電源技術(shù)課件

實(shí)用電源技術(shù)電子信息工程系模塊內(nèi)容模塊1線型直流穩(wěn)壓電源

模塊2開關(guān)直流穩(wěn)壓電源課程性質(zhì)任務(wù)介紹1、課程性質(zhì)：

課程是電子信息工程技術(shù)專業(yè)專業(yè)方向課程，目標(biāo)是讓學(xué)生具備開關(guān)電源的設(shè)計、測試、生產(chǎn)與維修能力。它要以電工基礎(chǔ)與模擬電子技術(shù)為基礎(chǔ)，為學(xué)生頂崗實(shí)習(xí)奠定基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技術(shù)知識的能力，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。2、課程目標(biāo)：能力目標(biāo)：會分析基本線性穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源電路等相關(guān)電源電路；能正確選擇元器件完成一般綜合項(xiàng)目電路的設(shè)計、焊接、調(diào)試、排故；會正確使用常用電子儀器（信號發(fā)生器、示波器、萬用表、毫伏表）；會對常用電子元件進(jìn)行識別與功能測試。知識目標(biāo)：掌握常見線性穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源電路原理及一般分析、設(shè)計方法。掌握常用電子儀器（信號發(fā)生器、示波器、萬用表、毫伏表）的使用方法；掌握常用電子元件進(jìn)行識別與功能測試方法。

情感目標(biāo)：具有良好的心理素質(zhì)和職業(yè)道德素養(yǎng)。

3、課程內(nèi)容設(shè)計序號模塊（或項(xiàng)目）名稱學(xué)時1線性穩(wěn)壓電源及應(yīng)用122開關(guān)穩(wěn)壓電源及應(yīng)用24合計364、考核方案考試形式：閉卷90分鐘考核方式注重形成性考核?？偝煽冇善綍r成績和期末考試成績組成。平時成績:40%（提問、作業(yè)、出勤、態(tài)度、實(shí)踐操作、報告）期末考試:60%(：閉卷)5、學(xué)習(xí)方法建議：查閱資料、動手實(shí)踐Ⅰ整流、濾波電路分析電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。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闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo直流穩(wěn)壓電源的組成和功能項(xiàng)目1串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源問題:簡述各部分作用？1.半波整流電路二極管導(dǎo)通，uL=u2二極管截止,uL=0+–io+–u2>0時:u2<0時:一、單相整流電路u2uLuDt2340IL

主要參數(shù)：IL=UL/RL=0.45u2

/RL

uL20t（2）輸出電流平均值Io：IL

（1）輸出電壓平均值UL：（3）流過二極管的平均電流：uD20tURMID

=ILURM=22u（4）二極管承受的最高反向電壓：IL

2.全波整流電路+–+–原理：+–+–

變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時，D2導(dǎo)通，D1截止。全波整流電壓波形u2uLuD1t2340uD2uL20tIL=UL/RL=0.9U2

/RL

主要參數(shù)：（2）輸出電流平均值IL：（1）輸出電壓平均值UL：ILuD20t（3）流過二極管的平均電流：ID

=IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：3.橋式整流電路（1）組成：由四個二極管組成橋路u2正半周時:D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止+–（2）工作原理：u2uL-+u2負(fù)半周時：D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3截止u2uL輸出電壓平均值：UL=0.9U2輸出電流平均值:IL=UL/RL=0.9U2

/RL

流過二極管的平均電流：ID=IL/2u2uL（3）主要參數(shù)：二極管承受的最大反向電壓：URM=22U脈動系數(shù)Ｓ1:用傅氏級數(shù)對橋式整流的輸出uL

分解后可得:uL20t基波基波峰值輸出電壓平均值等于直流分量和各次諧波有效值的平均之和再開方最大值和有效值之間不存在倍的關(guān)系幾種常見的非正弦周期波k次諧波直流分量設(shè)f(t)周期:T；角頻率:ω=2π/T一次諧波（基波分量）二次諧波一個非正弦周期函數(shù)，只要滿足狄里赫利條件，就可以分解為傅里葉級數(shù)非正弦周期量的有效值傅里葉級數(shù)分解為:單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線是指輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線該曲線如圖所示。曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。圖單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線4.簡化畫法+uoRLio~+u25.整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~幾種常見的硅整流橋+AC-~+~-

