模电-直流稳压电源_图文

10.1.2 滤波电路
1. 概述 交流电压经整流后的输出是脉动直流，其中既有直
流成份又有交流成份。
滤波目的：滤掉整流输出电压中的交流成份，保留 其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。
滤波原理：滤波电路利用储能元件L或/和C构成低通 滤波电路（实质上是根据C两端的电压或L中的电流不 能突变或储能特性）, 滤掉（抑制）整流输出电压中的 交流成份，保留其直流成份，平滑输出电压波形。
10.2.1 稳压电源的质量指标
1. 输入调整因数（电压调整率）：
•: 反映输入电压波动对输出电压的影响
反映负载电流和环温 不•:变电时压，调电整网率电压波 动对稳压电路的影响
•: 稳压系数
10.2.1 稳压电源的质量指标
2. 输出电阻：
•: 反映电流 Io 变化对 Vo 的影响
• : 电流调整率： Io 从
+
比较放大
基准
取样电路
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
2. 稳压原理 由运放可知：
–
A
+
当 Vi 或 RL 变化时，输出电压Vo↗，稳压过程如下：
Voh
Vf Vnh
Vbi
Vbei
Vceh
Voi
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
3. Vo 及其调节范围
设运放处于线性工
作状态和深度负反馈
3
2
CW117
1
实际 2、1 两端内含 基准电压 1.25V，故：
本章自学
本节自学
本章小结
• 熟悉直流稳压电源的基本组成环节 • 理解整流、滤波的含义及其电路结构和工作原
理，了解基本参数的计算 • 了解稳压管稳压、串联型稳压电路的工作原理 • 熟悉稳压管稳压、串联型稳压电路的工作原理 • 了解集成稳压电路 (IC) 的性能，学会基本应用
220VAC
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度
与放电时间常数t = L/RL有关
(b) D导通角大，纹波可进一步减少，接负载能力强：
(c) 电感体积大而笨重，因而适合于电流较大、要求输 出电压脉动较小的场合，或更合适于高频电源滤波
(d) 更进一步的改进：LC滤波器
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 •●例题：整流滤波电路
•如图，已知电源频率 f •=50Hz，负载 RL = 200，要求直流 •输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选 择整流二极管及；(3) 滤波电容器。 解：(3) 选取滤波电容：
选250/50V的电解电容器
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 •●例题：整流滤波电路
•如图，已知电源频率 f •=50Hz，负载 RL = 200，要求直流 •输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选 择整流二极管及；(3) 滤波电容器。
解：(1) 取VO= 1.2V2， 则变压器副边电压的有效值：
–
状态，此时运放的两
A
+
输入端的电压近似相
等，因此有：
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
4. T 管的极限参数
调整管的电流、电
压、功率受管子的极
–
限参数制约：
A
+
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
分类
三端 稳压器
输出固定电压
输出正电压78XX 输出负电压79XX
输出可调电压 （1. 25 ~ 37V 连续可调）
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10.1 小功率直流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 10.3 开关稳压电路* 10.4 SPICE仿真*
10.1.1. 单相整流电路 10.1.2. 滤波电路 10.1.3. 倍压整流电路*
10.1.1 单相整流电路
1. 概述 小功率直流稳压电源的组成
变压
3. 提高输出电压和电流
1
2
W78XX
3
IO较小→VR较小，T 截止 ，IC= 0；IO > IOM→VR 较大，T导 通 ，IO= IOM+ IC。
1
2
W78XX
3
R≈VBE/IOM
10.2.4 三端集成稳压器的应用
4. 三端可调输出IC稳压器的应用
流过调整端 “1” 的 电流 < 100 µA，在要 求不高的场合它在R2 上的压降可忽略。
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
桥式整流电路如图。
解：
(1) D2 或 D4断开，负 载电压波形如图。
(2)若 D2 或 D4 接反，后果是： 正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成 电源短路，电流很大 → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！ (3)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果是： 正半周，情况同(2) → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！
10.1.2 滤波电路
220VAC
2. 电容滤波器
•●例题：整流滤波电路
•如图，已知电源频率 f
•=50Hz，负载 RL = 200，要求直流 •输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选 择整流二极管及；(3) 滤波电容器。
解：(2) 选取二极管：
IOM =100mA VDRM= 50V 选二极管2CP11
4. 整流元件参数 二极管平均电流：
二极管最大反向电压：
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
桥式整流电路如图。 试分析：
(1) D2 或 D4断开时负载电压波形。 (2)若 D2 或 D4 接反了，后果如何？ (3)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
220VAC
10.1.1 单相整流电路
10.2.3 三端集成稳压器
1. 固定输出三端稳压器
78LXX型三端稳压器
控制 电流
热保护 过流保护 缓冲
调整管
启动电路 基准电路
差放
10.2.3 三端集成稳压器
2. 可调输出三端稳压器
LM317
调整管
A
– +
基准 1.2V
基准 比较放大
取样电路
10.2.4 三端集成稳压器的应用
1. 单路固定电压
5V、6V、9V、12V 、15V、18V、24V等。
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述 参数 （7800、7900系列）
•● 电压调整率Sv(稳压系数)
反映负载电流和环温 不变时，电网电压波 动对稳压电路的影响
0.005~0.02%
•● 电流调整率SI
反映输入电压、环温不
变，输出电流变时输出
10.1.2 滤波电路
1. 概述 常用滤波器结构：C型、LC型(倒L)、CRC型(P)
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2
充电区间
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2
(b) v2 <vC : 桥堆截止， C 对负载 RL 供放电， vC vO指数↓
If RL=∞，放电iO= 0, 放电区间
vC将被充至v2峰值!
