電路與電子學(xué)直流穩(wěn)壓電源

1、1目錄目錄7 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源2目錄目錄7 7 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源7.4 串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電源串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電源7.3 集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器7.1 整整流濾波電路流濾波電路7.2 穩(wěn)壓電穩(wěn)壓電路路3目錄目錄7 7 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源4目錄目錄7.1 整流濾波電路整流濾波電路電源變壓器電源變壓器: 將交流電源電壓將交流電源電壓u1變?yōu)樗枰慕涣麟娮優(yōu)樗枰慕涣麟?壓壓u2。整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓uR。濾波電路濾波電路: 將將脈動(dòng)直流電壓脈動(dòng)直流電壓uR轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷髯優(yōu)槠交闹绷?電壓電壓uF。穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路:

2、 當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化時(shí)當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化時(shí),維持維持輸出輸出Uo的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能直流穩(wěn)壓電源的組成和功能交流電源交流電源 電源變壓器電源變壓器整流電路整流電路濾波電路濾波電路穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路負(fù)載負(fù)載u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL5目錄目錄7.1.1 單相整流電路單相整流電路1. 單相半波整流電路單相半波整流電路o tuo o uDtu1TriDbaiouoDu2RLo t iDio2u2 t3o 22Uu2 0 時(shí)，時(shí)，D導(dǎo)通導(dǎo)通uD= 0 。U2 0 ub 0時(shí)，時(shí)，D1導(dǎo)通導(dǎo)通D2截止截止Ua 0 ub 0時(shí)，時(shí)，D2導(dǎo)通導(dǎo)通D

3、1截止截止 uo=ua uo=ub輸出平均電壓輸出平均電壓 Uo=0.9U2二極管上的平均電流：二極管上的平均電流：oII21D 二極管上承受的最高電壓：二極管上承受的最高電壓：2DRM22UU 輸出平均電流輸出平均電流LRUIoo 8目錄目錄3 .單相橋式整流電路單相橋式整流電路u2正半周時(shí)電流通路正半周時(shí)電流通路 分析分析 設(shè)：設(shè)：tUu sin222+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1 D2共陰極，對(duì)應(yīng)共陰極，對(duì)應(yīng)uo的的“+”+”極；極； D3 D4共陽極，對(duì)應(yīng)共陽極，對(duì)應(yīng)uo的的“-”-”極極。D1 D3在在u2的正半周導(dǎo)通；的正半周導(dǎo)通； D2 D4在在u2

4、的負(fù)半周導(dǎo)的負(fù)半周導(dǎo)通。通。9目錄目錄-+u2負(fù)半周時(shí)電流通路負(fù)半周時(shí)電流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-io10目錄目錄u20 時(shí)時(shí) a+ b-D1,D3導(dǎo)通導(dǎo)通D2,D4截止截止電流通路電流通路:由由a+經(jīng)經(jīng)D1RLD3b-u20 時(shí)時(shí)b(+) a(-)D2,D4導(dǎo)通導(dǎo)通D1,D3截止截止電流通路電流通路:由由b(+)經(jīng)經(jīng)D2RLD4a(-)輸出是脈動(dòng)的直流電壓輸出是脈動(dòng)的直流電壓！u2t橋式整流電路輸出波形橋式整流電路輸出波形tuou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-)11目錄目錄 輸出平均電壓輸出平均電壓Uo2220o9 . 022sin21UUttdUU

5、 輸出平均電流輸出平均電流LLRURUI2oo9 . 0 二極管的選擇二極管的選擇二極管上的平均電流：二極管上的平均電流：oD21II 二極管上的最高反向電壓：二極管上的最高反向電壓：2DRM2UU 12目錄目錄u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io問題與討論問題與討論單相橋式整流電路中，若單相橋式整流電路中，若D2發(fā)生開路，短路，或反接三種發(fā)生開路，短路，或反接三種情況，電路中將會(huì)發(fā)生什么問題？情況，電路中將會(huì)發(fā)生什么問題？ D2開路：相當(dāng)于半波整流，開路：相當(dāng)于半波整流， Uo=0.45U2 D2短路：短路：Uo=0，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子，將變壓器副邊短路，燒壞繞