集成的橋式整流電路稱為整流橋堆QL51A~GQL62A~L（額定電流2A，最大反向電壓為25V~1000V）v2vL+

–

+-~~在電源技術(shù)中常需要輸出電壓大于輸入電壓，因此很多電路使用倍壓整流電路。（1）、二倍壓整流流電路（如下圖）二倍壓整流電路其工作原理★當(dāng)u2正半周時節(jié)，電壓極性如圖所示，D1導(dǎo)通，D2截止；C1充，電流方向和C1上電壓極性如圖所示，C1電壓最大值可達(dá)。★當(dāng)u2負(fù)半周時節(jié)，電壓極性如圖所示，D2導(dǎo)通，D1截止；C2充電，電流方向和C2上電壓極性如圖所示，C2電壓最大值可達(dá)。可見，對電荷的存儲作用，使輸出電壓（即C2上的電壓）為變壓器副邊電壓的兩倍，利用同樣原理可以實(shí)現(xiàn)所需倍數(shù)的輸出電壓。(四)、倍壓整流（2）、多倍壓整流如下圖所示為多倍壓整流電路，在空載情況下，根據(jù)上述分析方法可得，C1上的電壓為，C2～C6上的電壓為。因此，以C1兩端作為輸出端，輸出電壓的值為；以C2兩端作為輸出端，輸出電壓的值為；以C1和C3上電壓相加作為輸出，輸出電壓的值為……，依此類推，從不同位置輸出，可獲得的4、5、6倍的輸出電壓。補(bǔ)充三相整流電路一、三相橋式整流電路二、工作原理三、參數(shù)計算U0=2.34U21、平均電壓：2、平均電流：3、二極管的平均電流：4、二極管承受的最高反向電壓：[例]

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=40，要求直流輸出電壓UO=20V，選擇整流二極管。[解]1.選二極管電流平均值：承受最高反壓：選二極管應(yīng)滿足：IF(23)

ID可選：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V整流橋平均電流(ID)與反向峰值電壓(URM)是選擇整流管的主要依據(jù)。例如，

在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電流ID

是負(fù)載平均電流的一半。

二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：整流電路中整流管的選擇作業(yè)：

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=20，要求直流輸出電壓UO=12V，選擇整流二極管。作業(yè)：已知交流電壓U1=220V，負(fù)載電阻RL=50，采用單相橋式整流電路供電，要求輸出電壓Uo=24V，試問：（1）如何選擇二極管？（2）求整流變壓器的變比及容量。查手冊：2CZ54C，IM=500mA，URM=100V[解]1.電容濾波二、濾波電路（1）空載（RL=∞）時：u2tuLtuc=uLu2＞uC時：二極管導(dǎo)通，C充電u2＜uC時：二極管截止，C放電。由于RL=∞，無放電回路，所以uC保持。（2）接入RL（且RLC較大）時u2tiDtu2＞uC時：二極管導(dǎo)通，C充電u2＜uC時：二極管截止，C放電。二極管中的電流uc=uL近似估算:UL=1.2U2(b)流過二極管瞬時電流很大整流管導(dǎo)電時間越短

iD的峰值電流越大電容濾波電路的特點(diǎn)：(a)UL與RLC的

關(guān)系：RLC愈大

C放電愈慢

UL(平均值)愈大RLC較大u2tiDtuc=uL一般?。?T:電源電壓的周期)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。輸出電壓平均值:UL=0.9U2對諧波分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。對直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上電感濾波電路

利用儲能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì)，把電感Ｌ與整流電路的負(fù)載ＲL相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。

電感濾波電路波形圖

當(dāng)v2正半周時，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對稱性，和電感中電流的連續(xù)性，四個二極管D1、D3；D2、D4的導(dǎo)通角都是180°。3.其它濾波電路為進(jìn)一步改善濾波特性，可將上述濾波電路組合起來使用。LC濾波電路RCπ型濾波電路[例]

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=40，要求直流輸出電壓UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。[解]1.選二極管電流平均值：承受最高反壓：選二極管應(yīng)滿足：IF(23)

ID可選：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V整流橋2.選濾波電容可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。作業(yè)：

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，要求直流輸出電壓UO=48V,負(fù)載電阻RL=100，,試選擇整流二極管及濾波電容。[解]1.選二極管電流平均值：承受最高反壓：選二極管應(yīng)滿足：IF(23)

ID2.選濾波電容可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。因此可選擇2CZ11B作整流二極管，其最大整流電流為1A，最高反向工作電壓為200V。練習(xí)：

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，要求直流輸出電壓UO=30V,直流輸出電流IO=150mA

,試選擇整流二極管及濾波電容?！咀鳂I(yè)】在某一具有電容濾波的橋式整流電路中，設(shè)交流電源的頻率為1000HZ，整流二極管正向壓降為0.7V，變壓器的內(nèi)阻為2要求直流輸出電流IO=100mA，輸出直流電壓UO=12V，試計算：（1）估算變壓器副邊電壓有效值U2;（2）選擇整流二極管的參數(shù)值;（3）選擇濾波電容器的電容值。選C＝22μF，耐壓25V的電解電容。(2)流過二極管的電流二極管承受的反壓為