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
整流
滤波
交流 电源
稳压
负载
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
10.1.1 单相整流电路
1. 概述 整流电路的作用：将交流电压转变为脉动直流电压
整流原理：利用二极管的单向导电性 常见整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相
和三相整流等。 分析方法：把二极管当作理想元件处理，即正向导通电
思考题：
桥式整流电路如图。
解： (1) D2 或 D4断开，负
载电压波形如图。
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
桥式整流电路如图。 解：
(1) D2 或 D4断开，负 载电压波形如图。
(2)若 D2 或 D4 接反，后果是： 正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成 电源短路，电流很大 → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！
改善瞬态响应：负载 电流瞬增减时，防止
输出电压较大波动。
220VAC
1 W7805 2 3
改善波形：抵消 输入引线电感效 应，防止自激。
输入与输出间的 压差需>3V！
10.2.4 三端集成稳压器的应用
2. 双路 (±) 固定电压
220VAC
1
2
W7815
3Βιβλιοθήκη Baidu
1
W7915
3
2
10.2.4 三端集成稳压器的应用
220VAC
C 滤波 纯 R 负载
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
(b) 外特性曲线：
(c) D导通角小，流峰值大：
t 越大VO 越高，IO 越大
整流 D 导通时间越短 iD 峰值电流越大。 选管时一般取： IOM = 2 ID
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
外形
3 —输出端
2 —输出端
TO92
2 —公共端
3 —输入端
1—输入端
1 —公共端
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
性能 （7800、7900系列）
•● 输出电流超过 1. 5 A（加散热器） •● 不需要外接元件 •● 内部有过热保护、过流保护 •● 调整管设有安全工作区保护 •● 输出电压容差为 4% 输出电压额定值系列有:
电源同时给负载 RL和 C供充电，vC= vO= v2
(b) v2 < vC : 桥堆截止， C 对负载 RL 供放电， vC vO指数↓
D承受最高反压为*：
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关 t 越大 C 放电越慢 输出均压VO 越大，波形越平滑 为了得到比较平直的输出电压
阻为零，反向电阻为无穷大。
220VAC
10.1.1 单相整流电路
2. 工作原理 v2 正半周：D1、D3 导
通，D2、D4 截止。
v2 负半周：D2、D4 导 通，D1、D3 截止。
220VAC
10.1.1 单相整流电路
3. 主要参数计算 整流平均电压 VO
整流平均电流 IO
220VAC
10.1.1 单相整流电路
0.电1~压1.0保%持稳定的能力， 即稳压器带负载能力。
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
参数
•● 电压调整率Sv(稳压系数)
•● 电流调整率SI •● 输出电压 Vo •● 最大输出电流 IOM •● 最小输入输出电压差 min(Vi -Vo ) •● 最大输入电压 ViM •● 最大功耗 PM：
10.2.0 概述
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的 输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压值基本上与电网电压、负载 及环境温度变化无关。理想稳压器是输出阻抗为零 的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内 阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可 以是一个独立的电子部件。
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 •●例题：交直流收扩两用机电源
220VAC
24VDC
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 •●例题：交直流收扩两用机电源
220VAC
24VDC
10.2.1 稳压电源的质量指标 10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理 10.2.3 三端集成稳压器 10.2.4 三端集成稳压器的应用
0↗Max时， Vo 的相对变
反映输入电压、环温不 化率 变，输出电流变时输出 电压保持稳定的能力， 即稳压器带负载能力。
10.2.1 稳压电源的质量指标
3. 温度系数
4. 纹波抑制比
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
1. 电路组成
四部分：基准电压、比较放大、取样电路和调整元件
调整管
–
A
220VAC
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●工作原理
当流过电感的电流发生 变化时，线圈中产生自感电势阻碍 电流变化，从而有效抑制负载电流和电压的脉动。
滤波视角：直流分量(XL= 0，L短路)只施于RL；谐波 分量(XL = jwL>>RL)大部施于L → 较平滑直流电压vO。
储能视角：工作时L有储能，供电电 压v2↓，L 储能对RL补电；v2↑，电源 对L和 RL供电 →连续、平稳和稳定vO。
T ：电源电压的周期
近似估算取： VO = 1. 2 V2 / 1. 0 V2 （全波/半波）
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
(b) 外特性曲线： C滤波器的输出电压受负 载影响较大，即带负载能 力较差。故适合于要求输 出电压较高、负载电流或 负载变化较小的场合