電子技術(shù)第09講直流穩(wěn)壓電源

第九直流穩(wěn)壓電第九章直流穩(wěn)壓電§9.1直流穩(wěn)壓電源的組成和功§9.2單相整流電§9.3濾波電*§9.4倍壓整流電路的工作原§9.5穩(wěn)壓電§9.6集成穩(wěn)壓電(9-§9.1直流穩(wěn)壓電源的組成路電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流路整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3濾波電路將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷鞣€(wěn)壓電路清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持(9-§9.2單相整流電整流電路的任務：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動電壓二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大(9-§9.2.1單相半波整流電路的工作原T iL

u20時，二極管 忽略二極管向壓降 aRaRLu2<0時，二b

(9-aDRL (1)aDRL 二極管上的平均 流： = 二極管上承受的最高電壓UM 輸出電壓平均值

U21Uo1

o0o

U

(9-例：求解相應參數(shù)并作

~220

+uD– RL

u

2

2Usin(t)d(t

iD=

0

ID

0.45U2

URM

(9-§9.2.2單相全波整流電au2RLau2RLb

輸出電壓波形 URM U二極管上的平均電流：IDuo平均值Uo：

1 (9-§9.2.3單相橋式整流電++u2-(9---u2+(9-橋式整流工作原輸入正半 輸入負半

uo

uo (9-波

iD= (9-參數(shù)估1整流輸出電壓平均1UO

0

2Usin(t)d(t22 U222

二極管平均電ID

2

UO

0.45U2Ro3oiD=oo 二極管最大反URM (9-+R+RLi+~o~ 整 在一起稱為整流(9-幾種常見的硅整流橋外形++~~+~- (9-§9.2.4整流電路的主一、整流輸出電壓的平均值與脈動系整流輸出電壓平均值全波整流時，負載電壓Uo的平均值為1Uo 1

2πudto0o

0U2負載上的(平均)電流

RLRL(9-脈動系數(shù)S定義：整流輸出電壓的基波峰值Uo1m與平均值之比44用傅氏級數(shù)對全波整流的輸出uo分解后可得44uo

2U2

t

t

SUo1m

2Uo

π(9-二、平均電流與反向峰值電例如：在橋式整流電路中，每個二極管只有半周ID是負載平均電流的一半。ID

2Io

0.45U二極管截止時兩端承受的最大反向電壓URM

(9-§9.3濾波電電電電濾波電路的結(jié)構(gòu)特點:電容與負載RL并聯(lián)，電感與負載RL串聯(lián)感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電(9- 電容濾波電一、濾波原a b

S –(9-

b

S –RL未接入時(忽略整流電路內(nèi)阻

充電結(jié)

t

(9-a b

–RL接入（且RLC較大）時(忽略整流電路內(nèi)阻tt(9-tt(9-

SS 有充電電流iD。因t

輸出電流t(9-

b

S –RL接入（且RLC較大）時(考慮整流電路內(nèi)阻t整流電 t(9-二、電容濾波電路的特輸出電壓Uo與放電時間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大電容器放電愈慢Uo(平均值)愈一般取τ

(35)2

(T:電源電壓的周期近似估算:Uo=1.2U2流過二極管瞬時電流很大RLC越大Uo越負載電流的平均值越大;整流管導電時間越iD的峰值電流越故一般選管時

IDF

(2~3)IL2

Uo

(9-輸出特性(外0輸出波形隨負載RLC的變化而改變,UoS也隨之改變?nèi)鏡L愈小(IL越大Uo下降多S結(jié)論：結(jié)論：較小且負載變動不大的場合。(9- 電感濾電路結(jié)構(gòu):在橋式整流電路與負載間串入一電感L RLRL(9- RLRL一、濾波原對直流分量:XL=0相當于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:f越高，XL越大,電壓大部分降在XL上。

(9- RLRL二、電感濾波的特(9- 其他形式的濾波改善濾波特性的方法：采取多級濾波。RC–型濾波電路：在電容濾波后再接一級RC波電路L-C型濾波電路：在電感濾波后面再接一電LC–型濾波電路：在電容濾波后面再接L-C濾波電路(9-RC–型濾波電uo的直流分量 oRoL(9-uo的交流分量的基波的幅值

RL//(jXC2

RRL

1 (R//R)2(R//R)2L1)22L

(9-(R//R)2(R//R)2L1)22

RL

通常選擇濾波元件的參數(shù)使得

(R

RLUUR1C(R//RL2Luo的脈動系數(shù)S與uo1的脈動系數(shù)S′的關(guān)系SSUo1C2(R//RL)1C2(R//RL(9-二、L-C型濾波電 L CC設uo1的直流分量為U′O，交流分量的基波的UoU'oUoU'o

RL//(jXC

jXLRL

jXC

(9-

RL//(jXC

jXLRL

jXC

通常選擇濾波元件的參數(shù)使得

UUjX 11LCuo的脈動系數(shù)S與uo1的脈動系數(shù)S′的關(guān)系SSUo1111S'(9-三、LC–型濾波電 u2u2顯然LC–型濾波電路輸出電壓的脈動系請自行分析LC–型濾波電路的輸出電壓和脈動系

