直流穩(wěn)壓電源(內(nèi)容包括：單相整流濾波電路,線性集成穩(wěn)壓器,開關集成穩(wěn)壓電源)課件

直流穩(wěn)壓電源1單相整流濾波電路2線性集成穩(wěn)壓器3開關集成穩(wěn)壓電源引言幾乎所有的電子設備都需要穩(wěn)定的直流電源，通常都是由交流電網(wǎng)供電，因此需要把交流電變成穩(wěn)定的直流電。直流穩(wěn)壓電源就是把交流電經(jīng)過整流變成脈動的直流電，然后通過濾波穩(wěn)壓轉換成穩(wěn)定的直流電的儀器。它由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路3部分組成。整流電路

整流電路的目的是利用具有單向導電性能的整流元件，將正負交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動電壓。這種單方向的脈動電壓有很大的脈動成分。濾波電路

濾波電路的功能是將整流后的單向脈動電壓中的脈動成分盡可能地濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。它由電容、電感等儲能元件組成。濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負載OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動電壓合適的交流電壓平滑直流電壓穩(wěn)定直流電壓組成框圖1.單相整流濾波電路

整流電路的作用是利用二極管的單向導電性，將交流電轉換成單向脈動電壓。整流電路中基本上都包含了電源變壓器，一方面是“變壓”（大多情況下是進行“降壓”，即將220V降為較低的交流電壓）；另一方面是“隔離”，把電子設備與電網(wǎng)隔開。在小功率直流電源中，經(jīng)常采用單相半波和單相橋式整流電路。1.1單相整流電路一、半波整流電路ＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–帶有純阻負載的單相半波整流電路如圖所示，這是一種最簡單的整流電路。它由變壓器Tr、整流二極管V及負載RL三部分組成。變壓器Tr將220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低壓；二極管V具有正向導通、反向截止的開關作用，所以將交流電變成了脈動的直流電，稱為整流二極管；負載RL將電能轉換成其他能量。to23u2to23uOto23iD=iOto23uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–輸出平均電壓Uo指輸出電壓uo在一個周期中的平均值輸出電流平均值Io輸出電流等于流過二極管的電流，兩者的平均值也相等二極管承受的最高反向峰值電壓URMu2負半周時二極管截止，uD=u2

由圖可知，利用二極管的單向導通這一特性，使變壓器副邊的交流電壓轉換成為負載兩端的單向脈動電壓，從而達到整流的目的。由于這種電路只在交流電壓的半個周期內(nèi)才有電流流過負載，因此稱為單相半波整流電路。半波整流電路雖然電路結構簡單，但效率低，輸出脈動大，因此很少單獨用作直流電源。二、橋式整流電路單相橋式整流電路如所示。圖中，4個整流二極管V1～V4接成電橋的形式，其中一個對角線接變壓器的次級，另一個對角線接負載電阻RL，但二者不能互換。u1u2TV3V2V1V4RLuou2uo簡化畫法-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2負半周時電流通路D2、D3

導通，D1

、D4截止電流通路:bv2RLv4aab

橋式整流電路各參數(shù)計算如下to23to23u2to23uOto23iD=iOuD波形圖輸出平均電壓Uo。由uo波形可知，橋式整流是半波整流的2倍，即(2)流過二極管的平均電流ID。由于V1

、V3和V2、V4輪流導通，因此流過每個二極管的平均電流只有負載電流的一半，即(3)二極管承受的最高反向峰值電壓URM。當u2上正下負時，V1

、V3導通，V2、V4截止，V2

、V4相當于并聯(lián)后跨接在u2上，因此反向最高峰值為把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~三、全波整流電路v1v2voD1Trv2D2電路圖：如圖所示，二極管D1、D2分別在V2的正、負半周導通，在RL上得到如圖所示電壓波形。v2vo00tt234在U2正半周：D1導通、D2管截止，負載中有電流流過；在U2負半周：D1截止、D2管導通，負載中有電流流過。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234工作原理：參數(shù)計算：（1）輸出的直流電壓值為:（2）流過負載平均電流:IDO=UO/RL=0.9U2/RL（3）流過整流二極管的平均電流:IF=IDO/2=0.45U2/RL（4）整流二極管的最大反向電壓:UDR=2SQR(2)U2輸出電壓波動小，變壓需中心抽頭，繞制復雜，成本高，笨重。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234電路特點：

從前面的分析可知，無論何種整流電路，它們的輸出電壓都含有較大的脈動成分。為了減少脈動，就需要采取一定的措施，即濾波。濾波的作用是一方面盡量降低輸出電壓中的脈動成分，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。1.2濾波電路一、電容濾波1.電路和工作原理在整流電路中，把一個大電容C并接在負載電阻兩端就構成了電容濾波電路，其電路和工作波形如圖所示。電容充電電容放電RLV1V4V3V2ioC~

