模電第8講整流穩(wěn)壓電源

1、8.1.2 單相整流電路單相整流電路8.1.3 濾波電路濾波電路8.1.1 直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成8.1.1 直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成一、作用一、作用二、基本組成及各部分的作用二、基本組成及各部分的作用Otu220 V50HzOtu單向單向脈動電壓脈動電壓Otu大小合適的大小合適的交流電壓交流電壓Otu平滑的平滑的直流電壓直流電壓Otu穩(wěn)定的輸出穩(wěn)定的輸出直流電壓直流電壓交交流流電電8.1.2 單相整流電路單相整流電路一、單相半波整流電路一、單相半波整流電路)sin(222tUu O(AV)U245. 0U 2RM2UU D(AV)I利用二極管的單利用二極管的單向?qū)щ?/p>

2、性構(gòu)成向?qū)щ娦詷?gòu)成LO(AV)RUI245. 0 d02)()sin(221ttU 2. 工作原理工作原理1. 電路組成電路組成uO= u2iO= iD1 = iD3 = uO/ RL輸入正半周時：輸入正半周時：uO= u2iO= iD2 = iD4 = uO/ RL輸入負半周時：輸入負半周時：二、橋式整流電路二、橋式整流電路3. 工作波形工作波形二、橋式整流電路二、橋式整流電路 續(xù)續(xù)提高整流效率，提高整流效率，減小輸出脈動。減小輸出脈動。4. 參數(shù)估算與整流二極管選擇參數(shù)估算與整流二極管選擇)(d)sin(21 0 O(AV)ttUU 29 . 0 U LO(AV)O(AV)D(AV)221

3、RUII 2RM2UU L245. 0RU 二、橋式整流電路二、橋式整流電路 續(xù)續(xù)5. 橋式整流電路的簡化畫法橋式整流電路的簡化畫法+uo RL6. 整流橋整流橋 二、橋式整流電路二、橋式整流電路 續(xù)續(xù)8.1.3 濾波電路濾波電路一、電容濾波電路一、電容濾波電路1. 工作原理工作原理2. 輸出電壓輸出電壓2AVO2U U ）（當(dāng)當(dāng) RL = 時：時：當(dāng)當(dāng) RL 為有限值時：為有限值時：2O(AV)229 . 0UUU RC 越大，濾波越好，越大，濾波越好， UO(AV) 越大。越大。估算公式估算公式 UO(AV) 1.2U2一、電容濾波電路續(xù)一、電容濾波電路續(xù)3. 元件參數(shù)選擇元件參數(shù)選擇選整

4、流管應(yīng)滿足：選整流管應(yīng)滿足：2RM2UU IF (2 3) ID(AV) LO(AV)O(AV)D(AV)2121RUII 選濾波電容應(yīng)滿足：選濾波電容應(yīng)滿足：2)53(LTCR 耐壓大于耐壓大于22U例例8.1.1解：解：單相橋式整流電容濾波如圖所示，交流電源頻率單相橋式整流電容濾波如圖所示，交流電源頻率 f = 50 Hz，負載電阻負載電阻 RL = 40 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓 UO(AV) = 20 V，試求變壓器二次電壓有效值，并選擇，試求變壓器二次電壓有效值，并選擇整流二極管整流二極管及及濾波電容。濾波電容。 V 172 . 1202 . 1O(AV)2 UU A0.

5、2540 20212121LO(AV)O(AV)D(AV) RUIIV 2422RM UU2RM2UU 選二極管應(yīng)滿足：選二極管應(yīng)滿足： IF (2 3) ID(AV) ，且留有裕量。且留有裕量?？蛇x可選2CZ55C( (IF = 1 A，URM = 100 V) )或或 1 A、100 V 的整流橋。的整流橋。(1) 求變壓器二次電壓有效值求變壓器二次電壓有效值(2) 選擇整流二極管選擇整流二極管例例 8.1.1 解續(xù)：解續(xù)：(3) 選擇濾波電容選擇濾波電容s 02. 0s 5011 fTs 04. 024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C則得則得可選可選取取 1 000 F

