電源電路課件

第1頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1小功率單相整流濾波電路圖8.1所示為把正弦交流電轉(zhuǎn)換成直流電的直流穩(wěn)壓電源的原理框圖，它一般由四部分組成，各部分功能如下：第2頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.1直流穩(wěn)壓電源的組成原理框圖第3頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器：將正弦工頻交流電源電壓變換為符合用電設(shè)備所需要的正弦工頻交流電壓。整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替變化的正弦交流電壓變換成單方向的脈動直流電壓。第4頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月濾波電路：盡可能地將單向脈動直流電壓中的脈動部分(交流分量)減小，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：采用某些措施，使輸出的直流電壓在電源發(fā)生波動或負(fù)載變化時保持穩(wěn)定。第5頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.1整流電路小功率直流電源因功率比較小，通常采用單相交流供電，因此，本節(jié)只討論單相整流電路。利用二極管的單向?qū)щ娮饔?，可將交流電變?yōu)橹绷麟?，常用的二極管整流電路有單相半波整流電路和單相橋式整流電路等。第6頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.單相半波整流電路單相半波整流電路如圖8.2所示，圖中T為電源變壓器，用來將市電220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低電壓，同時保證直流電源與市電電源有良好的隔離。第7頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.2單相半波整流電路第8頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.3單相半波整流電路第9頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2.單相橋式整流電路為了克服單相半波整流的缺點(diǎn)，常采用單相橋式整流電路，它由四個二極管接成電橋形式構(gòu)成。圖8.4所示為橋式整流電路的幾種畫法。第10頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.4單相橋式整流電路的幾種畫法第11頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.5橋式整流電路電壓電流波形第12頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3.常用整流組合元件將單相橋式整流電路的四只二極管制作在一起，封成一個器件稱為整流橋。常用的整流組合元件有半橋堆和全橋堆。半橋堆的內(nèi)部是由兩個二極管組成，而全橋堆的內(nèi)部是由四個二極管組成。第13頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.6半橋堆連接方式及電路符號第14頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.7全橋堆連接方式及電路符號第15頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.2濾波電路整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的直流和交流成分(稱為紋波電壓)。這樣的直流電壓作為電鍍、蓄電池充電的電源還是允許的，但作為大多數(shù)電子設(shè)備的電源，將會產(chǎn)生不良影響，甚至不能正常工作。在整流電路之后，需要加接濾波電路，盡量減小輸出電壓中交流分量，使之接近于理想的直流電壓。第16頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電容濾波電路電容濾波電路如圖8.8所示。第17頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.8橋式整流電容濾波電路第18頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月假定在t=0時接通電路，u2為正半周，當(dāng)u2由零上升時，VD1、VD3導(dǎo)通，C被充電，因此uO=uC≈u2，在u2達(dá)到最大值時，uO也達(dá)到最大值，見圖8.8(b)中a點(diǎn)，然后u2下降，此時uC>u2，VD1、VD3截止，電容C向負(fù)載電阻RL放電，由于放電時間常數(shù)τ=RLC一般較大，電容電壓uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)uO(uC)下降到圖8.8(b)中b點(diǎn)后，u2>uC，VD2、VD4導(dǎo)通，電容C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充、放電過程。第19頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月整流電路接入濾波電容后，不僅使輸出電壓變得平滑、紋波顯著減小，同時輸出電壓的平均值也增大了。輸出電壓的平均值近似為：UO≈1.2U2第20頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月故二極管的導(dǎo)通時間縮短，一個周期的導(dǎo)通角θ<π。由于電容C充電的瞬時電流很大，形成了浪涌電流，容易損壞二極管，故在選擇二極管時，必須留有足夠電流裕量。第21頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月電容濾波電路簡單，輸出電壓平均值UO較高，脈動較小，但是二極管中有較大的沖擊電流。因此，電容濾波電路一般適用于輸出電壓較高、負(fù)載電流較小并且變化也較小的場合。第22頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電感濾波電路圖8.10所示電路是電感濾波電路，它主要適用于負(fù)載功率較大即負(fù)載電流很大的情況。第23頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.10電感濾波電路第24頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3.其他形式濾波電路——LC型濾波電路和π型濾波電路（1）LC型濾波電路電感濾波電路輸出電壓平均值UO的大小一般按經(jīng)驗公式計算。UO=0.9U2第25頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月如果要求輸出電流較大，輸出電壓脈動很小時，可在電感濾波電路之后再加電容C，組成LC濾波電路，如圖8.11所示。圖8.11LC電感濾波電路第26頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）π型濾波電路為了進(jìn)一步減小負(fù)載電壓中的紋波，可采用圖8.12所示π型LC濾波電路。圖8.12π型濾波電路第27頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電路8.2.1穩(wěn)壓電路主要技術(shù)指標(biāo)通常用以下幾個主要指標(biāo)來衡量穩(wěn)壓電路的質(zhì)量。

1.內(nèi)阻r02.穩(wěn)壓系數(shù)

3.溫度系數(shù)第28頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路三極管被稱為調(diào)整管。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路組成框圖如圖8.13(a)所示，它由調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓和比較放大電路等部分組成。圖8.13(b)所示為串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的原理電路圖。第29頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.13串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路第30頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月