選2CP33型二極管，其參數(shù)為URM＝25V，IDM＝500mA。(3)根據(jù)電容器的容量及電容器的耐壓選擇濾波電容器?！窘忸}思路】（1）根據(jù)【作業(yè)】在單相橋式整流電容濾波電路中，若發(fā)生下列情況之一時，對電路正常工作有什么影響？1）負(fù)載開路；2）濾波電容短路；3）濾波電容斷路；4）整流橋中1只二極管斷路；5）整流橋中一只二極管極性接反【解題思路】1）輸出電壓等于U2且保持不變2）電容短路將使負(fù)載短路，也將電源短路3）負(fù)載得到脈動全波電壓4）電路相當(dāng)于單相半波整流電路5）電源被短路【練習(xí)】圖示電路中,U2=20V,RL=40,C=1000uF;問：1）正常時Uo為多大？;2）如果測得Uo為①Uo=18V;

②Uo=28V;

③Uo=9V;

④Uo=24V;

電路分別處于何種狀態(tài)？3）如果有一個二極管出現(xiàn)下列情況：開路、短路、反接，電路分別處于何種狀態(tài)？是否會給電路帶來什么危害？小結(jié)1．整流電路（利用二極管的單向?qū)щ娦裕┌氩ㄕ鳎篣L=0.45U2

全波整流：UL=0.9U2

橋式整流：UL=0.9U22．濾波電路電容濾波（橋式整流）：UL=1.2U2

電感濾波：UL=0.9U2

穩(wěn)壓電源方框圖

引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化和輸入電壓的變化。負(fù)載電流的變化會在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，從而使輸入電壓發(fā)生變化。Ⅱ串聯(lián)型穩(wěn)壓電路及其保護(hù)電路的分析一、穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)用穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)去衡量穩(wěn)壓電路性能的高低。VI和

IO引起的

VO可用下式表示

(1)穩(wěn)壓系數(shù)Sr定義為有時穩(wěn)壓系數(shù)也用下式定義當(dāng)輸出電流從零變化到最大額定值時，輸出電壓的相對變化值。（4）電流調(diào)整率SI

(3)輸出電阻Ro

(2)電壓調(diào)整率SV一般特指ΔVi/Vi=±10%時的Sr輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分貝數(shù)。（6）輸出電壓的溫度系數(shù)ST

如果考慮溫度對輸出電壓的影響,則輸出電壓是輸入電壓、負(fù)載電流和溫度的函數(shù)（5）紋波抑制比Srip

穩(wěn)壓原理—利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性二、并聯(lián)型穩(wěn)壓電路【練習(xí)】圖示電路中，u2波形如圖所示：試分別畫出下列情況下輸出電壓的波形。(1)S1,S2,S3打開,S4閉合。

(2)

S1,S2閉合,S3,

S4打開。(3)

S1,S4閉合,S2

S3打開(4)

S1,S2,S4閉合，S3打開(5)

S1,S2,S3,S4全部閉合u2t【解題思路】【作業(yè)】圖示電路中，u2波形如圖所示：試分別說出下列情況下電路開關(guān)S1～S4的狀態(tài)。u2t(1)(2)(3)(4)(5)S1,S2,S3打開,S4閉合。S1,S2閉合,S3,

S4打開。S1,S4閉合,S2

S3打開S1,S2,S4閉合，S3打開S1,S2,S3,S4全部閉合1、穩(wěn)壓原理：(1)當(dāng)輸入電壓變化時UiUZUoUoURIRIZ由圖知：設(shè)RL不變，電網(wǎng)電壓升高輸入電壓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)Ui減小時，UR相應(yīng)減小，仍可保持Uo基本不變。(2)當(dāng)負(fù)載變化時實(shí)際上這兩個過程同時存在，其調(diào)整過程也是同時存在的。確定穩(wěn)壓管參數(shù)一般取設(shè)電網(wǎng)電壓不變，RL變小

IL(Uo

)

URUoIZIRIRURUZRL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。2、穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關(guān)穩(wěn)壓電阻R

的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，從而起到調(diào)節(jié)作用，同時R也是限流電阻。

顯然R的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的VR變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。但R的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓VI值，損耗就要加大。穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大，穩(wěn)壓性能越好。3、穩(wěn)壓電阻R的計算方法兩個極限情況：(1)Ui達(dá)到最大值而IL

