晶體管穩(wěn)壓電源

1、晶體管穩(wěn)壓電源第1頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.橋式整流電路及電容濾波電路的輸出電壓與變壓器副邊電壓的關(guān)系。2.橋式整流電路、電容濾波電路及串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成和工作原理。3.端集成穩(wěn)壓器的使用方法。 整流電路直流穩(wěn)壓電源的組成：第2頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四tu20234t0234uo+u2+u1D(a) 電路 (b) 波形+uoRL5.1.1 單相半波整流電路利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟缍O管等，將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動直流電的電路稱為整流電路。整流電路按輸入電源相數(shù)可分為單相整流電路和三相整流電路，按輸出波形又可分為半

2、波整流電路和全波整流電路。目前廣泛使用的是橋式整流電路。第3頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四單相半波整流電壓的平均值為：=ppwwp0222o45.02)(sin221UUttdUU流過負(fù)載電阻RL的電流平均值為：L2Loo45.0RURUI=流經(jīng)二極管的電流平均值與負(fù)載電流平均值相等，即：L2oD45.0RUII=二極管截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值，即：22MRM2UUU=第4頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四單相橋式整流電路+u1+u2D4D3D1D2RL+uo(a) 原理電路ab+u1+u2RL+uo(b) 簡化畫法u2為正半周時，

3、a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管D1、D3承受正向電壓而導(dǎo)通，D2、D4承受反向電壓而截止。此時電流的路徑為：aD1RLD3b。u2為負(fù)半周時，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，二極管D2、D4承受正向電壓而導(dǎo)通，D1、D3承受反向電壓而截止。此時電流的路徑為：bD2RLD4a。第5頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四單相全波整流電壓的平均值為：=2o9.0UU流過負(fù)載電阻RL的電流平均值L2Loo9.0RURUI=流經(jīng)每個二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半，即：L2oD45.021RUII=每個二極管在截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值，即：22MRM2UUU=tu20234tiD1

4、0234tiD20234tuo0234第6頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四濾波電路整流電路可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，但脈動較大，在某些應(yīng)用中如電鍍、蓄電池充電等可直接使用脈動直流電源。但許多電子設(shè)備需要平穩(wěn)的直流電源。這種電源中的整流電路后面還需加濾波電路將交流成分濾除，以得到比較平滑的輸出電壓。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲功能來實(shí)現(xiàn)的。1 電容濾波電路tu20234t0234uo+u2+uo+u1D(a) 電路 (b) 波形CRL+第7頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四假設(shè)電路接通時恰恰在u2由負(fù)到正過零的時刻，這時二極管D開始導(dǎo)通，電源u

5、2在向負(fù)載RL供電的同時又對電容C充電。如果忽略二極管正向壓降，電容電壓uC緊隨輸入電壓u2按正弦規(guī)律上升至u2的最大值。然后u2繼續(xù)按正弦規(guī)律下降，且C2uu，使二極管D截止，而電容C則對負(fù)載電阻RL按指數(shù)規(guī)律放電。uC降至u2大于uC時，二極管又導(dǎo)通，電容C再次充電。這樣循環(huán)下去，u2周期性變化，電容C周而復(fù)始地進(jìn)行充電和放電，使輸出電壓脈動減小，如圖9-4（b）所示。電容C放電的快慢取決于時間常數(shù)（CRL=t）的大小，時間常數(shù)越大，電容C放電越慢，輸出電壓uo就越平坦，平均值也越高。電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時波動較大，說明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)載較輕且變化不大的場合。第8

6、頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四2 電感濾波電路+u1+u2RL+uoL電感濾波適用于負(fù)載電流較大的場合。它的缺點(diǎn)是制做復(fù)雜、體積大、笨重且存在電磁干擾。3 復(fù)合濾波電路LCCCLCCR(a) LC濾波電路 (b) CLC濾波電路 (c) CRC濾波電路第9頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四直流穩(wěn)壓電路將不穩(wěn)定的直流電壓變換成穩(wěn)定且可調(diào)的直流電壓的電路稱為直流穩(wěn)壓電路。直流穩(wěn)壓電路按調(diào)整器件的工作狀態(tài)可分為線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路兩大類。前者使用起來簡單易行，但轉(zhuǎn)換效率低，體積大；后者體積小，轉(zhuǎn)換效率高，但控制電路較復(fù)雜。隨著自關(guān)斷電力電子器件和

7、電力集成電路的迅速發(fā)展，開關(guān)電源已得到越來越廣泛的應(yīng)用。LC、CLC型濾波電路適用于負(fù)載電流較大，要求輸出電壓脈動較小的場合。在負(fù)載較輕時，經(jīng)常采用電阻替代笨重的電感，構(gòu)成CRC型濾波電路，同樣可以獲得脈動很小的輸出電壓。但電阻對交、直流均有壓降和功率損耗，故只適用于負(fù)載電流較小的場合。第10頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四1 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路+Ui+UoRLDZ+UZR+ UR IoIZI工作原理：輸入電壓Ui波動時會引起輸出電壓Uo波動。如Ui升高將引起隨之升高，導(dǎo)致穩(wěn)壓管的電流IZ急劇增加，使得電阻R上的電流I和電壓UR迅速增大，從而使Uo基本上保持不變。反之，當(dāng)U

