直流穩(wěn)壓電源全演示文稿

直流穩(wěn)壓電源全演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)（優(yōu)選）直流穩(wěn)壓電源全.目前二頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)10.1小功率整流濾波電路10.1.1單相半波整流電路單相半波整流電路如圖10.1.1(a)所示，波形圖如圖10.1.1(b)所示。(a)電路圖(b)波形圖圖10.1.1單相半波整流電路目前三頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

根據(jù)圖10.1.1可知，輸出電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi)，只是正半周導(dǎo)電，在負(fù)載上得到的是半個(gè)正弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為流過(guò)負(fù)載和二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓目前四頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

單相全波整流電路如圖10.1.2(a)所示，波形圖如圖10.1.2(b)所示。10.1.2單相全波整流電路(a)電路圖圖10.1.2單相全波整流電路(b)波形圖目前五頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

根據(jù)圖10.1.2（b）可知，全波整流電路的輸出，與橋式整流電路的輸出相同。輸出平均電壓為流過(guò)負(fù)載的平均電流為

二極管所承受的最大反向電壓目前六頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)10.1.3單相橋式整流電路(1)工作原理

單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如圖10.1.3（a）所示。（a）橋式整流電路（b）波形圖圖10.1.3單相橋式整流電路目前七頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖10.1.3(a)的電路圖可知：當(dāng)正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖10.1.3(b)。當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。目前八頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)根據(jù)圖10.1.3（b）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為（2）參數(shù)計(jì)算流過(guò)負(fù)載的平均電流為流過(guò)二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓目前九頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)注意：整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用的。整流電路既有交流量，又有直流量，通常對(duì):

輸入（交流）—用有效值或最大值；

輸出（交直流）—用平均值；

整流管正向電流—用平均值；

整流管反向電壓—用最大值。單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過(guò)，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過(guò)。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣的功率容量條件下，體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。目前十頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)10.1.3濾波電路(1)濾波的基本概念

濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。目前十一頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

（2）電容濾波電路現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來(lái)說(shuō)明。電容濾波電路如圖10.1.4所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。圖10.1.4電容濾波電路

目前十二頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)當(dāng)v2到達(dá)90°時(shí)，v2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載ＲL放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。(3)濾波原理

若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2，是正弦形。

圖10.1.5電容濾波波形圖

所以，在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。電容濾波過(guò)程見圖10.1.5。

在剛過(guò)90°時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過(guò)90°時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過(guò)90°后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來(lái)越快，當(dāng)剛超過(guò)指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。目前十三頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí)，t1點(diǎn)要右移，t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)ＲL很小，即IL很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見圖濾波曲線中的2。反之，當(dāng)ＲL很大，即IL很小時(shí)，盡管C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。問(wèn)題：有Ｃ無(wú)ＲL即空載，此時(shí)VC=VL=？圖10.1.6電容濾波的效果目前十四頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)(4)電容濾波的計(jì)算

電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即

另一種是在RLC=(35)T/2的條件下，近似認(rèn)為VL=VO=1.2V2。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足RLC≥6~10。）目前十五頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

（5）外特性

整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負(fù)載電流IO的變化關(guān)系曲線如圖10.1.7所示。

圖10.1.7整流濾波電路的外特性目前十六頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)10.2.2電感濾波電路

利用儲(chǔ)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。

圖10.1.8電感濾波電路圖10.1.9波形圖電感濾波電路如圖10.1.8所示。電感濾波的波形圖如圖10.1.9所示。當(dāng)v2正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對(duì)稱性，和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3；D2、D4的導(dǎo)通角都是180°。目前十七頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)*使用條件：目前十八頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)10.2穩(wěn)壓電路10.2.1穩(wěn)壓電路概述一、引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因

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，參見。即負(fù)載電流的變化會(huì)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。目前十九頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)二、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(shí)穩(wěn)壓系數(shù)也用下式定義目前二十頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)當(dāng)輸出電流從零變化到最大額定值時(shí)，輸出電壓的相對(duì)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(shí)的Sr目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)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(duì)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

目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)一、硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如所示。

它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。圖10.2.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路10.2.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓根據(jù)電路圖可知

輸入電壓VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：

這里VO減小應(yīng)理解為，由于輸入電壓VI的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒(méi)有那么大而已。VO還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓圖10.2.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)(2)當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓

負(fù)載電流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，從而使VZ=VO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：

IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（VO↓）→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)二、穩(wěn)壓電阻的計(jì)算穩(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(dòng)態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關(guān)。穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大，穩(wěn)壓性能越好。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(shí)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。目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下

當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)IZ不應(yīng)小于IZmin，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即

當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過(guò)IZmax，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即(1)(2)穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過(guò)規(guī)定值，否則會(huì)造成損壞！目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。串聯(lián)反饋式穩(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。串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大，效率低。一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理(1)線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)圖16.03串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖圖10.2.3串聯(lián)型穩(wěn)壓電源示意圖

顯然，VO=VI-VR，當(dāng)VI增加時(shí)，R受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VI增加對(duì)輸出電壓的影響。若負(fù)載電流IL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI減小，對(duì)輸出電壓減小的影響。目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)

在實(shí)際電路中，可變電阻R是用一個(gè)三極管來(lái)替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖10.2.4所示。它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。

圖10.2.4串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖目前三十頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)(2)線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理

根據(jù)圖10.2.4分兩種情況來(lái)加以討論。1．輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變

輸入電壓VI的增加，必然會(huì)使輸出電壓VO有所增加，輸出電壓經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得誤差信號(hào)ΔV。誤差信號(hào)經(jīng)放大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。

VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)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(huì)使輸入電壓VI有所減小，輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得的誤差信號(hào)使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算根據(jù)圖10.2.4可知Vf≈VREF調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)三、三端集成穩(wěn)壓器(1)概述

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)壓器的引線只有三個(gè)：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。它的電路符號(hào)見圖10.2.5，外形如圖10.2.6所示。

圖10.2.5集成穩(wěn)壓器符號(hào)要特別注意，不同型號(hào)，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的，要查手冊(cè)確定。圖10.2.6外形圖照片目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)(2)線性三端集成穩(wěn)壓器的分類三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：1.三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器6.大電流三端集成穩(wěn)壓器

以上1---為軍品級(jí)；2---為工業(yè)品級(jí)；3---為民品級(jí)。

軍品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃；

工業(yè)品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25℃～150℃；

民品級(jí)多為塑料封裝，工作溫度范圍0℃～125℃。目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)(3)應(yīng)用電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖10.2.7所示?？烧{(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是1.25

V的參考源，因此輸出電壓可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。

10.2.7應(yīng)用電路(固定)三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖10.2.8所示。

圖10.2.8應(yīng)用電路(可調(diào))目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)（4）利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源

圖10.2.9穩(wěn)壓器做恒流源圖10.2.10可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路

(a)小電流恒流源

(b)大電流恒流源三端集成穩(wěn)壓器可做恒流源使用,電路見和10.2.10。目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十頁(yè)\編于十五點(diǎn)10.3.4開關(guān)型穩(wěn)壓電源

為解決線性