電源與穩(wěn)壓精品課件

1、電源與穩(wěn)壓第1頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五整流電路的基本特點和分析直流穩(wěn)壓電源的組成和特點學(xué)習(xí)要點第2頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五8.1.1 單相半波整流電路優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單。 缺點：輸出電壓脈動系數(shù)大用途：可以用脈動電流的地方，如電鍍、蓄電池充電等。 8.1 整流電路第3頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 當(dāng)u為正半周時，二極管VD承受正向電壓而導(dǎo)通，此時有電流流過負載，并且和二極管上的電流相等，即io= id。忽略二極管的電壓降，則負載兩端的輸出電壓等于變壓器副邊電壓，即uo=u ，輸出電壓uo的波形幅度與u相

2、同。第4頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 當(dāng)u為負半周時，二極管VD承受反向電壓而截止。此時負載上無電流流過，輸出電壓uo=0，變壓器副邊電壓u全部加在二極管VD上，UVD=um。第5頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 UO = 0.45 U2 (8.1) (8.2) IF = IO (8.3)U DRM = U 2 = 3.14 U O (8.4)第6頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五例8.1 單相半波整流電路如圖7.2所示。已知直流負載電阻為20，工作電壓40V,單相交流電源電壓220V,試選擇整流二極管，并計算變壓器的變

3、比。解：負載工作電流 通過二極管的正向電流為 IF = IO = 2 A 二極管承受的最大反向電壓 UDRM = 3.14 UO = 3.1440 = 126 V 查晶體管手冊或本書附錄可得，二極管2CZ56D的最大整流電流為3A，最高反向工作電壓為200V。所以選用一只2CZ56D作為整流二極管并安裝相應(yīng)的散熱片。第7頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 8.1.2 單相橋式全波整流電路第8頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五u為正半周時，a點電位高于b點電位，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：aD1R

4、LD3b。第9頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五u為負半周時，b點電位高于a點電位，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10頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五第11頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 UO = 0.9 U2 (8.1) (8.2) IF = 1/2IO (8.3)U DRM = U 2 = 1.57 U O (8.4)第12頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五例8.2 單相橋式整流電路中，已知直流負載電阻為20所需電壓為40V

5、，單相交流電源電壓220V。試選擇整流二極管，并計算變壓器的變比。解： 負載工作電流 通過二極管的正向電流 1A 二極管承受的最大反向電壓 UDRM = 1.57 UO = 1.5740 = 63 V查晶體管手冊和本書附錄可得，2CZ56C的最大整流電流為3A，最高反向工作電壓為100V，可滿足整流電路的要求。因此選用2CZ56C作為整流器件，第13頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 8.2 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

6、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現(xiàn)的。第14頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五一 電容濾波電路第15頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五第16頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 單相橋式整流、電容濾波電路的輸出特性曲線如圖所示。空載時（RL=，開路），UDO=1.4U。負載加重時（即RL減小，IDO增大，此時=RLC減小），放電速度加快，UDO下降。從圖中可見，電容濾波電路的輸出電壓在負載變化時波動較大，說明它的帶負載能力較差，只適用于負載較輕且變化不大的場合第17頁，共35頁

7、，2022年，5月20日，6點19分，星期五第18頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五二 電感濾波電路電感濾波適用于負載電流較大的場合。它的缺點是制做復(fù)雜、體積大、笨重且存在電磁干擾。第19頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五三 復(fù)合濾波電路 LC、CLC型濾波電路適用于負載電流較大，要求輸出電壓脈動較小的場合。在負載較輕時，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，故只適用于負載電流較小的場合。第20頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 一 、直流穩(wěn)壓電源的

8、組成： 8.3 直流穩(wěn)壓電路21第21頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 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。 穩(wěn)壓管電路使用起來簡單易行，但轉(zhuǎn)換效率低，體積大 ,輸出電壓不可調(diào)整； 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源輸出電壓可調(diào)，帶負載能力比較大，是常用的一種穩(wěn)壓電源。 開關(guān)穩(wěn)壓電路體積小，轉(zhuǎn)換效率高，但控制電路較復(fù)雜。隨著自關(guān)斷電子器件（自動轉(zhuǎn)換器件）和集成電路的迅速發(fā)展，開關(guān)電源已得到越來越廣泛的應(yīng)用。 22第22頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期

9、五直流穩(wěn)壓電源 常用穩(wěn)壓電路 (小功率設(shè)備)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 線性穩(wěn)壓電路 開關(guān)型穩(wěn)壓電路 并聯(lián)型串聯(lián)型第23頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五8.3.1 穩(wěn)壓管（ 與負載并聯(lián)型）穩(wěn)壓電路工作原理： 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U0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)Ui減小時，UR相應(yīng)減小，仍可保持Uo基本不變。 當(dāng)負載電流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

10、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。24第24頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五8.3.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1. 電路結(jié)構(gòu)的一般形式 因調(diào)整元件與負載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。UoRLUIR+調(diào)整元件 串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整管四部分組成。返回（改變R可以影響U0）25第25頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源實際上利用射極跟隨器的輸出阻抗低，帶負載能力強的特點，如圖，把圖方向調(diào)整一下，就成通用的圖形（交流）。26第26頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期

11、五T+UI+_+_Uo比較放大基 準(zhǔn)取 樣URFUo+C2RL調(diào)整元件調(diào)整元件T與負載串聯(lián)，通過全部負載電流。比較放大器可以是單管放大電路，差動放大電路，集成運算放大器。調(diào)整元件可以是單個功率管，復(fù)合管或用幾個功率管并聯(lián)?；鶞?zhǔn)電壓可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取出輸出電壓Uo的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。27第27頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路28第28頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五（1）取樣環(huán)節(jié)。由R3、RP、R4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VS

12、和電阻R2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Uvs，作為調(diào)整、比較的標(biāo)準(zhǔn)。（3）比較放大環(huán)節(jié)。由V2和R1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Uvs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VTl組成，VTl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，從而達到自動調(diào)整穩(wěn)定輸出電壓的目的。1、電路的組成及各部分的作用29第29頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五2、電路工作原理 當(dāng)輸入電壓Ui或輸出電流Il變化引起輸出電壓Uo增加時，取樣電壓UF(UB2)相應(yīng)增

13、大，使VT2管的基極電流IB2和集電極電流IC2隨之增加，VT2管的集電極電位UC2(UB1)下降，因此VTl管的基極電流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo(UI-UCE1)下降，使Uo保持基本穩(wěn)定。 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反饋來穩(wěn)定輸出電壓的。30第30頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五3、電路的輸出電壓電位器RP可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。忽略IB2，則 取樣分圧比通常UvsUBE2， U0Uvs/ 當(dāng)RP調(diào)到最下端：當(dāng)RP調(diào)到最上端：一般U0Uvs。31

14、第31頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五4、采用集成運算放大器的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 其電路組成部分、工作原理及輸出電壓的計算與前述電路完全相同，唯一不同之處是放大環(huán)節(jié)采用集成運算放大器而不是晶體管。U0132第32頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五 集成運放在這里起比較放大作用，反饋信號UF由U01輸出，經(jīng)UBE1、R1、在R2及RP抽頭上產(chǎn)生一個電壓加到U-端；由VZ提供一個穩(wěn)定的輸入電壓UVS加到U+端，與反饋信號相比較，形成一個同相比例放大電路。U0=U01-UBE，UBE比較小，可忽略，即U01穩(wěn)定，U0穩(wěn)定。或者說33第33頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期五知識拓展1. 恒壓式鎳鎘電池充電器 第34頁，共35頁，2022年，5月20日，6點19分，星期