，则若LDOLDZZIIUUIIR2.2.稳压管稳压电路的工作原理稳压管稳压电路的工作原理（1）输出电压）输出电压 UOUZ（2）输出电流）输出电流 IZmax IZmi

11、n IZM IZ（3）稳压系数）稳压系数OIzOILzLzOIIOrLUURrUURrRRrUUUUSR（4）输出电阻）输出电阻zzorRrR 简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。流变化范围较小的场合。4.特点特点3.3.稳压管稳压电路的主要指标稳压管稳压电路的主要指标讨论二讨论二：稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管、依次选择稳压管、UI、R、C、U2、二极管、二极管1.输出电压、负载电流输出电压、负载电流稳压管稳压管2.输出电压输出电压UI3.输出电压、负载电流、稳压管电流、输出电压、负载电

12、流、稳压管电流、UI R4.UI、R 滤波电路的等效负载电阻滤波电路的等效负载电阻C5.UI U26.U2、R中电流中电流整流二极管整流二极管 已知输出电压为已知输出电压为6V，负载电流为，负载电流为030mA。试。试求图示电求图示电路的参数。路的参数。一、一、基本调整管稳压电路基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。稳压原理：电路引入稳压原理：电路引入，稳定输出电压。，稳定输出电压。OL)1(IIBEZOUUU10.5 10.5 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路 不管什么原因引起不管什么原因引起UO变化，都将通

13、过变化，都将通过UCE的调节的调节使使UO稳定，故称晶体管为调整管。稳定，故称晶体管为调整管。若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。馈，即提高放大电路的放大倍数。CEIOUUU调整管的作用及如何提高稳压性能调整管的作用及如何提高稳压性能（1）稳压原理：若由于某种原因使）稳压原理：若由于某种原因使UO增大增大（2）输出电压的调节范围）输出电压的调节范围Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例运算电路运算电路则则 UO UN UB UO二、二、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

14、调整管调整管取样电阻取样电阻：是电路的核：是电路的核心，心，UCE随随UI和负载和负载产生变化以稳定产生变化以稳定UO。比较放大比较放大基准电压基准电压：是：是UO的的参考电压。参考电压。：对对UO 的取样，与基准电压共同决定的取样，与基准电压共同决定UO。：将：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。电路的稳压性能。三、三、串联型稳压电路串联型稳压电路的基本组成及其作用的基本组成及其作用VOVI电路基本组成电路基本组成IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEma

15、x UCEmax PCM根据极限参数根据极限参数ICM、U(BR)CEO、PCM 选择调整管！选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！四、串联型稳压电源中调整管的选择四、串联型稳压电源中调整管的选择讨论三：讨论三：对于基本串联型稳压电源的讨论对于基本串联型稳压电源的讨论3.若电网电压波动若电网电压波动10，UI为为28V，UO为为10V20V；晶体管的电流放大系数为晶体管的电流放大系数为50，PCM5W，ICM1A；集成；集成运放最大输出电流为运放最大输出电流为10mA，则最大负载电流约为多少？，则最大负载电流约为多少？1.若若UO为为10V20

16、V，R1R31k，则，则R3和和UZ各为多各为多少？少？2.若电网电压波动若电网电压波动10，UO为为10V20V，UCES3V，UI至少选取多少伏？至少选取多少伏？讨论四讨论四：关于实用串联型稳压电源的讨论：关于实用串联型稳压电源的讨论0BEmaxERUI1.标出集成运放的同相输入端和反相输入端；标出集成运放的同相输入端和反相输入端；2.电路由哪些部分组成？电路由哪些部分组成？3.UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V，UCES3V，UO？4.如何选取如何选取R和和R？限流型过流限流型过流保护电路保护电路输出电流输出电流取样电阻取样电阻讨论五讨论五：关于实用串联型稳压电源的讨论：关于实

17、用串联型稳压电源的讨论5.取取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？6.若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？7.根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。输出电压：输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电流：输出电流：1.5A（W7800）、）、0.5A（W78M00）、）、0.1A（W78L00）1.W7800系列系列 简介简介四、集成稳压器（三端稳压器）四、集成稳压器（

18、三端稳压器）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 ）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减流保护减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R4T1T4T2T3T5DZ1DZ2R3R2R1VREFT14T13D2D1R5R7R6T6T7T8T9T12T10T11R8R9R10R11R12R13R14R15DZ3DZ4VFVOVI123IO消除高频噪声消除高频噪声使使Co不通过不通过稳压器放电稳压器放电抵销长线电感效应，抵销长线电感效应，消除自激振荡消除自激振荡 将输入端接整流滤波电路

19、的输出，将输出端接负将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。载电阻，构成串类型稳压电路。(1)(1)基本应用基本应用2WO12O)1(RIURRUIW为几为几mA，UO与三端与三端稳压器参数有关。稳压器参数有关。隔离作用隔离作用O1321OO21321URRRRUURRRRR基准电压基准电压电路复杂电路复杂(2)(2)输出电压扩展电路输出电压扩展电路输出电压输出电压UREF1.25V，调整端电流只有几微安。，调整端电流只有几微安。REF12O)1(URRU二、二、基准电压源基准电压源三端稳压器三端稳压器 W117W117UO=?W7900与与W7800不同不同之处

20、是输出为负电压。之处是输出为负电压。1.基准电压为多少？基准电压为多少？2.UO的表达式？的表达式？讨论六讨论六 整流滤波电路和串联稳压电路如图示，设变压器副边整流滤波电路和串联稳压电路如图示，设变压器副边电压有效值电压有效值V V2=15V2=15V，R R1=1=R R2=3K2=3K，V VZ=4.5VZ=4.5V，估算整流滤波，估算整流滤波电路的输出电压电路的输出电压V VO1O1和稳压输出和稳压输出V VO2O2。桥式整流电容滤波电路和串联稳压电路及参数如图桥式整流电容滤波电路和串联稳压电路及参数如图示，设变压器副边电压有效值示，设变压器副边电压有效值V V2 2=20V=20V，设

21、，设T T2 2的的V VBE2BE2=0.7V=0.7V，估算整流滤波电路的输出电压估算整流滤波电路的输出电压V VO1O1和稳压输出和稳压输出V VO2O2的调节的调节范围。范围。讨论七：讨论七：W117的应用的应用A5.1mA3V40V3OOIIUU 1.R1的上限值为多少？的上限值为多少？2.UO可能的最大值为多少？可能的最大值为多少？3.输出电压最小值为多少？输出电压最小值为多少？4.UOmax30V，选取，选取R1、R2；5.已知电网电压波动已知电网电压波动10，输出电压最大值为，输出电压最大值为30V，UI至少取多少伏？至少取多少伏？决定于决定于IOmin两种情况：两种情况：1.已知已知UI 2.自己选取自己选取UI决定于决定于W117的输出的输出输入电压最低、输出电压最高时，输入电压最低、输出电压最高时，UIUO3V。根据输出电压表达式根据输出电压表达式