6、、耐壓、耐壓 50 V 的電解電容。的電解電容。L C1RL+u2 C21. 電感濾波電感濾波RLL+u2 電容濾波適宜負載電流較小、負載電流基本不變的場合。電容濾波適宜負載電流較小、負載電流基本不變的場合。 L 越大，負載電阻越小，越大，負載電阻越小， 濾波效果越好。濾波效果越好。2. 型濾波型濾波負載電流小時可用負載電流小時可用R 代替代替L。二、其它形式的濾波電路二、其它形式的濾波電路UO(AV) 0.9U2適宜大電流、低電壓負載。適宜大電流、低電壓負載。 濾波效果好。濾波效果好。*討論討論 答：正常。答：正常。 當(dāng)負載開路時，濾波電容放電速度很慢，故輸出電當(dāng)負載開路時，濾波電容放電速度

7、很慢，故輸出電 壓比較平穩(wěn)，紋波電壓很??；接入負載電阻后，濾波電壓比較平穩(wěn)，紋波電壓很小；接入負載電阻后，濾波電 容放電加快，使輸出電壓波動增大，所以紋波電壓較大。容放電加快，使輸出電壓波動增大，所以紋波電壓較大。 因此紋波電壓大小的測量，應(yīng)在額定負載下進行。因此紋波電壓大小的測量，應(yīng)在額定負載下進行。 測量直流穩(wěn)壓電源紋波電壓時，發(fā)現(xiàn)接入負載和負載測量直流穩(wěn)壓電源紋波電壓時，發(fā)現(xiàn)接入負載和負載開路測得的紋波電壓大小相差很多，這種現(xiàn)象是否正常？開路測得的紋波電壓大小相差很多，這種現(xiàn)象是否正常？為什么？為什么？ 1. 了解直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用。了解直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用。2

8、. 掌握單相整流電路的工作原理和分析方法。掌握單相整流電路的工作原理和分析方法。3. 理解電容濾波電路的特點，掌握單相橋式整流理解電容濾波電路的特點，掌握單相橋式整流 電容濾波電路的分析估算。電容濾波電路的分析估算。主要要求：主要要求：單相橋式整流電容濾波電路的組成與分析估算。單相橋式整流電容濾波電路的組成與分析估算。 重點：重點：8.2.1 穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指標穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指標8.2.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理8.2.3 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器三端固定輸出集成穩(wěn)壓器8.2線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路8.2.4 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路

9、概述穩(wěn)壓電路概述穩(wěn)壓電路概述穩(wěn)壓電路概述作用：作用：在交流電源電壓波動或負載變化時穩(wěn)定輸出直流電壓。在交流電源電壓波動或負載變化時穩(wěn)定輸出直流電壓。 類型：類型：按調(diào)整管與負載的接法分按調(diào)整管與負載的接法分并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路按調(diào)整管的工作狀態(tài)分按調(diào)整管的工作狀態(tài)分線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路線性集成穩(wěn)壓電路分線性集成穩(wěn)壓電路分三端固定輸出三端固定輸出三端可調(diào)輸出三端可調(diào)輸出8.2.1 穩(wěn)壓電路的主要性能指標穩(wěn)壓電路的主要性能指標一、特性指標一、特性指標 二、質(zhì)量指標二、質(zhì)量指標 1. 輸入電壓及其變化范圍輸入電壓及其變化范圍2. 輸出電

10、壓及其可調(diào)范圍輸出電壓及其可調(diào)范圍3. 額定輸出電流及過流保護電流額定輸出電流及過流保護電流1. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) Sr穩(wěn)壓系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、穩(wěn)壓系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻、溫度系數(shù)、紋波電壓及紋波抑制比輸出電阻、溫度系數(shù)、紋波電壓及紋波抑制比00IIOOO/ TIrUUUUS2. 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率 SU00IOOO%100/ TIUUUUS或定義為：或定義為：負載電流和溫度不變，輸入電壓變化負載電流和溫度不變，輸入電壓變化 10%時輸出電壓的變化量。時輸出電壓的變化量。3. 電流調(diào)整率電流調(diào)整率 SI 當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電流從當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電流