達(dá)到最小值時(2)Ui達(dá)到最小值而IL

達(dá)到最大值時即綜合兩式即【練習(xí)】電路如圖所示，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為6V，最小穩(wěn)定電流為5mA，允許耗散功率為240mW，動態(tài)電阻小于15Ω。試問：當(dāng)輸入電壓為20～24V、RL為200～600Ω時，限流電阻R的選取范圍是多少？IZmax＝PZM/UZ＝40mAIL＝UZ/RL＝10～30mA所以R的取值范圍為：解：即R：360Ω<R<400Ω【作業(yè)】電路如圖所示，已知Ui=27V，Uz=9V，最小穩(wěn)定電流為5mA，最大穩(wěn)定電流26mA，限流電阻R=0.6KΩ。負(fù)載電阻

RL=1KΩ求:(1)Io、Iz、I;

(2)如負(fù)載開路，穩(wěn)壓管能否正常工作？為什么？(3)如果電源電壓不變，負(fù)載電阻

RL的變化范圍？

解:(1)(2)(3)【練習(xí)】電路如圖所示，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為6V，最小穩(wěn)定電流為5mA，允許耗散功率為240mW；輸入電壓為20～24V，R1＝360Ω。試問:(1)為保證空載時穩(wěn)壓管能夠安全工作，R2應(yīng)選多大？(2)當(dāng)R2按上面原則選定后，負(fù)載電阻允許的變化范圍是多少？(1)為保證空載時穩(wěn)壓管能夠安全工作(2)負(fù)載電流的最大值負(fù)載電阻的變化范圍解：缺點(diǎn)：工作電流較小穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)受溫度的影響穩(wěn)定精度差4、并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡單調(diào)試方便成本低廉三、串聯(lián)式穩(wěn)壓電源1、組成：基準(zhǔn)電壓、調(diào)整管、取樣電路、放大比較環(huán)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：線性串聯(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之中。2、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理

根據(jù)圖示電路分兩種情況來加以討論。（1）輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變

輸入電壓UI的增加，必然會使輸出電壓UO有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號Uf與基準(zhǔn)源電壓UREF比較，獲得誤差信號ΔU。誤差信號經(jīng)放大后，用UO1去控制調(diào)整管的管壓降UCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。UI↑→UO↑→Uf↑→UO1↓→UCE↑→UO↓（2）負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變

負(fù)載電流IL的增加，必然會使輸入電壓UI有所減小，輸出電壓UO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號Uf與基準(zhǔn)源電壓UREF比較，獲得的誤差信號使UO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降UCE下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。

IL↑→UI↓→UO↓→Uf↓→UO1↑→UCE↓→UO↑3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計算顯然，調(diào)節(jié)Rp可以改變輸出電壓若UZ=6V,R1=R2=RP=100Ω則Uo可調(diào)范圍？【練習(xí)】穩(wěn)壓管為2CW14,VZ=7V.采樣電阻R1=1k,RP=300,R2=700,試估算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。故輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是14~20

V。練習(xí)：穩(wěn)壓管為2CW14,VZ=7V,UBE=0.7V,采樣電阻R1=1k，RP=200，R2=680，試估算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。解：UBE2=0.7

V故輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是16.5~21.3

V。練習(xí):將參數(shù)代入,求出輸出電壓Uo的調(diào)節(jié)范圍。因?yàn)椋核裕壕毩?xí)：某串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路，輸入直流電壓UI=24V，調(diào)整管T1和誤差放大管T2的UBE均等與0.7V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ等于5.3V，負(fù)載電流等于100mA。試問：（a）輸出電壓UO的最大值和最小值各等于多少伏？（b）當(dāng)C1的電容量足夠大時，變壓器副邊電壓U2等于多少伏？（c）當(dāng)電位器RW的滑動端處于什么位置（上端或下端）時，調(diào)整管T1的功耗最大？調(diào)整管T1的極限參數(shù)PCM至少應(yīng)選多大（應(yīng)考慮電網(wǎng)有正負(fù)10%的波動）？，（1）UBE2=0.7V故輸出電壓的最大值與最小值分別為（3）T1的最大功耗出現(xiàn)在RW的最上端考慮電源±10％波動時（2）UI=1.2U2，U2=UI/1.2=24/1.2=20VPCM>(UI-Uomin)ICE=(24-12)x0.1=1.2WUImax=UI+ΔUI=24-2.4=26.4VPCM>(UI-Uomin)ICE=(26.4-12)x0.1=1.44W解：作業(yè)：圖示電中,UI=24V,UBE=0.7V,UZ=5.3V,RP=300Ω,R1=R2=

360Ω試求：（1）V1、V2各起什么作用？（2）計算U0的可調(diào)范圍？（3）變壓器副邊繞組電壓有效值U2?（4）若使U0增加，取樣電阻RP處滑動頭應(yīng)該上移還是下移？（2）UBE2=0.7V故輸出電壓的最大值與最小值分別為（3）UI=1.2U2，U2=UI/1.2=24/1.2=20V（1）晶體管V1是調(diào)整管，V2是誤差放大管（4）若使U0增加，取樣電阻RP處滑動頭應(yīng)該下移解：練習(xí)：電路如圖所示，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V，晶體管的UBE＝0.7V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UI＝24V。判斷出現(xiàn)下列現(xiàn)象時，分別因?yàn)殡娐樊a(chǎn)生什么故障（即哪個元件開路或短路）。（1）UO≈24V；（2）UO≈23.3V（3）UO≈12V且不可調(diào)；（4）UO≈6V且不可調(diào)；（5）UO可調(diào)范圍變?yōu)?～12V