(9-*§9.4倍壓整流電路的工作原一、二倍壓整流電

的正半周 +–+–想情況下，電容u 的電壓充到

u2的負半周導通，D1 想情況下，電容負載上的電壓

uo

的電壓充

(9-二、多倍壓整流電uD352uD3521 u2的第一個正半周：u2、C1、D1構(gòu)成回路充電到

u2的第一個負半周：u2、C2、D2、C1構(gòu)成回路C2充電到

(9-uDuD21 C5– +C2+C4+C6

u2的第二個正半周：u2、C1、C3、D3、C2構(gòu)成路，C1補充電荷，C3充電到

u2的第二個負半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1成回路，C2補充電荷，C4充電到

§9.5穩(wěn)壓電常常用穩(wěn)壓電(小功穩(wěn)壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓電線穩(wěn)壓電開關(guān)穩(wěn)壓電

(9-§9.5.1串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓一、電路結(jié)構(gòu)的一般形串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路的基本形TURTURL器，Uo=UZ-UBE 但帶負載的能力 穩(wěn)壓管強

(9-TT+RL––兩個主要缺點穩(wěn)壓效果不好。Uo=UZ輸出電壓不可調(diào)(9-具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電調(diào)整元TT_ (9-+

調(diào)整元

+O O (9-調(diào)整元TUITUI_取FUO (9-一種實際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電++_RR+1R_穩(wěn)壓原當UI增加或輸出電流減小使Uo升高時 UBE2(=UB2-UZ）

(9-++_RR+1R_三、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范O R1O

BEUOU

R2

Z Z

O

RW

(9-++_RR+1R_四、影響穩(wěn)壓特性的主要因電路對電網(wǎng)電壓的波動抑制能力較差。例UIVC2Uo流過穩(wěn)壓管的電壓隨UI波動，使UZ不穩(wěn)定，(9-五、改進措 TRTRR2RR在運放理想條件下

Uo

R1)U

1U

R(9-++_RR+1R_采用輔助電源(比較放大部分的電源)用恒流源負載代替集電極電阻以提高增益調(diào)整管采用復合三極管以擴大輸出電流的范(9-*六、過流保限流型：當調(diào)整管的電流超過額定值時，對

當IL時，T'1T'1從T1

(9-截流型:過流時使調(diào)整管截止或接近截 R R3 3UUO

輸出電流在額定值以內(nèi)時

UO U+UO UB1(9- R R3 3UUO

輸出電流超出額定值時因輸出電壓降低，三極管T2逐漸導通，U+，穩(wěn)U+ UB1 UC1U+

IC2

UB2

(9-七、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路缺調(diào)整管工 性放大區(qū)，當負載電流較大時損耗(P=UCEIL電源的效率(=Po/Pi=UoIL/UiIi)較低(9-§9.5.2穩(wěn)壓電路的主一、穩(wěn)壓系數(shù)SUo

UIUI二、輸出電阻電流變化量之比。它實際上就是電源等效(9-§9.6集成穩(wěn)壓電 (9-§9.6.2集成穩(wěn)壓電源

可調(diào)固定

正輸出電壓額定電壓值有5V、9V、12V、18V、24V等。(9-一、78、79系列的型號命CW7800系列(正電源)CW7900系列(負電源輸出電壓5V/6V9V/12V/15V/18V24輸出電流78L79L輸出電100/9M—輸出電500××79輸出電1.5(9-例如 5V，最大電1.5 5V，最大電0.5 5V，最大電0.1(9-1端:輸入2端:公共3端:輸出21W7800

1端公共2端輸入33端:輸出321W7900(9-封塑料封 金屬封 GND

符號 (9-二、CW7800 結(jié)構(gòu)和基本應用電路電動啟路電樣取電路電動啟路電樣取電電準電準基 放 (9-§9.6.2應用電一、輸出為固定電壓的電輸出為固定正壓時的接法如圖所示+2++2+__W7800系列穩(wěn)壓器基本接線圖注注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于(9-二、輸出正負電壓的電1+ 2

3

+_(9-三、提高輸出電壓的電13+13+_2R+_UXX 為W78XX固定輸出UO=UXX+(9-四、輸出電壓可調(diào)式電用三端穩(wěn)壓器也可以實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，下圖是W7805組成的7－30V可調(diào)式穩(wěn)壓電源

7276

2

RR2(9-

2

776

2

RR2o運算放大器作為電壓跟隨器使的電源就借助于穩(wěn)壓器的輸入直流電壓。由于運放的輸入阻抗很高oUo1U

U

R1R2

UoUXX

R2Uo

UXX

(9-

防止輸入端短路時反放電損壞穩(wěn)壓反+抵消輸 長接線電感效

瞬態(tài)響Uo=Uo=防止自

0.33

0.1F100 (9-電壓電提高電壓電提高輸58

+

I3IQ

1 1U UCOC 要求

5IQUO

(I1

IQ

IQ

(1

R2輸出電UOU(9-+++++(虛短RUO12RR)R312調(diào)穩(wěn)壓電8R3R4

UUO

(1可產(chǎn)生U的輸出電(9-10001000+132++150.330.1+0.330.1+100021153220220(9-恒流源電

IO

U23R

112+0.330.1UI=+10R(9-CW117/217/317系列(正電源CW137/237/337系列(負電

CW117(137)—-55150CCW217(237)—-25150CCW317(337)—0125C(9-基準電 1.25輸出電流L輸出電100M型輸出電500(9-二、 結(jié)構(gòu)和基本應用電 路電動啟路電動啟結(jié)保護電保護電偏置電

50IREF

UO

UI(9-基本