第6章 直流穩(wěn)壓電源講解

第六章直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源的組成6.1整流電路6.2濾波電路6.3穩(wěn)壓電路6.46.1直流穩(wěn)壓電源的組成改變電壓值通常為降壓交流變脈動(dòng)的直流減小脈動(dòng)1)負(fù)載變化輸出電壓基本不變；2)電網(wǎng)電壓變化輸出電壓基本不變。

直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將220V（或380V）50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。半波整流全波整流

在分析電源電路時(shí)要特別考慮的兩個(gè)問題：允許電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10％，且負(fù)載有一定的變化范圍。6.2.1單相半波整流電路1.工作原理u2的正半周，D導(dǎo)通，A→D→RL→B，uO=u2

。u2的負(fù)半周，D截止，承受反向電壓，為u2；uO=0。6.2整流電路2.

主要參數(shù)

已知變壓器副邊電壓有效值為U2（3）二極管的選擇6.2.2單相橋式全波整流電路1.工作原理

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。

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。

在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。2.主要參數(shù)

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

流過負(fù)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6.3.1電容濾波電路1.工作原理充電放電速度與正弦波下降速度相似按指數(shù)規(guī)律下降濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。

C越大，RL越大，τ越大，放電越慢，曲線越平滑，脈動(dòng)越小?？紤]整流電路的內(nèi)阻6.3濾波電路1.工作原理

簡(jiǎn)單易行，UO（AV）高，C足夠大時(shí)交流分量較小；不適于大電流負(fù)載。2.主要參數(shù)3.優(yōu)缺點(diǎn)整流橋的簡(jiǎn)化畫法6.3.2電感濾波電路

當(dāng)回路電流減小時(shí)，感生電動(dòng)勢(shì)的方向阻止電流的減小，從而增大二極管的導(dǎo)通角。電感對(duì)直流分量的電抗為線圈電阻，對(duì)交流分量的感抗為ωL。適于大電流負(fù)載！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6.4穩(wěn)壓電路6.4.1穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)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

1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理6.4.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.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。穩(wěn)壓電阻的計(jì)算

當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過穩(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)，流過穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過IZmax，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即(1)(2)6.4.3串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源

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)。線性串聯(lián)型穩(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)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理

典型的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，由基準(zhǔn)電壓、比較放大、調(diào)整、取樣幾個(gè)部分組成。1．輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變

輸入電壓VI增加，必然會(huì)使輸出電壓VO有所增加，輸出電壓經(jīng)過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↓2．負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變

負(fù)載電流IL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)算可知Vf≈VREF顯然，調(diào)節(jié)RW可以改變輸出電壓。1.三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：1.5A（W7800）、0.5A（W78M00）、0.1A（W78L00）6.4.4集成穩(wěn)壓器2.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器

6.4.5開關(guān)型穩(wěn)壓電路

開關(guān)型穩(wěn)壓電源它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。

開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖

三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個(gè)方波vB，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時(shí)，必須給電感中的電流提供一個(gè)泄放通路。續(xù)流二極管D即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。

根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時(shí)，比較器輸出高電平，對(duì)應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為ton；反之輸出為低電平，對(duì)應(yīng)調(diào)整管的截止時(shí)間toff。輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對(duì)方波而言，相當(dāng)方波存在的部分。輸出波形中電