11、從0變化到最大時變化到最大時輸出電壓的相對輸出電壓的相對變化量。變化量。4. 輸出電阻輸出電阻 Ro00OOoI TUIUR或定義為：或定義為：恒溫且恒溫且輸入電壓不變輸入電壓不變，負載電流變，負載電流變化化 10%時引起的輸出電壓變化量時引起的輸出電壓變化量。00OOI%100)/( TUIUUS二、質(zhì)量指標二、質(zhì)量指標 續(xù)續(xù)5. 溫度系數(shù)溫度系數(shù) ST00OOIO/ UITTUUS6. 紋波電壓及紋波抑制比紋波電壓及紋波抑制比 Sinp紋波電壓：紋波電壓：疊加在直流輸出電壓上的交流電壓，疊加在直流輸出電壓上的交流電壓， 通常用有效值或峰值表示。通常用有效值或峰值表示。 其大小與負載電流有關(guān)

12、，應(yīng)在額定輸出電流下測。其大小與負載電流有關(guān)，應(yīng)在額定輸出電流下測。紋波抑制比紋波抑制比 Sinp：輸入紋波電壓峰輸入紋波電壓峰-峰值與輸出紋波電壓峰峰值與輸出紋波電壓峰-峰峰 值值 之比的分貝值。之比的分貝值。)dB(lg20oppippinpUUS 二、質(zhì)量指標二、質(zhì)量指標 續(xù)續(xù)8+Uo +UI RLV1+ UCE 8.2.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理+UI 取取樣樣電電路路調(diào)整管調(diào)整管比較放比較放大電路大電路基準電壓基準電壓UZUF 一、電路組成、各部分的作用和穩(wěn)壓工作原理一、電路組成、各部分的作用和穩(wěn)壓工作原理 自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)UCE ，使輸出電壓穩(wěn)定。，使輸出

13、電壓穩(wěn)定。 電路引入了深度負反饋，所以運放工作于放大狀態(tài)。電路引入了深度負反饋，所以運放工作于放大狀態(tài)。8+Uo +UI RLV1+ UCE +UI 取取樣樣電電路路調(diào)整管調(diào)整管比較放比較放大電路大電路基準電壓基準電壓UZUF一、電路組成、各部分的作用和穩(wěn)壓工作原理一、電路組成、各部分的作用和穩(wěn)壓工作原理 自動調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)UCE ，使輸出電壓穩(wěn)定。，使輸出電壓穩(wěn)定。電路引入了深度負反饋，所以運放工作于放大狀態(tài)。電路引入了深度負反饋，所以運放工作于放大狀態(tài)。8.2.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理 二、輸出電壓的計算二、輸出電壓的計算8+Uo +UI R 2RLR 1R1UF

14、UZR2RPZp212OFURRRRUU Z2p21OURRRRU Zp2p21minOURRRRRU Z2p21maxOURRRRU 運放輸入端虛短運放輸入端虛短8.2.3 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器三端固定輸出集成穩(wěn)壓器CW7800 系列系列( (正電源正電源) )CW7900 系列系列( (負電源負電源) )5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V一、型號及其性能一、型號及其性能輸出電流：輸出電流：78L / 79L 輸出電流輸出電流 100 mA78M / 79M 輸出電流輸出電流 500 mA78 / 79 輸出電流輸出電流 1.5 A輸出電壓：輸出電壓

15、：例如：例如：CW7812CW78M18CW79L05輸出輸出12 V，最大電流，最大電流 1.5 A輸出輸出18 V，最大電流，最大電流 0.5 A輸出輸出 5 V，最大電流，最大電流 0.1 A二、外形、管腳排列與符號二、外形、管腳排列與符號塑塑料料封封裝裝金金屬屬封封裝裝312CW7800312CW7900123塑料封裝塑料封裝時的符號時的符號外外形形三、內(nèi)部電路組成框圖三、內(nèi)部電路組成框圖四、基本應(yīng)用電路四、基本應(yīng)用電路n C1 抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，防止自激。抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，防止自激。n C2、C3 改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲；消振。改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪

