模擬電子技術(shù)-第8章直流穩(wěn)壓電源-錄課3

FundamentalofAnalogElectronicCircuit主講教師：劉廣孚中國石油大學(xué)(華東)信息與控制工程學(xué)院模擬電子技術(shù)第八章直流穩(wěn)壓電源2主要內(nèi)容8.2單相整流濾波電路8.3串聯(lián)型線性集成穩(wěn)壓電路8.1直流穩(wěn)壓電源的組成8.4開關(guān)型穩(wěn)壓電路8.1直流穩(wěn)壓電源的組成小功率直流穩(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u4uou3u2交流電源負載變壓整流濾波穩(wěn)壓8.2

單相整流濾波電路整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓

常見的整流電路：

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

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦?.2.1單相整流電路1、單相半波整流電路流過負載和二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓輸出平均電壓為2、單相橋式整流電路(1)工作原理

u2負半周，D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3截止。u2正半周，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。

u2正、負半周均有電流流過負載電阻RL，且電流方向一致。uo為單相脈動電壓。2、單相橋式整流電路（2）參數(shù)計算輸出平均電壓為

流過負載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓輸出電壓紋波系數(shù)Kγ（3）整流元件的選擇平均電流(ID)與最大反向電壓(URM)是選擇二極管的主要依據(jù)。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：集成硅整流橋：試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2或D4斷開時負載電壓的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿短路，后果又如何？

uo+_~u+_RLD2D4

D1D3解：當D2或D4斷開后

電路為單相半波整流電路。

正半周時，D1和D3導(dǎo)通，負載中有電流通過，負載電壓uo=u；負半周時，D1和D3截止，負載中無電流通過，負載電壓uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

如果D2或D4接反

則正半周時，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，

電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，

因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時，情況與D2或D4接反類似，

電源及D1或D3也將因電流過大而燒壞。uo+_~u+_RLD2D4D1D38.2.2濾波電路

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成份又有交流成份。

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

方法：將電容與負載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負載RL串聯(lián))。1.電容濾波電路橋式整流電容濾波電路u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SC以單相橋式整流電容濾波為例進行分析。(1)濾波原理u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入時u2tu0t設(shè)t1時刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束忽略整流電路內(nèi)阻沒有電容時的

輸出波形u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入

且RLC較大

時u2tu0t忽略整流電路內(nèi)阻接入負載后的輸出波形u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCu2tu0t忽略整流電路內(nèi)阻RL接入

且RLC較大

時接入負載后，流過二極管的電流波形一般取(T:電源電壓的周期)近似估算:U0=(1.1~1.2)U2(2)電容濾波電路的特點①輸出電壓U0與時間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大電容器放電愈慢U0(平均值)愈大，②二極管的導(dǎo)電角度θ縮短了，

且時間常數(shù)越大，導(dǎo)電角θ越小。輸出波形隨RL或C的變化而改變,U0和紋波也隨之改變。如:RL愈小(I0越大),U0下降多,紋波增大。電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負載電流較小且負載變動不大的場合。(3)、輸出特性(外特性):UL電容濾波純電阻負載1.4U20.9U20IL結(jié)論例：

有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。流過二極管的電流二極管承受的最高反向電壓變壓器副邊電壓的有效值uRLuo++––~+C解：1.選擇整流二極管可選用二極管IDM=100mAUDRM=50V

取RLC=5T/2已知RL=2002.選擇濾波電容器可選用C=250F，耐壓為50V的電解電容器uRLuo++––~+C考慮電網(wǎng)電壓波動10％，則電容器承受的最高電壓為L

u2RLUo++––~2.電感濾波電路優(yōu)點：整流管的導(dǎo)電角度大，峰值電流小，輸出特性比較平坦。缺點：由于鐵芯的存在，體積大，笨重。適用場合：低壓、大電流場合。3、復(fù)合濾波RC-Π型濾波LC-Π型濾波LC濾波