6、組和管子 D2反接：反接：Uo=0，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子13目錄目錄問題與討論問題與討論u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2電路如圖所示。試標(biāo)出輸出電壓電路如圖所示。試標(biāo)出輸出電壓uo1、uo2的極的極性，畫出輸出電壓的波形。并求出性，畫出輸出電壓的波形。并求出Uo1、）（； tUutUusin2sin2222221Uo2的平均值。設(shè)：的平均值。設(shè)：2u12 t3o 22Uu22 o tuo1 o tuo2 u1 0 時(shí)時(shí)u12 0 D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，uo1=u12u220 D3導(dǎo)通，導(dǎo)通， uo2=u22u1 0 時(shí)時(shí)U

7、22 0 D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，uo1=u22U12 0 D4導(dǎo)通，導(dǎo)通，uo2=u12Uo1= 0.9U2Uo2= -0.9U214目錄目錄15目錄目錄7.1.2 濾波電路濾波電路1. 電容濾波電路電容濾波電路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止截止D導(dǎo)通導(dǎo)通tbao22U 分析分析 設(shè)：設(shè)：tUu sin222 并入電容并入電容C后，在后，在u2 uC時(shí)，時(shí)，D導(dǎo)通，導(dǎo)通，C充電充電, 充充電很快，輸出電壓電很快，輸出電壓uo隨隨u2上升。當(dāng)上升。當(dāng)uC = 后，后，u2開開始下降始下降u2 uC時(shí)時(shí)C又被充電又被充電uo = u2又上升。直到又上升。直到u21時(shí)，可得時(shí)，可得 uFUUREFo

8、 當(dāng)反饋越深時(shí)，調(diào)整作用越強(qiáng)，輸出電壓當(dāng)反饋越深時(shí)，調(diào)整作用越強(qiáng)，輸出電壓Uo也越穩(wěn)定也越穩(wěn)定 AUBTUREFUFR1取取樣樣R2UoRL調(diào)整調(diào)整基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓比較放大比較放大UiUCEUBE28目錄目錄 簡單分立元件組成的穩(wěn)壓電路簡單分立元件組成的穩(wěn)壓電路 TrT12N2222AD21N4736R1680C1100FC2100FRL5kD1220VD2D3D4 典型的串聯(lián)穩(wěn)壓電源，其中變壓器用于將典型的串聯(lián)穩(wěn)壓電源，其中變壓器用于將220V市電降成需要的電壓后，進(jìn)行橋式整流和濾波，將交市電降成需要的電壓后，進(jìn)行橋式整流和濾波，將交流電變成直流電并濾去紋波，經(jīng)過簡單的串聯(lián)穩(wěn)壓電流電變成直流

9、電并濾去紋波，經(jīng)過簡單的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，輸出端得到穩(wěn)定的直流電壓。路，輸出端得到穩(wěn)定的直流電壓。29目錄目錄例例 電路如圖所示。已知電路如圖所示。已知UZ =6V，R1 = R2=RP，試估，試估算穩(wěn)壓電路輸出電壓算穩(wěn)壓電路輸出電壓Uo的調(diào)節(jié)范圍。的調(diào)節(jié)范圍。AUBTUREFUFR1R2UoRLUiUZDZRRP解：由解：由 “虛短虛短”，知道，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出，可估算出V9623V1863Z2P21ominZ2P21omax URRRRRUURRRRUP該穩(wěn)壓電路的輸出電壓能在該穩(wěn)壓電路的輸出電壓能在9V18V之間調(diào)節(jié)。之間調(diào)節(jié)。 30目錄目錄7.3 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)

10、壓電源7.3.1 三端固定集成穩(wěn)壓器三端固定集成穩(wěn)壓器單片集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源:體積小體積小,可靠性高可靠性高,使用靈活使用靈活,價(jià)格低廉。價(jià)格低廉。有有輸入輸入，輸出輸出和和公共公共端端, 稱稱三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列系列和和W7900系列系列其內(nèi)部就是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。其內(nèi)部就是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。31目錄目錄三端集成穩(wěn)壓器實(shí)物照片三端集成穩(wěn)壓器實(shí)物照片32目錄目錄三端集成穩(wěn)壓器管腳排列三端集成穩(wěn)壓器管腳排列7878系列輸出系列輸出電壓電壓7979系列系列輸出輸出電壓電壓78055V78066

11、V78088V78099V781010V781212V781515V781818V782424V79055V79066V79088V79099V791010V791212V791515V791818V792424V輸輸入入輸輸出出輸輸入入輸輸出出地地地地33目錄目錄如：如： W7805+5V， W791515V5V10V、12V 、 15V、 18V、 20V、 24V等等 共共11個(gè)檔次個(gè)檔次型號(hào)后型號(hào)后XX兩位數(shù)字兩位數(shù)字代表輸出電壓值代表輸出電壓值W79 XX系列系列(輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓)W78 XX系列系列(輸出正電壓輸出正電壓)輸出額定電壓值輸出額定電壓值:輸出額定電流值輸出額定電