+

uo=uc+uV導通時給C充電

V截止時C向RL放電濾波后uo的波形變得平緩,平均值提高。u2tuot只有整流電路輸出電壓大于uc時，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。二極管中的電流

經(jīng)上述分析可知，由于在二極管截止期間電容Ｃ向負載電阻緩慢放電，使得輸出電壓的脈動減小，結果平滑了許多。輸出電壓平均值也得到了提高。顯然RLC的值越大，濾波效果越好，當負載開路時（RL=∞）,為了取得良好的濾波效果，一般取式中，T為交流電源的周期。此時的輸出電壓平均值為Uo≈1.2U2例1.1

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz,負載電阻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:選變壓器選二極管應滿足:IF(23)

ID可選:

2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1

A、100

V整流橋電流平均值:承受最高反壓：2.選濾波電容可選：

1000F,耐壓50V的電解電容8+Uo+UIRLV1+UCE2線性集成穩(wěn)壓器并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負載并聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負載串聯(lián)2.1串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理+UI取樣電路調(diào)整管比較放大電路基準電壓UZUF一、結構和穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓的實質(zhì)：UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍8+Uo+UIR’2RLR’1R1UFUZR2RP2.2三端固定集成穩(wěn)壓器CW7800系列(正電源)CW7900系列(負電源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V一、78、79系列的型號命名輸出電流78L××/79L××—輸出電流100mA78M××/9M××—輸出電流500mA78××/79××—輸出電流1.5A輸出電壓例如:CW7805輸出5V，最大電流1.5ACW78M05輸出5V，最大電流0.5ACW78L05輸出5V，最大電流0.1A封裝CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號CW7800++213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝312二、CW7800的內(nèi)部結構和基本應用電路內(nèi)部結構+UI取樣電路調(diào)整電路保護電路基準電壓比較放大啟動電路+UO基本應用電路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL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，防止自激改善負載的瞬態(tài)響應,消除高頻噪聲提高輸出電壓電路W78132

Ci

C2+UO+UI

+UR1R2IQI1I2靜態(tài)電流58mA要求輸出電壓UO>U

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輸出正、負電壓的電路~24V~24V~220VW7815W79151323211000F220F0.33F0.33F0.1F+15V15V++++1000F0.1F220F恒流源電路12+UI=10VW78053+UORRLIQIO0.1F0.33F102.3三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器一、典型產(chǎn)品型號命名CW117/217/317系列（正電源）CW137/237/337系列（負電源）工作溫度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基準電壓1.25V輸出電流L型—輸出電流100mAM型—輸出電流500mA二、CW117內(nèi)部結構和基本應用電路內(nèi)部結構調(diào)整電路基準電路誤差放大啟動電路偏置電路保護電路IREFUIUOADJ123外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ

50A

基本應用電路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=1.25V使UREF很穩(wěn)定R1=

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，120IREF

50A2.2kUO=

1.2524V030V連續(xù)可調(diào)電路Uo

CW317123++UiC10.33F10FR1R2C31FVC2R3+3k120680+32

V–10

VA當R2=0時，UO=0VUA=–1.25V3開關集成穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電路的缺點:調(diào)整管管耗大電源效率低(40%60%)改進思路:使調(diào)整管截止(電流小)飽和(管壓降小)開關穩(wěn)壓電路的優(yōu)點:效率高（80%90%）體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬開關穩(wěn)壓電路的缺點:電路復雜對電網(wǎng)要求不高對電子設備干擾較大輸出電壓含較大紋波一、串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路3.1開關穩(wěn)壓電源的基本工作原理調(diào)整管取樣電路開關調(diào)整管控制組成框圖濾波+UI+UoRLV18A8C基準電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定的三角波誤差放大續(xù)流工作波形+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式（PWM）+UI+UoRLV18A8C基準電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO穩(wěn)壓原理UIUOuFuA占空比UOD=50%當uF=UREF,uA=0,UO為預定標稱值二、并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路+UI+UoRLV1R1R2LC+UREFuFuBV2控制電路+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高電平iO低電平iLuBtofftonT3.2集成開關穩(wěn)壓器及其應用類型單片脈寬調(diào)制式(外接開關功率管)單片集成開關穩(wěn)壓器CW1524CW4960/4962一、CW1524/2524/3524（區(qū)別在于溫度范圍））組成：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出功率管(2)、過熱保護最大輸入電壓：40V最高工作頻率：100kHz每路輸出電流：100mA內(nèi)部基準電壓：5V(承受50mA電流)取樣電壓基準電壓輸出方波定時電容定時電阻關閉,控制脈寬接擴流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補償CW1524系列引腳排列外接復合管擴流12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mH產(chǎn)生振蕩f0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取樣電阻(1

A)防止寄生振蕩二、CW4960/4962組成：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器