（2）Rc短路；（3）R2短路；（5）R1短路。（4）T2的b、c短路；解：（1）T1的c、e短路；作業(yè)：直流穩(wěn)壓電源如圖所示:

（1）說明電路的整流電路、濾波電路、調(diào)整管、比較放大電路、采樣電路、基準(zhǔn)電壓電路等部分各由哪些元件組成?（2）標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端?（3）寫出輸出電壓的表達(dá)式。（3）輸出電壓的表達(dá)式為（2）為了使電路引入負(fù)反饋，集成運(yùn)放的輸入端上為“－”下為“＋”取樣電路：R1、R2、R3。（1）整流電路：D1～D4；解：濾波電路：C1；調(diào)整管：T1、T2基準(zhǔn)電壓電路：R’

、D’Z、R、DZ比較放大電路：A小結(jié)1、并聯(lián)穩(wěn)壓電路（利用二極管的反向擊穿特性）2、串聯(lián)穩(wěn)壓電路3、穩(wěn)壓電源的保護(hù)電路將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。三端集成穩(wěn)壓器符號外形圖照片一、概述項(xiàng)目2線性集成穩(wěn)壓器二、集成穩(wěn)壓器分類穩(wěn)壓電源以小功率三端集成穩(wěn)壓器應(yīng)用最普遍。常用型號:78×、79×、317×、337×78××：正電壓輸出79××：負(fù)電壓輸出CW317××：正電壓輸出CW337××：負(fù)電壓輸出輸出電壓固定輸出電壓可調(diào)封裝CW7805123UIUOCW7905123UIUOGND符號CW7800++312CW790012_3_塑料封裝金屬封裝GND要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€電極的位置是不同的，要查手冊確定。CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ三、三端固定集成穩(wěn)壓器類型分7800和7900兩大系列按輸出電壓分：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等按輸出電流大小分：0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等特點(diǎn)：穩(wěn)壓性能良好，外圍元件簡單，安裝調(diào)試方便，價格低廉。CW7800系列穩(wěn)壓器規(guī)格型號輸出電流(A)輸出電壓(V)78L000.15、6、9、12、15、18、2478M000.55、6、9、12、15、18、2478001.55、6、9、12、15、18、2478T0035、12、18、2478H0055、1278P00105CW7900系列穩(wěn)壓器規(guī)格型號輸出電流(A)輸出電壓(V)79L000.1-5、-6、-9、-12、-15、-18、-2479M000.5-5、-6、-9、-12、-15、-18、-2479001.5-5、-6、-9、-12、-15、-18、-242、CW7800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)+UI取樣電路調(diào)整電路保護(hù)電路基準(zhǔn)電壓比較放大啟動電路+UO符號CW7800++312CW790012_3_調(diào)整管過壓保護(hù)過熱保護(hù)啟動電路取樣電路基準(zhǔn)電壓源過流保護(hù)放大比較環(huán)節(jié)電路組成及工作原理：1.

啟動電路2.

基準(zhǔn)電壓源由T1～T7管和電阻R1～R3組成的帶隙基準(zhǔn)電壓源。根據(jù)前面對帶隙基準(zhǔn)電壓源的分析可知：T7管的集電極電位：

因此，有：

整理可得：

由R

4、DZ1、T12、T13、R

5、R

6、R

7和R

18組成。上電后，R

4、DZ1先導(dǎo)通，使得T12和T13導(dǎo)通，隨后T8和T9也導(dǎo)通，整個電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。這時R

1上壓降增加，使T13截止?fàn)顟B(tài)，切斷了輸入回路與基準(zhǔn)源之間的聯(lián)系。3.

放大比較環(huán)節(jié)：

由T3和T4管組成的復(fù)合管構(gòu)成，電流源T9作它的有源負(fù)載。T3和T4管既是基準(zhǔn)電壓電路的一部分，又是比較放大器的放大管。取樣電壓UF疊加在基準(zhǔn)電壓上。輸出電壓：4.

調(diào)整環(huán)節(jié)：由T16和T17組成的復(fù)合管，是整個電路的調(diào)整管。其集電極接整流濾波電路的輸出，其發(fā)射極通過R11接負(fù)載電阻RL，可以輸出較大的電流。5.