16、聲；消振。n V 防止輸入端短路時防止輸入端短路時 C3 反向放電損壞穩(wěn)壓器。反向放電損壞穩(wěn)壓器。UI Uo 2.5 3Vn Uo= 12V五、其它應(yīng)用電路五、其它應(yīng)用電路n 提高輸出電壓電路提高輸出電壓電路R1取值通常應(yīng)保證：取值通常應(yīng)保證：Q115IRUI 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 IQ 為為5 8 mA2Q1O)(RIIUU 2Q1)(RIRUU URR)1(12特點：特點： UO U ； 當(dāng)輸入電壓變化時，當(dāng)輸入電壓變化時，IQ也變化，因此穩(wěn)壓精度差。也變化，因此穩(wěn)壓精度差。四、其它應(yīng)用電路四、其它應(yīng)用電路 續(xù)續(xù)n 輸出正、負電壓的電路輸出正、負電壓的電路四、其它應(yīng)用電路四、其它應(yīng)用電路 續(xù)續(xù)

17、n 恒流源電路恒流源電路 Q23OIRUI A5 . 0 RU23 金屬封裝金屬封裝電路中電路中R取值應(yīng)保證：取值應(yīng)保證：Q231IRUI 1I*討論討論試設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源：試設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源：給定負載給定負載100 ，要求輸出直流電壓，要求輸出直流電壓9V。8.2.4 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器一、典型產(chǎn)品一、典型產(chǎn)品CW117/217/317系列系列( (正電源正電源) )CW137/237/337系列系列( (負電源負電源) )n工作溫度工作溫度CW117( (137) ) - -55 150 CCW217( (237) ) - -25 150 CCW317(

18、(337) ) 0 125 Cn 基準電壓基準電壓1.25 Vn 輸出電流輸出電流L 型型 輸出電流輸出電流 100 mAM 型型 輸出電流輸出電流 500 mA未標未標L或或M 型型 輸出電流輸出電流 1.5A二、管腳排列與符號二、管腳排列與符號CW117231CW137123符符號號塑塑料料封封裝裝三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作特點三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作特點n 輸入電流幾乎全部流到輸出端，流到公共端電流非常??；輸入電流幾乎全部流到輸出端，流到公共端電流非常?。?靜態(tài)電流均流至輸出端，因此未引出接地端。靜態(tài)電流均流至輸出端，因此未引出接地端。n 當(dāng)當(dāng)UI=240V時，均有時，均有 U21=1.25V n 電

19、壓調(diào)整端電流電壓調(diào)整端電流 IREF =50 A ,非常小且很穩(wěn)定，不受輸入電非常小且很穩(wěn)定，不受輸入電 壓影響。壓影響。四、基本應(yīng)用四、基本應(yīng)用V1 防止輸入端短路時防止輸入端短路時C4 放電損壞穩(wěn)壓器放電損壞穩(wěn)壓器V2 防止輸防止輸出端短路出端短路時時C2 通過通過調(diào)整端放調(diào)整端放電損壞穩(wěn)電損壞穩(wěn)壓器壓器注意：注意： 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 IQ( (約可達約可達10 mA) )從輸出端流出，在從輸出端流出，在RL 開路時需開路時需流過流過 R1，因此為保證電路正常工作，必須正確選擇阻值：，因此為保證電路正常工作，必須正確選擇阻值： R1 = UREF/ IQ =1.25V/10mA= 125