12、流值: 有有5個(gè)檔次個(gè)檔次W7800系列的系列的W78001.5A W78M000.5A W78L000.1A W78T003A W78H005A 34目錄目錄CW7800 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)+UI 取取樣樣電電路路調(diào)整電路調(diào)整電路保護(hù)保護(hù)電路電路基基準(zhǔn)準(zhǔn)電電壓壓比比較較放放大大啟啟動(dòng)動(dòng)電電路路+UO 35目錄目錄基本應(yīng)基本應(yīng)用電路用電路抵消輸入長接抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，線的電感效應(yīng)，防止自激防止自激改善負(fù)載的瞬改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲高頻噪聲防止輸入端短路時(shí)防止輸入端短路時(shí) C3反向放電損壞穩(wěn)壓器反向放電損壞穩(wěn)壓器Uo =

13、 12VW7812123C2+UiC1C30.33 F0.1 F 100 FRL+36目錄目錄1. 輸出固定電壓的電路輸出固定電壓的電路輸入與輸出之間的電壓差不得低于輸入與輸出之間的電壓差不得低于3VW7805 穩(wěn)壓器基本接線圖穩(wěn)壓器基本接線圖C2CW7805C1UIUO1320.33 F1F+LM7805W7905 穩(wěn)壓器基本接線圖穩(wěn)壓器基本接線圖C2CW7905C1UIUO2310.33 F1F+LM7905電容電容C1防止自激振蕩。防止自激振蕩。 0.1 F 0.33 F電容電容C2減小高頻干擾，改善瞬態(tài)特性。減小高頻干擾，改善瞬態(tài)特性。1 F37目錄目錄正負(fù)電壓同時(shí)輸出電路正負(fù)電壓同時(shí)

14、輸出電路2. 輸出正負(fù)電壓的電路輸出正負(fù)電壓的電路W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22 +_ +UOUORL1RL20.33 F0.33 F1 F1 F38目錄目錄C2W78XXC1UI+_+_UO132UXXUZRDZ輸出電壓：輸出電壓： UO = UXX+UZ3. 提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路UXX: 為為W78XX固定輸出電壓固定輸出電壓提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路39目錄目錄電壓跟隨器電壓跟隨器的電源借助于穩(wěn)壓器的輸入直流電壓的電源借助于穩(wěn)壓器的輸入直流電壓UI。電壓跟隨器電壓跟隨器其輸入電阻很高其輸入電阻很高 ,輸出電阻抗很低，輸出電阻抗很低，可以克服

15、穩(wěn)壓器輸出電流變化的影響?？梢钥朔€(wěn)壓器輸出電流變化的影響。4. 輸出電壓可調(diào)式電路輸出電壓可調(diào)式電路用用W7805組成的組成的730V可調(diào)式穩(wěn)壓電源。可調(diào)式穩(wěn)壓電源。W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33 F33V10k1F 40目錄目錄)(112XXORRUU (UXX=5V)W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33 F33V10k1F UXX；O21236URRRUU OUUU 6XXO212XX6XXURRRUUUU O41目錄目錄7.3.2 低壓差三端集成穩(wěn)壓器低壓差三端集成穩(wěn)壓器 前述三端輸入輸出的前述三端輸入輸出的壓差必須大于

16、壓差必須大于3V的才能的才能正常的工作，這樣的壓差在電池供電的裝置中是不正常的工作，這樣的壓差在電池供電的裝置中是不能使用的。另外，自身能使用的。另外，自身功耗大功耗大（4.5 W），需），需加散加散熱器熱器。 低壓差三端穩(wěn)壓器低壓差三端穩(wěn)壓器MIC29150，具有，具有3.3V、5V和和12V三種電壓，輸出電流三種電壓，輸出電流1.5A，與，與7805封裝相同，可封裝相同，可以互換使用。主要以互換使用。主要特點(diǎn)特點(diǎn)：壓差低壓差低，典型值為，典型值為350mV，最大值為最大值為600mV；功耗小功耗?。?.9W），不用散熱片不用散熱片。 42目錄目錄7.3.3 基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源 基準(zhǔn)電壓源一般可以用穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓源來承擔(dān)，基準(zhǔn)電壓源一般可以用穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓源來承擔(dān)，但目前有很多基準(zhǔn)電壓集成電路，被廣泛用