保護(hù)電路：

⑴過流保護(hù)電路由R11和T15組成。

⑵調(diào)整管安全區(qū)保護(hù)電路由R13，DZ2和T15組成。

⑶過熱保護(hù)電路由DZ1、R7和T14組成。當(dāng)芯片內(nèi)部的溫度超過允許的最大值時，R7的壓降也增大，而UBE14卻減小，使得T14管導(dǎo)通。其集電極電流IC14使得T16管的基極電流分流，從而限制了T16和T17管的電流，芯片功耗也會隨之降低，起到過熱保護(hù)的作用?；窘泳€圖W7805穩(wěn)壓器基本接線圖C2CW7805C1UIUO1320.33F1μF－+－+LM7805W7905穩(wěn)壓器基本接線圖C2CW7905C1UIUO2310.33F1μF+－+－LM79053、三端固定式集成穩(wěn)壓器的使用因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。

1）基本應(yīng)用Uo=12VW7812132C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL電容C1——防止自激振蕩。0.1~1F電容C2——減小高頻干擾，改善瞬態(tài)特性。改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲防止輸入端短路時C3反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，防止自激注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！2）提高輸出電壓電路W78123

Ci

C2+UO+UI

+UR1R2IQI1I2靜態(tài)電流58mA要求輸出電壓UO>U

3）輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓電路W78

C1

C2+UI

+

U+UOR1R2R3R48(虛短)可產(chǎn)生小于U

的輸出電壓UO練習(xí)：用三端穩(wěn)壓器也可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，下圖是用W7805組成的（7－30V)

？可調(diào)式穩(wěn)壓電源。W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.3333V10k0.1μ~24V~24V~220V1233211000F220F0.33F0.33F0.1F+15V15V++++1000F0.1F220F4）輸出正、負(fù)電壓的電路5）恒流源電路13+UI=10V2+UORRLIQIO0.1F0.33F10作業(yè)：設(shè)計一臺直流穩(wěn)壓電源，其輸入為220V,50HZ市電，輸出直流電壓為12V,最大輸出電流為500mA,試采用橋式整流電路和三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成，并加有電容濾波電路（設(shè)三端穩(wěn)壓器的壓差為5V）要求:

（1）畫出電路圖:（2）確定電源變壓器的變比，整流二極管、濾波電容的參數(shù)，三端穩(wěn)壓器的型號解(1)由于采用橋式整流、電容濾波和三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源，所以電路圖如圖所示，C3=0.33F,C4=1F(2)由于輸出直流電壓為+12V，所以三端集成穩(wěn)壓器選用W7812型，由于三端集成穩(wěn)壓器的壓差為5V，所以橋式整流并經(jīng)電容濾波的電壓為電源變壓器副邊電壓有效值：流過二極管的平均電流：整流二極管承受的最高反相電壓為：負(fù)載電阻R為：電容C的值為：可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。變壓器的變比為：取：C1=C2=1000F耐壓比電源變壓器U2最大值大一些【作業(yè):】直流穩(wěn)壓電源電路如圖所示,輸出電壓和輸出電流的數(shù)值如圖所示,試分析電路是否有錯誤？如有錯誤,請加以改正。（1）無濾波電容當(dāng)T＝0.02s時濾波電容的選取應(yīng)滿足選取濾波電容C大于2000μF。解：圖示電路有兩處錯誤：擇變壓器副邊電壓U2的大小時，不僅要考慮輸出直流電壓UO的大小，也要考慮調(diào)整管工作在放大區(qū)（壓降約為3V）之要求。因而LM7824的輸入直流電壓UI至少應(yīng)為27V。另外考慮到輸入端濾波電容（以2000μF為例）兩端電壓近似為鋸齒波電壓，其峰—峰值因此,要求濾波后的電壓平均值:若要考慮電網(wǎng)電壓±10%波動時，變壓器次級電壓有效值應(yīng)為：（2）變壓器副邊電壓U2（有效值）15V太小。變壓器副邊電壓有效值應(yīng)為：Ui＝27+5/2=29.5V4、三端固定穩(wěn)壓器注意事項(xiàng)防止輸入輸出接反，損壞器件；防止穩(wěn)壓器浮地故障；如果輸出電壓|V0|〉7V，應(yīng)接保護(hù)二極管輸入電壓不能超過VImax7805~18，VImax=35V，7905~18，VImax=-35V輸入電壓必須大于VImin78系列，VImin≥7V，79系列，VImin≤-7V輸出電流不能超過最大值IOmax加散熱片四、三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器基準(zhǔn)電壓1.25V輸出電流L型(CW117L/CW137L)

—輸出電流0.1AmAM型(CW117M/CW137M)