VT為調(diào)整管，它工作在線性放大區(qū)，故又稱為線性穩(wěn)壓電路。R3和穩(wěn)壓管VD組成基準(zhǔn)電壓源，為集成運(yùn)放A的同相輸入端提供基準(zhǔn)電壓;R1、R2和Rp組成取樣電路，它將穩(wěn)壓電路的輸出電壓分壓后送到集成運(yùn)放A的反相輸入端；集成運(yùn)放A構(gòu)成比較放大電路，用來對取樣電壓與基準(zhǔn)電壓的差值進(jìn)行放大。第31頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2.3三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用三端式穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有應(yīng)用時外接元件少、使用方便、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。三端式穩(wěn)壓器有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器；另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器。它們的基本組成及工作原理都相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。第32頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月三端固定輸出集成穩(wěn)壓器通用產(chǎn)品有CW7800系列(正電源)和CW7900系列(負(fù)電源)。圖8.14所示為CW7800和CW7900系列塑料封裝和金屬封裝三端集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列。第33頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.14三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列

第34頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基本應(yīng)用電路圖8.15所示為7800系列集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路。由于輸出電壓決定于集成穩(wěn)壓器，所以圖8.15輸出電壓為12V，最大輸出電流為1.5A。第35頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.157800系列基本應(yīng)用電路第36頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2.提高輸出電壓的電路實際需要的直流穩(wěn)壓電源，如果超過集成穩(wěn)壓器的輸出電壓數(shù)值時，可外接一些元件提高輸出電壓，圖8.16所示電路能使輸出電壓高于固定電壓，圖中的UXX為CW78系列穩(wěn)壓器的固定輸出電壓數(shù)值，顯然有：UO=UXX+UZ

第37頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.16提高輸出電壓電路一第38頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月也可采用圖8.17所示的電路提高輸出電壓。圖中R1、R2為外接電阻，R1兩端的電壓為三端集成穩(wěn)壓器的額定輸出電壓UXX，R1上流過的電流為IR1=UXX／R1，三端集成穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流為IQ，則有：IR2=IR1+IQ

第39頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.17提高輸出電壓電路二第40頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月3.輸出正、負(fù)電壓的電路

圖8.18所示為采用CW7815和CW7915三端穩(wěn)壓器各一塊組成的具有同時輸出+15V～-15V電壓的穩(wěn)壓電路。

第41頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.18輸出正、負(fù)電壓的電路第42頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月4.恒流源電路

集成穩(wěn)壓器輸出端串入阻值合適的電阻，就可構(gòu)成輸出恒定電流的電源，如圖8.19所示。第43頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.19恒流源電路第44頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月

IQ為穩(wěn)壓器靜態(tài)工作電流，由于它受UI及溫度變化的影響，所以只有當(dāng)U23/R>>IQ時，輸出電流IO才比較穩(wěn)定。第45頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.3其他電源電路8.3.1開關(guān)電源電路

1.開關(guān)電源電路的基本工作原理圖8.20所示為串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路的基本組成框圖。第46頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.20串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路組成框圖第47頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.21開關(guān)穩(wěn)壓電源的電壓、電流波形第48頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月雖然調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，但由于二極管VD的續(xù)流作用和L、C的濾波作用，仍可獲得平穩(wěn)的直流電壓輸出。第49頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2.采用集成開關(guān)穩(wěn)壓器電源電路集成開關(guān)穩(wěn)壓器有CWl524／2524／3524、CW4960／4962和CW2575／2576等系列。

CW2575／2576集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)是：外部元件少，使用方便；振蕩器的頻率固定在52kHz，因而濾波電容不大，濾波電路體積小，一般不需要散熱器。

CW2575／2576單列直插式塑料封裝的外形及管腳排列如圖8.22所示，兩種系列芯片的管腳含義相同。第50頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.22CW2575/2576外形及管腳圖第51頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.3.2直流—直流（DC-DC）電壓變換電路將一個恒定的直流電壓通過電子器件的開關(guān)作用變換成為可變的直流電壓的過程，稱為直流—直流變換，即DC-DC變換。

PWM是為保持變換器的輸出電壓穩(wěn)定，所采用占空比控制技術(shù)中的脈寬調(diào)制技術(shù)。第52頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月1.集成PWM控制器的組成和原理目前，常見的單片集成PWM控制器產(chǎn)品有SG3524、TL494、MC34060、SGl525／SGl529等，功能大同小異。由于型號很多，在實際應(yīng)用中應(yīng)參考各廠家的產(chǎn)品說明，以便選擇適合的集成PWM控制器。下面介紹集成PWM控制器的PWM信號產(chǎn)生電路組成及原理。圖8.23表示了PWM信號產(chǎn)生電路框圖及其波形。第53頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月圖8.23PWM信號產(chǎn)生電路及波形第54頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月2.SGl525／SGl527系列集成PWM控制器

SGl525／SGl527系列集成PWM控制器是美國硅通用公司的第二代產(chǎn)品，我國的集成電路制造廠家已生產(chǎn)出國產(chǎn)此種系列的PWM控制器。SGl525在SG1524基礎(chǔ)上增加了振蕩器外同步、死區(qū)調(diào)節(jié)、PWM鎖存器以及輸出級的最佳設(shè)計等，是一種性能優(yōu)良、功能完善、通用性強(qiáng)的集成PWM控制器。第55頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月

SGl525與SGl524的電路結(jié)構(gòu)相同，僅輸出級不同。SGl525輸出正脈沖，適用于驅(qū)動NPN功率管或N溝道功率MOSFET管。SGl527輸出負(fù)脈沖，適用于驅(qū)動PNP功率管或P溝道功率MOSFET管。SG2525和SG3525也屬這個系列，內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能相同，僅工作電壓及工作溫度有些差異。第56頁，課件共66頁，創(chuàng)作于2023年2月8.4實際應(yīng)用電路舉例1.電阻限流電池充電電路如圖8.24所示,穩(wěn)壓管保證電池兩端電壓不超過最大規(guī)定電壓，電阻R限制充電電流。此電路電流一般小于200mA。