8、i減小時，UR相應(yīng)減小，仍可保持Uo基本不變。當(dāng)負(fù)載電流Io發(fā)生變化引起輸出電壓Uo發(fā)生變化時，同樣會引起IZ的相應(yīng)變化，使得Uo保持基本穩(wěn)定。如當(dāng)Io增大時，I和UR均會隨之增大使得Uo下降，這將導(dǎo)致IZ急劇減小，使I仍維持原有數(shù)值保持UR不變，使得Uo得到穩(wěn)定。第11頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四+UiIoR1RLRaR2RbR4R3RPUBE2V1V2UBE1+UoUZ+ +UF 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路+UiIoR1RLR2R3RPV+UoUZ+ +UF + +采用集成運(yùn)算放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路第12頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四（1）取樣環(huán)節(jié)

9、。由R1、RP、R2組成的分壓電路構(gòu)成，它將輸出電壓Uo分出一部分作為取樣電壓UF，送到比較放大環(huán)節(jié)。（2）基準(zhǔn)電壓。由穩(wěn)壓二極管DZ和電阻R3構(gòu)成的穩(wěn)壓電路組成，它為電路提供一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓UZ，作為調(diào)整、比較的標(biāo)準(zhǔn)。（3）比較放大環(huán)節(jié)。由V2和R4構(gòu)成的直流放大器組成，其作用是將取樣電壓UF與基準(zhǔn)電壓UZ之差放大后去控制調(diào)整管V1。（4）調(diào)整環(huán)節(jié)。由工作在線性放大區(qū)的功率管Vl組成，Vl的基極電流IB1受比較放大電路輸出的控制，它的改變又可使集電極電流IC1和集、射電壓UCEl改變，從而達(dá)到自動調(diào)整穩(wěn)定輸出電壓的目的。(A)電路的組成及各部分的作用第13頁，共20頁，2022年，5月20

10、日，1點(diǎn)43分，星期四(B)電路工作原理當(dāng)輸入電壓Ui或輸出電流Io變化引起輸出電壓Uo增加時，取樣電壓UF相應(yīng)增大，使V2管的基極電流IB2和集電極電流IC2隨之增加，V2管的集電極電位UC2下降，因此Vl管的基極電流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo下降，使Uo保持基本穩(wěn)定。UoUFIB2IC2UC2IB1UCE1Uo同理，當(dāng)Ui或Io變化使Uo降低時，調(diào)整過程相反，UCE1將減小使Uo保持基本不變。從上述調(diào)整過程可以看出，該電路是依靠電壓負(fù)反饋來穩(wěn)定輸出電壓的。第14頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四(C)電路的輸出電壓設(shè)V2發(fā)射結(jié)電壓UBE2可忽略，則

11、：obabZFURRRUU+=或：ZURRRUbbao+=用電位器RP即可調(diào)節(jié)輸出電壓Uo的大小，但Uo必定大于或等于UZ。如UZ=6V，R1=R2=RP=100，則Ra+Rb=R1+R2+RP=300， Rb最大為200，最小為100。由此可知輸出電壓Uo在918V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。第15頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四3 集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓電路是將穩(wěn)壓電路的主要元件甚至全部元件制作在一塊硅基片上的集成電路，因而具有體積小、使用方便、工作可靠等特點(diǎn)。集成穩(wěn)壓器的種類很多，作為小功率的直流穩(wěn)壓電源，應(yīng)用最為普遍的是3端式串聯(lián)型集成穩(wěn)壓器。3端式是指穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端

12、和公共端3個接線端子。如W78和W79系列穩(wěn)壓器。W78系列輸出正電壓有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多種，若要獲得負(fù)輸出電壓選W79系列即可。例如W7805輸出+5 V電壓，W7905則輸出5 V電壓。這類端穩(wěn)壓器在加裝散熱器的情況下，輸出電流可達(dá)1.52.2A，最高輸入電壓為35V，最小輸入、輸出電壓差為23V，輸出電壓變化率為0.10.2。第16頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四1 3 21公共端2輸出端3輸入端W791 3 21輸入端2輸出端3公共端W78(A)外形和管腳排列W78C1C2+Ui+Uo123W79C1C2Ui+Uo

13、+321(B)典型應(yīng)用電路第17頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四（）317與337是近年來較新的產(chǎn)品。既保持了3個端子的結(jié)構(gòu)，又能實(shí)現(xiàn)輸出電壓的連續(xù)可調(diào)，它的外形結(jié)構(gòu)與7800系列集成穩(wěn)壓電路完全相同。317（正穩(wěn)壓器）的1腳為調(diào)整端，2為輸入端，3為輸出端。337（負(fù)穩(wěn)壓器）的1腳為調(diào)整端，2為輸出端，3為輸入端。塊內(nèi)設(shè)有過流、過熱保護(hù)電路，最大輸入、輸出電壓差可達(dá)40，輸出電壓可在1.235之間連續(xù)可調(diào)，輸出電流為0.51.5，最小負(fù)載電流為5。基準(zhǔn)電壓為1.2。第18頁，共20頁，2022年，5月20日，1點(diǎn)43分，星期四4. 串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路+UI+UO開關(guān)調(diào)整管脈沖調(diào) 制比較放大基準(zhǔn)電壓濾波電路采樣電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路的組成+iEuCLuButUREFuFuAVVDCR2R1RL+UO+UI脈寬調(diào)制比較放大+A+振蕩器基準(zhǔn)電壓脈沖調(diào)寬式開關(guān)型穩(wěn)壓電路原理圖ui-UD0000uAuEuBuOUOU1-UCESTTOn-UOPP+UOPPttttTOff脈沖調(diào)寬式開關(guān)型穩(wěn)壓電