直流穩(wěn)壓電源組成和功能

1、關(guān)于直流穩(wěn)壓電源的組成和功能第一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月單相三相二極管可控硅橋式倍壓整流半波全波本課主要介紹：單相半波整流，單相全波整流，單相橋式整流把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。整流電路分類：整流電路的任務(wù)：第二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月15.2 單相整流電路(1)單相半波整流電路二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降， uo=u2u1u2aTbDRLuo為分析簡單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管截止, uo=0+io+u2 0 時(shí):u20 時(shí)D1,D4導(dǎo)通D2,D3截止電流通路:a D1RLD4bu2ID)（選

2、購時(shí)：反向峰值電壓 2URM)第十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月15.3 濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC第十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)電容濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。(a)電容濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第二十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月RL未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束沒有電容時(shí)的輸出波形au1u2u1bD4D2D1

3、D3RLuoSCuc第二十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月RL接入（且RLC較大）時(shí) (忽略整流電路內(nèi)阻ro)u1u2u1bD4D2D1D3RLuOSCu2tuOt無濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形第二十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月uotu2上升， u2大于電容上的電壓uc，u2對電容充電，uo= uc u2u2下降， u2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過RL放電， uc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RL C第二十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月u2tuot只有整流電路輸出電壓大于uc時(shí)，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波

4、。二極管中的電流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC第二十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月u2tuot電容充電時(shí)，電容電壓滯后于u2。RLC越小，輸出電壓越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且RLC較大）時(shí) (考慮整流電路內(nèi)阻ro)第二十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月近似估算: Uo=1.2U2 Io= Uo/RL流過二極管瞬時(shí)電流很大RLC 越大 Uo越高負(fù)載電流的平均值越大 ; 整流管導(dǎo)電時(shí)間越短 iD的峰值電流越大(b)電容濾波電路的特點(diǎn) 輸出電壓 平均值Uo與時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)RLC 愈大 電容器放電愈慢 Uo(平均值)愈大 二

5、極管承受的最高反向電壓一般取(T:電源電壓的周期)第二十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月電容濾波原理的低通濾波器解釋用傅氏級(jí)數(shù)對全波整流的輸出 uo 分解后可得:u20tRLCuuo+頻率越高，電容的容抗越小ro整流電路第二十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)電感濾波電路電路結(jié)構(gòu): 在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。u2u1RLLuo第二十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月電感濾波原理(低通濾波器解釋）對諧波分量: f 越高，XL 越大,電壓大部分降在XL上。 因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流

6、電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：u2u1RLLuo對直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上第二十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) RC 型濾波器改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波uoRu2u1C1C2uo1RLRC 型濾波器將RC 型濾波器中的電阻換為電感，變?yōu)長C 型濾波器第三十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月15.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓第三十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月穩(wěn)壓電源類型:以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)電路

7、最簡單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。效率較高，目前用的也比較多。第三十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(1) 穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)(a)穩(wěn)壓系數(shù) S（越小越好） 穩(wěn)壓系數(shù)S反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對穩(wěn)壓電路的影響。定義為當(dāng)負(fù)載固定時(shí)，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比。(b)輸出電阻Ro （越小越好） 輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響。定義為當(dāng)輸入電壓固定時(shí)輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實(shí)際上就是電源戴維南等效電路的內(nèi)阻。第三十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路(a)電路結(jié)構(gòu)的一般形式串聯(lián)式穩(wěn)壓電路

8、的組成：（1）基準(zhǔn)電壓； （2）比較放大；（3）輸出電壓取樣電路；（4）調(diào)整元件UOT1+_UI比較放大基 準(zhǔn)電壓Uo取樣URFUORL調(diào)整元件+第三十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱之為： 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。若因輸入電壓變化或負(fù)載變化而使UO加大,比較放大電路使UB1變小,從而使UO降低.UOT1+_UI比較放大基 準(zhǔn)電壓Uo取樣URFUORL調(diào)整元件+UB1+UIUoRLR3比較放大第三十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月R 、 UZ基準(zhǔn)電壓T1調(diào)整管R3 、 T2比較放大R1 、 RW 、R2采樣電阻(

9、b)一種實(shí)際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第三十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月穩(wěn)壓原理UoUB2UC2 （UB1 ）Uo當(dāng) UI 增加或輸出電流減小使 Uo升高時(shí)UC2 （UB1 ）R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第三十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(c) 輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍()22221BEZWWOUURRRRRU+=所以：2221ZWWURRRRR+=忽略UBE2R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2因?yàn)椋篛U2BEZUU+22WRR+2

10、1WRRR+=UB2=第三十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。221ZWWOminURRRRRU+=4=6V4.74.7+=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU+=4=12V4.74.7+=4.74.7R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB22221ZWWOURRRRRU+=第三十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(d) 實(shí)際的穩(wěn)壓電源采取的改進(jìn)措施1. 比較放大級(jí)采用差動(dòng)放大器或集成運(yùn)放2.調(diào)整管采用復(fù)合三極管3. 采用輔助電源(比較放大部分的電源)4

11、. 用恒流源負(fù)載代替集電極電阻以提高增益5. 內(nèi)部加短路和過熱保護(hù)電路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成穩(wěn)壓電源第四十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月用運(yùn)放作為比較放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路+UZDZUOUIT1T2R1R2RWRZ1RL+-+UZ1DZ1RZ最大輸出電壓最小輸出電壓第四十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月15.5 集成穩(wěn)壓電源特點(diǎn)：體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類型：W7800系列 穩(wěn)定正電壓 W7805 輸出+5V W7809 輸出+9V W7812 輸出+12V W7815 輸

12、出+15V W7900系列 穩(wěn)定負(fù)電壓 W7905 輸出-5V W7909 輸出-9V W7912 輸出-12V W7915 輸出-15V第四十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1端: 輸入端2端: 公共端3端: 輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.11FCo1F+10V+5V注意：輸入與輸出端 之間的電壓不 得低于2V！第四十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1端: 公共端2端: 輸入端3端: 輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123+W7905UI+Uo231CI0.11FCo1F-10V-5V第四十四張，PPT共四十

13、九頁，創(chuàng)作于2022年6月集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路u2u1 C1300FU1=220VU2=8VUC1=1.2 U2 =9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1F第四十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路u2u1W78051321F1FW7905300F1F1F300F123+5V-5V（產(chǎn)生正負(fù)對稱電源）第四十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月開關(guān)電源原理uBuOUITRLPWM控制+電路原理輸出電壓波形TOtt1t2uOUIUCES平均值UOuB的波形tTOt1t2uBTonToffPWM: Pulse Width Modulation 脈寬調(diào)制tOuBUthtOt1t2uA調(diào)整管TPWM電路原理三角波發(fā)生器+VUthuB+