20、可取標稱值可取標稱值120 。 若負載固定，若負載固定， R1也可取大些，但要保證也可取大些，但要保證 I+ IO 10mA 。U31=240VU21=1.25V 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1由于由于UREF = 1.25 V,I REF 50 A,2REF1REFREFO)(RIRUUU 故故)/1(25. 112ORRU 當(dāng)當(dāng)R2 = 0 2.2 k 時，時， UO = 1.25 24 V應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例2: 030 V 連續(xù)可調(diào)電路連續(xù)可調(diào)電路UA = 1.25 V當(dāng)當(dāng) R2 = 0 時，時，UO= 0 V;當(dāng)當(dāng) R2 = 3k 時，時，V25.31O U1212O/25. 125. 1)/1(

21、25. 1RRRRU 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例2*討論討論實際使用集成穩(wěn)壓器時，應(yīng)注意哪些問題？實際使用集成穩(wěn)壓器時，應(yīng)注意哪些問題？ 討論小結(jié)討論小結(jié)（1）集成穩(wěn)壓器的型號及其引腳的排列，不能錯。特別是輸入）集成穩(wěn)壓器的型號及其引腳的排列，不能錯。特別是輸入 端和輸出端不能接反，否則接通電源后會損壞。端和輸出端不能接反，否則接通電源后會損壞。（2）負載電阻不能過小，即負載電流必須小于器件額定電流。）負載電阻不能過小，即負載電流必須小于器件額定電流。（3）管耗較大時，器件應(yīng)加裝適當(dāng)?shù)纳崞?。管耗較大時，器件應(yīng)加裝適當(dāng)?shù)纳崞?。塑料封裝管加散塑料封裝管加散 熱器后最大功率為熱器后最大功率為10W，金屬封

22、裝管加散熱器后最大功率，金屬封裝管加散熱器后最大功率 為為20W。（4）集成穩(wěn)壓器的輸入、輸出電壓之差不能太小，一般要求該集成穩(wěn)壓器的輸入、輸出電壓之差不能太小，一般要求該 壓差大于壓差大于2.53V，否則會影響穩(wěn)壓性能，但壓差過大會使否則會影響穩(wěn)壓性能，但壓差過大會使 穩(wěn)壓器功耗增大。穩(wěn)壓器功耗增大。（5）穩(wěn)壓器輸出端接有大容量負載電容時，應(yīng)在穩(wěn)壓器輸入、）穩(wěn)壓器輸出端接有大容量負載電容時，應(yīng)在穩(wěn)壓器輸入、 輸出端之間接保護二極管。輸出端之間接保護二極管。（6）穩(wěn)壓器）穩(wěn)壓器GND端不能開路端不能開路,否則使否則使UO UI ,可能損壞負載電路?？赡軗p壞負載電路。1.理解穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指

23、標。理解穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指標。2.理解串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成、工作原理和分析計算；理解串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成、工作原理和分析計算； 掌握三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用。掌握三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用。主要要求：主要要求： 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成和輸出電壓的估算；串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成和輸出電壓的估算； 集成三端穩(wěn)壓器的型號與典型應(yīng)用。集成三端穩(wěn)壓器的型號與典型應(yīng)用。重點：重點：8.3.1 開關(guān)穩(wěn)壓電路的特點及類型開關(guān)穩(wěn)壓電路的特點及類型8.3.2 開關(guān)穩(wěn)壓電路的工作原理開關(guān)穩(wěn)壓電路的工作原理*8.3.3 集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用實例集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用實例8.3開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路8.3.1 開關(guān)穩(wěn)壓電路的特點及類型開關(guān)穩(wěn)壓電路的特點及類型n 線性穩(wěn)壓電路的缺點：線性穩(wěn)壓電路的缺點：調(diào)整管管耗大調(diào)整管管耗大電源效率低電源效率低( (一般不超過一般不超過50%) )n 開關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點：開關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點： 效率高效率高( (80% 90%) )體積小、重量輕體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬穩(wěn)壓范圍寬對電網(wǎng)要求不高對電網(wǎng)要求不高n 改進思路：改進思路：使調(diào)整管開關(guān)工作使調(diào)整管開關(guān)工作截止截止( (電流小電流小) ) 飽和飽和( (管壓降小管壓降小) )，減小管耗，減小管耗適用場合：適用場合： 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小、輸出電流變化輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小、輸出