—輸出電流0.5AmA1、典型產(chǎn)品型號命名CW117/217/317系列(正電源)CW137/237/337系列(負(fù)電源)工作溫度1---軍品級(金屬殼或陶瓷封裝)—

-55150C2---工業(yè)級（金屬或陶瓷封裝)—

-25150C3---民品級(塑料封裝)—

0

125C無標(biāo)記

型(CW117/CW137)

—輸出電流1.5A

A2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整電路基準(zhǔn)電路誤差放大啟動電路偏置電路保護(hù)電路IREFUIUOADJ123

50A外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJADJ---電壓調(diào)整端（基準(zhǔn)電路專門引出的端子）IREF

50AUIUOADJB基準(zhǔn)源在B和ADJ端提供穩(wěn)定性很高的電壓UREF恒流源電流，作為基準(zhǔn)源的供電電流，從ADJ端流出?；鶞?zhǔn)源I

REF

50AUREF=1.25VLM317其特性參數(shù)：輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V輸出負(fù)載電流：1.5A輸出端和公共端之間的電壓UREF

=1.25V輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40VCW117基本應(yīng)用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FV1V2V1

防止輸入端短路時C4

反向放電損壞穩(wěn)壓器V2

防止輸出端短路時C2

通過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器UREF=1.25V120IREF

50A2.2kR1=

UREF/

IQ=125靜態(tài)電流IQ(約10mA)從輸出端流出，RL

開路時流過R1R2=

02.2k

時，UO=

1.2524V030V連續(xù)可調(diào)電路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V當(dāng)R2=0時，UO=0V【例：】圖示電路中，R1＝240Ω，R2＝3kΩ；W117輸入端和輸出端電壓允許范圍為3～40V，輸出端和調(diào)整端之間的電壓UR為1.25V。試求解：（1）輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍?（2）輸入電壓允許的范圍?（2）輸入電壓取值范圍312解:(1)輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍【作業(yè)：】圖示電路為W117組成的輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源。已知W117的輸出電壓UREF＝1.25V，輸出電流I‘o允許的范圍為10mA～1.5A，輸入端和輸出端之間的電壓U12允許的范圍為3～40V，調(diào)整端3的電流可忽略不計?；卮鹣铝袉栴}：（1）R1的上限值為多少？（2）輸出電壓UO的最小值為多少？

（3）若R1＝100Ω，要想使輸出電壓的最大值為30V，則R2應(yīng)為多少？（4）輸出電壓的最大值能夠達(dá)到50V嗎？簡述理由。312（1）考慮到電路可能開路（2）UOmin=UREF＝1.25V（3）輸出電壓代入數(shù)據(jù)可得（4）輸出電壓的最大值不能夠達(dá)到50V。因?yàn)殡娐份敵鲭妷旱淖钚≈禐?.25V，若調(diào)到最大值為50V，W117的U12的變化范圍為（50－1.25）V超過其允許的參數(shù)（40～3）V，說明將在輸出電壓較低時1、2間電壓將超過其耐壓值。

【解：】【作業(yè)：】用三端集成穩(wěn)壓器CW117設(shè)計一直流穩(wěn)壓電源。要求Ui=15V,輸出電壓Uo=5~9V.312小結(jié)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：UO=UZ

串聯(lián)式穩(wěn)壓電路：（1）電路結(jié)構(gòu)及工作原理（四個組成部分、穩(wěn)壓過程）（2）輸出電壓調(diào)節(jié)范圍集成穩(wěn)壓器三端固定式集成穩(wěn)壓器（CW78XX、CW79XX）及其使用

三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器（CWX17、CWX37）及其使用

取1、基本要求

電路的分析：掌握串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路的分析、計算；了解電路中各元件的作用及參數(shù)選擇。電子產(chǎn)品的工藝：掌握電源電路元件的布局與布線；了解電子產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝過程。電路制作：學(xué)會由原理圖設(shè)計印制電路板圖；掌握單面印制電路板的制作方法；熟悉元器件的安裝與手工烙鐵焊接技術(shù)。電路的調(diào)整與性能測試：學(xué)會使用電子測量儀器進(jìn)行電路的測試；掌握穩(wěn)壓電路主要性能技術(shù)指標(biāo)的測量方法（包括：輸出電壓、紋波分量、電壓波形等）。項(xiàng)目3

實(shí)用直流穩(wěn)壓電源制作與測試

圖1串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電原理圖圖2串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路板圖（頂視圖）斷開JK2可測量橋式整流后的波形圖3串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源實(shí)物圖（頂視圖）圖4串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源電路仿真元件實(shí)物圖引言線性穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：調(diào)整管管耗大電源效率低(40%60%)改進(jìn)思路：使調(diào)整管截止(電流小)

