第10章 直流稳压电源 (2)

RLC越大U0越高,负载电流的平均值越大整流 管导电时间越短iD的峰值电流越大 故一般选管时，取 I0 1 U0 IDF (2 ~ 3) (2 ~ 3) 2 2 RL
(3)、输出特性(外特性): UL
1.4U2
电容滤波 纯电阻负载
0.9U2
0
IL
输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0和 纹波也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。
IC 2 I2 CO IO
+ + U – I1 R Ci UI _
W78XX I3 3
+ UO _
（5）恒流源电路
1 + UI _ 2 + UXX _
W78XX Ci 3
R
IQ
IL
RL
U I L I Q R
IL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定 值，因此IL为恒流输出。
10.4 开关型稳压电源
整流电路为电 容充电
D2 u2
t1
t
充电结束
没有电容时的 输出波形
u0
t
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻 电容通过RL放电， 在整流电路电压小 于电容电压时，二 极管截止，整流电 路不为电容充电， u0会逐渐下降。
t
u0
t
a
u1
u1
• 内部有过热保护 • 内部有过流保护 • 调整管设有安全工作区保护
输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
4. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 0.1~0.33F Ui Ci CO UO 电压差取 1F 3～5V！ _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 为了瞬时增减负载电流 时不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
URM 2U2
试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开
时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？ 如果D2 或D4因击穿短路，后果又如何？
+ u _
D2 D1
u
+ RL uo _ o
π 2π 3π 4π
t
t
~
D3
D4
uo
o
π 2π 3π 4π 解：当D2或D4断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导 通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时， D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。
2. 选择滤波电容器 取 RLC = 5 T/2 1 50 RLC 5 0.05 S 2 已知RL = 200
~
+ u –
+
C RL
+ uo –
可选用C=250F，耐压为50V的极性电容器
0.05 0.05 6 C 250 10 F 250F RL 200
电感滤波
L
~
+ u2 –
RL
+ uo –
优点：整流管的导电角度大，峰值电流小， 输出特性比较平坦。 缺点：由于铁芯的存在，体积大，笨重。 适用场合：低压、大电流场合。
10.3 串联型线性集成 稳压电路
常用稳压电路 (小功率设备) 稳压管 稳压电路 线性 稳压电路
开关型 稳压电路
在小功率设备中常用的稳压电路有稳压管稳压 电路、线性稳压电路和开关型稳压电路等。其中稳 压管稳压电路最简单，但是带负载能力差，一般只 提供基准电压，不作为电源使用。线性稳压电源稳 定性好，纹波笑，但效率低；开关型稳压电源效率 较高，体积小，在电子设备、家用电器、计算机中 用的比较多。
输出可调电压（1. 25 ~ 37 V 连续可调）
2. 外形及引脚功能
塑料封装
2 —输出端 3 —地 1—输入端 W7800系列稳压器外形
2 —输出端 3—输入端 1— 地 W7900系列稳压器外形
3. 性能特点（7800、7900系列） • 输出电流超过 1. 5 A（加散热器）
• 不需要外接元件
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻
t
只有整流电路输出电 压大于u0的时间区间， u0 才有充电电流。因此 整流电路的输出电流 是脉冲波。
整流电路的 输出电流
t
2、电容滤波电路的特点
(1) 输出电压U0与时间常数RLC有关
RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大， T 一般取τ d RLC (3 5) (T:电源电压的周期) 2 近似估算:U0=1.2U2。 (2) 流过二极管瞬时电流很大
到平滑输出电压波形的目的。
方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串 联)。
电容滤波电路 1、滤波原理
以单相桥式整流电容滤波为例进行分析，其电 路如图所示。
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3 C D2
S u0 RL
b
桥式整流电容滤波电路
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S u0 RLbRL未接入时 忽略整电路内阻 设t1时刻接 通电源
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路：
半波、全波、桥式；单相和三相整流等。
分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
10.2.1 单相桥式整流电路
1、工作原理
+ T
D4 u2 D3 D2 D1
u2正半周时 电流通路
1 1 U O 1 30 I D IO 0.075 A 2 2 RL 2 200 变压器副边电压的有效值 U U O 30 25V 1.2 1.2 二极管承受的最高反向电压
U DRM
可选用二极管 2U 2 25 35 V I =150mA U =70V OM DRM
前述的串联反馈式稳压电源由于调整管工作 在线性放大区，因此其功率损耗大，电源效率低。 为了克服上述缺点，可采用开关型稳压电源。开 关型稳压电源中的晶体管工作在饱和导通和截止 两种开关状态，管耗较小，电源效率大大提高， 其体积小、重量轻。 10.4.1 串联降压型开关稳压电源
串联降压型开关稳压电源由开关调整管、滤波 器、比较放大器和脉宽调制器等环节组成。开关 调整管是一个由脉冲uP控制的电子开关。
第10章 直流稳压电源
10.1 直流稳压电源的组成 10.2 单相整流滤波电路 10.3 串联型线性集成稳压电源 10.4 开关型直流稳压电源
10.1 直流稳压电源的组成
小功率直流稳压电源的组成
变压 交流电源
u2 u3 u4
整流
滤波
稳压 负载
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
10.2 单相整流滤波电路
uP＝1时，开关闭合， uPO =UI；
uP＝0时，开关断开， uPO＝0；
脉冲电压的占空比D=ton/T
uPO仍是一个脉冲高度为UI、脉宽由uP控制(等于 u P脉宽)、频率与u P相同的矩形脉冲电压。滤波 器由电感电容组成，对脉冲电压uPO进行滤波， 得到纹波(波形脉动部分的峰—峰值)很小的直流 输出电压UO，其值为 UO=DUI
0.9U2 IL RL
3、整流元件的选择
平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择二 极管的主要依据。 例如， 在桥式整流电路中，每个二极管只有 半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电 流 ID 是负载平均电流的一半。
1 U2 ID I L 0.45 2 RL
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
10.3.2三端固定式输出集成稳压器及其应用
单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使 用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
引出端,故称之为三端固定式集成稳压器。
1. 分类 三 端 稳 压 器
输出正电压 78XX 输出固定电压 输出负电压 79XX XX两位数字为输出电压值
例：有一直流负载，要求电压为27V,电流为 90A。采用单相桥式整流电路，试选用所需 的整流元件。 解：根据给定条件，整流元件所通过的电流
1 1 ID I L 90 45 A 2 2
整流元件所承受的最大反向电压
U RM
UL 27 2U 2 2 2 42V 0.9 0.9
uE
uC
+ -
+
uP
如UO
uE
ton
UO
D
频率固定，调节脉宽的控制方 法称为脉冲宽度调制(PWM)法。
串联降压型开关稳压电源原理图
如UO UO
uE D
ton
10.4.2 无工频变压器型开关稳压电源
t
uD4,uD2
输出是脉动的直流电压！
uD3,uD1
t
uo
t
2、负载上的直流电压UL和直流电流IL的计算 uL
t
a
IL + u2 –
4 3 1
负载电压 UL的平均值为:
b
2
+ UL RL –
1 2 2U2 U L 2U 2sintdt 0.9U2 0
负载上的(平均)电流:
~