模電直流穩(wěn)壓電源

模電直流穩(wěn)壓電源第1頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月電源變壓器: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)波動及負載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能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u1u2u3u4uo7.1概述第2頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月7.2整流與濾波電路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u2uLuD

t

2340第3頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月主要參數(shù)：IL=UL/RL=0.45u2

/RL

uL

20t（2）輸出電流平均值Io：IL

（1）輸出電壓平均值UL：第4頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）流過二極管的平均電流：uD

20tURMID

=ILURM=22u（4）二極管承受的最高反向電壓：IL

第5頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月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負半周時，D2導(dǎo)通，D1截止。第6頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月全波整流電壓波形u2uLuD1

t

2340uD2第7頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月uL

20tIL=UL/RL=0.8u2

/RL

主要參數(shù)：（2）輸出電流平均值IL：（1）輸出電壓平均值UL：IL第8頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月uD

20t（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：第9頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月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第10頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月-+u2負半周時：D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3截止u2uL第11頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出電壓平均值：UL=0.8u2輸出電流平均值:IL=UL/RL=0.8u2

/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第12頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月脈動系數(shù)Ｓ1:用傅氏級數(shù)對橋式整流的輸出uL

分解后可得:uL

20t基波基波峰值輸出電壓平均值第13頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月集成硅整流橋：u2uL+

–

~+~-

+–第14頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電容濾波二、濾波電路第15頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（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。第16頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（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第17頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月近似估算: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：(a)UL與RLC的

關(guān)系：RLC愈大

C放電愈慢

UL(平均值)愈大RLC較大一般?。?T:電源電壓的周期)u2tiDtuc=uL純電阻負載時，I2=1.52IL第18頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):在橋式整流電路與負載間串入一電感L。輸出電壓平均值:UL=0.8U2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上第19頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月3.其它濾波電路為進一步改善濾波特性，可將上述濾波電路組合起來使用。LC濾波電路RCπ型濾波電路第20頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月7.3串聯(lián)式穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓第21頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月一.穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)常用以下參數(shù)來說明穩(wěn)壓電源的質(zhì)量：1、穩(wěn)壓系數(shù)2、輸出電阻3、溫度系數(shù)輸出電壓：4、最大紋波電壓，電壓調(diào)整率，輸入調(diào)整因數(shù)第22頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月二.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路1.穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。

由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。第23頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)壓原理：(1)當(dāng)輸入電壓變化時UiUZUoUoURIIZ由圖知：第24頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)當(dāng)負載電流變化時穩(wěn)壓過程：

ILUoURUoIZIR第25頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2、限流電阻的計算（1）當(dāng)輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時IZ不應(yīng)小于IZmin，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最大值。即第26頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）當(dāng)輸入電壓最大，負載電流最小時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時IZ不應(yīng)超過IZmax，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即

所以：第27頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月三.串聯(lián)式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點：（1）帶負載能力差（2）輸出電壓不可調(diào)改進：（1）提高帶負載能力——在輸出端加一射極輸出器UO=UZ-0.7V第28頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月改進：（2）使輸出電壓可調(diào)——在射極輸出器前加一帶有負反饋的放大器。調(diào)節(jié)反饋系數(shù)即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)UO=AUFUZ-0.7V為了進一步穩(wěn)定輸出電壓，將反饋元件接到輸出端。

第29頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月Uo+UI

RLT1+UCE

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)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(zhǔn)電壓UZUF

一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理第30頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月穩(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+Uo

+UI

R

2RLR

1R1UFUZR2RP第31頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月一、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7.4集成穩(wěn)壓電路及其應(yīng)用第33頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：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第34頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月封裝CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號CW7800入出213CW790013入2出塑料封裝金屬封裝第35頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基本使用方法+20V+15V注意：輸入電壓Ui一般應(yīng)比輸出電壓端Uo高3V以上。二.三端固定式集成穩(wěn)壓器的使用

C1、C2的作用：防止自激振蕩，減小高頻噪聲、改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)。第36頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輸出正負電壓第37頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月

３.擴大輸出電流

T1是擴大輸出電流的大功率BJT，T2管是T1的保護管。當(dāng)輸出電流較小，R2上的壓降也較小，T1、T2管都不導(dǎo)通。

IO=I

當(dāng)輸出電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流時，使R2上的壓降變大，T1導(dǎo)通。IO=I+IC1

第38頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月４.輸出電壓可調(diào)由：可得：第39頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓電路W78

C1C2+UI

+U

+UO

R1R2R3R4(虛短)可產(chǎn)生小于U

的輸出電壓UO第40頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)式穩(wěn)壓電路的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)壓性能好，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。缺點：它的調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，功耗大，輸出效率低，只有20％～40％；輸出電壓總是小于輸入電壓，兩者極性也只能是相同的。7.５開關(guān)型穩(wěn)壓電路簡介

為了提高效率，讓調(diào)整管工作在開關(guān)（飽和、截止）狀態(tài)——開關(guān)型穩(wěn)壓電路

第41頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月一、串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(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

+Uo

RLT1AC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)流第42頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式(PWM)當(dāng)ｕS為高電平時，T飽和。uE≈UI。電感L儲存能量。二極管D反向截止。當(dāng)ｕS為低電平時，T截止。iE≈0。L產(chǎn)生反電勢，并通過RL、D構(gòu)成的回路釋放能量。由于反電勢的存在，D處于導(dǎo)通狀態(tài)。uE≈0。第43頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月BJT的工作周期T為：

占空比為：

則輸出電壓的平均值為：

即：

穩(wěn)壓原理：

UoqUoUAUF第44頁，課件共45頁，創(chuàng)作于2023年2月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=0.8U2