第18章 直流穩(wěn)壓電源

第18章直流穩(wěn)壓電源18.2濾波器18.3直流穩(wěn)壓電源18.1整流電路第18章直流穩(wěn)壓電源小功率直流穩(wěn)壓電源的組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓。18.1

整流電路整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。

常見(jiàn)的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流;單相和三相整流等。分析時(shí)把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦浴?8.1.1單相半波整流電路uDO2.工作原理Va>Vb，二極管D導(dǎo)通。3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)uOOu

正半周－－utOuDO2.工作原理Va>Vb，二極管D導(dǎo)通。1.電路結(jié)構(gòu)uOOu

正半周

3.工作波形Va<Vb，二極管D截止。

u負(fù)半周－18.1.1單相半波整流電路

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少。缺點(diǎn)：只利用了電源的半個(gè)周期，電源利用率低，輸出的直流成分比較低；輸出波形的脈動(dòng)大;變壓器電流含有直流成分，容易飽和。半波整流只用在要求不高，輸出電流較小的場(chǎng)合。3.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值IO(3)流過(guò)每個(gè)二極管電流平均值ID(4)每個(gè)二極管承受的最高反向電壓URM18.1.2單相橋式整流電路2.工作原理Va>Vb，二極管

D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。3.工作波形uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)－－u

正半周18.1.2單相橋式整流電路2.工作原理3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)Va<Vb,二極管D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3

截止。uD1uD3－－u

負(fù)半周單相橋式整流電路的其它形式(1)輸出直流電壓高；

(2)脈動(dòng)較小；

(3)二極管承受的最大反向電壓較低；

(4)電源變壓器得到充分利用。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)：3.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值UO(2)整流電流平均值IO(3)流過(guò)每個(gè)二極管電流平均值ID(4)每個(gè)二極管承受的最高反向電壓URM18.2

濾波器

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成分。

濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或電感中的電流)不能突變的特性，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成分，保留其直流成分，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。

方法:

將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。+CiCi=uC

18.2.1電容濾波器(C濾波器)2.工作原理3.工作波形1.電路結(jié)構(gòu)

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通,電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uO=uC

。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uO=uC

。二極管承受的最高反向電壓為。3.電容濾波電路的特點(diǎn)(T—電源電壓的周期)

輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值UO

和放電時(shí)間常數(shù)

RLC有關(guān)。

RLC

越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值UO越大，波形越平滑。當(dāng)負(fù)載RL開(kāi)路時(shí)，UO

。

為了得到比較平直的輸出電壓≥18.2.2電感電容濾波器(LC濾波器)1.電路結(jié)構(gòu)2.濾波原理

對(duì)直流分量XL=0,L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對(duì)諧波分量，f

越高,XL

越大,電壓大部分降在L上。因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。

當(dāng)流過(guò)電感的電流發(fā)生變化時(shí),線圈中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動(dòng)減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更為合適。18.2.3形濾波器形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。形RC濾波器

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但增大R將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。18.3

直流穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電路的輸出電壓大小基本上與電網(wǎng)電壓、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化無(wú)關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實(shí)際上，它是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，也可以是一個(gè)獨(dú)立的電子部件。18.3.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路2.工作原理UO

=UZ

IR

=IO+IZUIUZRL(IO)IR設(shè)UI一定，負(fù)載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZIRIZ限流調(diào)壓1.電路RDZ穩(wěn)壓電路18.3.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1.電路2.工作原理UO

=UZ

IR

=IO+IZUIUZ設(shè)負(fù)載RL一定，UI

變化UO

基本不變IRRIZIR

UIUZ3.參數(shù)的選擇(1)UZ

=UO(2)IZM=(1.5~3)IOM(3)UI

=(2~3)UO

適用于輸出電壓固定、輸出電流不大、且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。18.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.電路組成與穩(wěn)壓原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖

串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路中。2.帶有運(yùn)放的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓采樣電路

典型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)定精度不高,采用線性集成運(yùn)放作為比較放大器，以減小穩(wěn)壓電路輸出電壓的溫漂和提高輸出電壓穩(wěn)定精度。當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓UO

升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：穩(wěn)壓過(guò)程

由電路圖可知UOUFUBUOICUCE由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱(chēng)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍

輸出電壓18.3.3

集成穩(wěn)壓電源

單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小、可靠性高、使用靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入、輸出和公共引出端，故稱(chēng)之為三端集成穩(wěn)壓器。1.

固定式三端集成穩(wěn)壓器表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值,以V為單位。輸出電流：78L

/79L

輸出電流100mA78M/79M

輸出電流500mA78/79

輸出電流1.5A5V,6V,

9V,12V,15V,18V,24V等多種輸出電壓：型號(hào)命名W78

(輸出正電壓)系列W79(輸出負(fù)電壓)系列(1)(2)外形及引腳功能W7800、W7900系列穩(wěn)壓器有金屬封裝和塑料封裝兩種W78系列INOUTGND31278IN123OUTGND金屬封裝塑料封裝IN79123OUTGNDINOUTGND312金屬封裝塑料封裝W79系列外形封裝和引腳功能圖W7800++213_W790013_2符號(hào)

使用時(shí)必須注意引腳功能，不能接錯(cuò)，否則電路將不能正常工作，甚至損壞集成電路。2.三端輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。(1)

輸出為固定電壓的電路

輸入與輸出之間的電壓不得低于2V，一般在5V左右。COW7805CiUI+_UO123

0.1~1F+_1F為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)，不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。即用來(lái)改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。用來(lái)抵消輸入端接線較長(zhǎng)時(shí)的電感