飽和(管壓降小)模塊2開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)：效率高(80%90%)體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬開關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：電路復(fù)雜對電網(wǎng)要求不高對電子設(shè)備干擾較大輸出電壓含較大紋波1、串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路一、開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理調(diào)整管取樣電路開關(guān)調(diào)整管控制組成框圖濾波+UI+UoRLV18A8C基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定的三角波誤差放大續(xù)流工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式(PWM)+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比+UI+UoRLV18A8C基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO穩(wěn)壓原理UIUOuFuA占空比UOD=50%當(dāng)uF=UREF，uA=0，UO

為預(yù)定標(biāo)稱值2、并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路+UI+UoRLV1R1R2LC+UREFuFuB控制電路V2+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高電平iO低電平uBtofftonT截止截止iL由以上分析可以得出如下結(jié)論：（1）調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提高；（2）調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出，必須在輸出端加濾波器；（3）可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；（4）在許多場合可以省去電源變壓器；（5）由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體積可大大減小。單片脈寬調(diào)制式(外接開關(guān)功率管)二、集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用類型單片集成開關(guān)穩(wěn)壓器CW1524CW4960/49621、CW1524/2524/3524(區(qū)別在于溫度范圍)組成：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、2只輸出功率管、過熱保護(hù)最大輸入電壓：40V最高工作頻率：100kHz每路輸出電流：100mA內(nèi)部基準(zhǔn)電壓：5V(承受50mA電流)取樣電壓基準(zhǔn)電壓輸出方波定時電容定時電阻關(guān)閉,控制脈寬接擴(kuò)流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補(bǔ)償CW1524系列引腳排列防止寄生振蕩外接復(fù)合管擴(kuò)流產(chǎn)生振蕩12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取樣電阻(1

A)2、CW4960/4962組成：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器開關(guān)功率管(內(nèi)接)、軟啟動電路、過流限制、過熱保護(hù)功能：慢起動、過流保護(hù)、過熱保護(hù)占空比可調(diào)(0

100%)最大輸入電壓：50

V輸出電壓：5.140

V連續(xù)可調(diào)最高工作頻率：100

kHz額定輸出電流：CW4960—2.5A(過流保護(hù)3.04.5A)CW4960—1.5A(過流保護(hù)2.53.5A)小散熱片不用散熱片CW4960/4962系列引腳圖1234567CW4960IN反饋補(bǔ)償GND軟啟動輸出12345678161514131211109NC輸出NC補(bǔ)償NCGNDGNDNC輸入NC軟啟動RT/CTGNDGND反饋NCCW4962CW4960/4962應(yīng)用電路220FR115kL150H4962(4960)11(3)10(2)7(1)14(5)4(4)15(6)2(7)。。R2RPRTCPCTC1UIUO4.7k+++220F220F/40VC2C34.3k33nF2.2F2.2nFV取樣電阻500

10k工作頻率控制f=1/RTCT106kHz一般RT

=127k

CT

=13.3nF

頻率補(bǔ)償防寄生振蕩續(xù)流二極管采用肖特基管軟啟動電容14.7F補(bǔ)充：開關(guān)型穩(wěn)壓電源

為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)90%以上，造價低，體積小?，F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大，用于小信號放大電路時，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理集成開關(guān)型穩(wěn)壓器1、開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理

開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖16.13的電路加以說明。它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。圖16.13開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖

三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個方波vB，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時，必須給電感中的電流提供一個泄放通路。續(xù)流二極管D即可起到這個作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。

根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時，比較器輸出高電平，對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時間為ton；反之輸出為低電平，對應(yīng)調(diào)整管的截止時間toff。輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波存在的部分。輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波不存在的部分。

為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出Vf減小，比較器方波輸出的toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。

各點(diǎn)波形見圖16.14。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流iL為鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。

圖16.14開關(guān)電源波形圖分析見下頁

可以通過改變比較器輸出方波的寬度（占空比）來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM)。q稱為占空比方波高電平的時間占整個周期的百分比。在輸入電壓一定時，輸出電壓與占空比成正比。

忽略電感的直流電阻，輸出電壓VO即為vE的平均分量。于是有1．調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提高；2．調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出，必須在輸出端加濾波器；3．可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；4．在許多場合可以省去電源變壓器；5．由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體積可大大減小。由以上分析可以得出如下結(jié)論：2、集成開關(guān)型穩(wěn)壓器典型的開關(guān)電源控制器和開關(guān)電源見下表

型號電源范圍/V最大輸出電流/A內(nèi)部參考源/V輸出級形式

TL4947～400.25推挽或單端

SG35248～350.15推挽

SG35258～350.55推挽

LM25753.5～3511.23_

表中前三個是開關(guān)電源控制器，后一個是單片開關(guān)電源穩(wěn)壓器。實(shí)際上就是一個脈沖寬度調(diào)制（