為進一步改善濾波效果，降低負載電壓uo中的紋波，可采用復(fù)合濾波。8.3串聯(lián)型線性集成穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)在小功率設(shè)備中常用的穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路等。8.3.1串聯(lián)型線性集成穩(wěn)壓電路的工作原理1.電路結(jié)構(gòu)調(diào)整比較放大基準電壓取樣電路TUiR2RLUO+–A–+UBDZR1UREFUFR當由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓UO升高時，有如下穩(wěn)壓過程：2.穩(wěn)壓過程UOUFUBUOICUCEIC(mA)1234UCE(V)36912調(diào)整比較放大基準電壓取樣電路TUiR2RLUO+–A–+UBDZR1UREFUFR3.輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍

輸出電壓在深度負反饋的條件下，調(diào)整比較放大基準電壓取樣電路TUiR2RLUO+–A–+UBDZR1UREFUFR保護電路T1為調(diào)整管，T2、R3組成過流保護電路，R3為電流采樣電阻。輸出電流在額定范圍內(nèi)時,UR3較小,T2截止。當輸出電流超過額定值，UR3增大，T2導(dǎo)通，IC2對I分流，調(diào)整管的基極電流減小，發(fā)射極電流隨之減小，從而保護了調(diào)整管。8.3.4三端固定式輸出集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用1.分類單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，

使用靈活，價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端固定式集成穩(wěn)壓器。XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓78XX輸出負電壓79XX（1.2~37V連續(xù)可調(diào)）W337－負電壓W317-正電壓2.外形及引腳功能W7800系列穩(wěn)壓器外形1—輸入端3—地2—輸出端78xxW7900系列穩(wěn)壓器外形1—地3—輸入端2—輸出端79xx塑料封裝3.性能特點（7800、7900系列）輸出電流超過1.5A（加散熱器）不需要外接元件內(nèi)部有過熱保護內(nèi)部有過流保護調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護輸出電壓容差為4%輸出電壓額定值有:

5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。最大輸出電流分3A、1.5A、0.5A、0.1A四檔：78T××：3A，78××：1.5A，78M××：0.5A，78L××：0.1A

輸出為固定正電壓時的接法如圖所示。(1)輸出為固定電壓的電路輸入與輸出之間的電壓差取3～5V！4.三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用COW7805CiUi+_+_UO123

0.1~0.33F1F用來改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)。用來抵消輸入端接線較長時的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。(2)同時輸出正、負電壓的電路–15V23220V

18V+C

18V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO1F1F0.33F0.33F1000F1000FUXX:

為W78XX固定輸出電壓（3）提高輸出電壓的電路COW78XXCiUI+123UXX+_UO+–R2R1_+_+_U2R3（4）提高輸出電流的電路COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+–I1I3IRIB（5）恒流源電路W78XXUI+123UXXRLR_+_IQILIL與負載電阻無關(guān)，當器件選定后，UXX為一定值，

因此IL為恒流輸出。8.3.5三端可調(diào)式輸出集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用國標型號為CW117、CW217、

CW317

(正壓)1、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器國標型號為CW137、CW237、CW337(負壓)1---為軍品級；2---為工業(yè)品級；3---為民品級。

集成穩(wěn)壓器符號UO+–TUiR2A–+UBR1UREFUF基準電壓1.2V+–UOadjIIadj三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器8.4開關(guān)型穩(wěn)壓電路以上介紹的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源是模擬穩(wěn)壓電源，

它的調(diào)整管串聯(lián)于負載回路，

輸出電壓的穩(wěn)定是依靠調(diào)節(jié)調(diào)整管的管壓降UCE來實現(xiàn)的，調(diào)整管工作于線性放大區(qū)，一般UCE有5~10V的電壓降，

調(diào)整管的功耗大，穩(wěn)壓電源的效率低。為克服上述缺點，可采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源，

電路中的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。

在管子截止期間，穿透電流很小，消耗功率也很小，

而管子飽和導(dǎo)通時，功耗為飽和壓降UCES與集電極電流IC的乘積，管耗也較小。

調(diào)整管的管耗主要發(fā)生在工作狀態(tài)從開到關(guān)或從關(guān)到開的轉(zhuǎn)換過程之中，

電源效率因而可提高到80%90%左右。