半导体直流稳压电源
直流稳压电路工作原理
直流稳压电路工作原理
直流稳压电路，主要由稳压二极管、稳压管、电阻和电容等元件组成，其作用是将直流电源电压稳定在某一特定的数值上。
直流稳压电路按工作原理可分为线性稳压管稳压电路、开关稳压电路和半导体稳压管稳压电路。
目前广泛使用的是开关稳压电路和半导体稳压管稳压电路。
（1）开关稳压电路
开关稳压管是一种由一个或多个三极管组成的具有开关功能的器件，具有体积小、可靠性高、温度稳定性好等优点，目前在电子产品中广泛使用。
开关稳压管一般由三个元件组成，即：基极电容、集电极电容和发射极电容。
在这三个元件中，基极电容的作用是构成开关晶体管的基极输入级；发射极电容的作用是构成开关晶体管的发射级和集电极输入级；而集电极电容则起到开关晶体管的集电极输入级和发射级之间的连接和保护作用。
当电子电路中的电流通过这三个元件时，由于三个元件间存在电压差，使三极管开启，当输出电流达到某一数值时，三极管截止。
所以，开关稳压管是一种自举开关式稳压管。
—— 1 —1 —。
直流稳压电路及晶闸管
设计步骤
3. 电路原理图设计
2. 元件选择
根据需求选择合适的元件，如电 阻、电容、电感、二极管、晶体 管等。
根据需求和元件特性，设计出满 足要求的电路原理图。
4. 仿真验证
使用仿真软件对设计的电路进行 验证，确保其功能和性能满足要 求。
1. 需求分析
明确电路需要实现的功能和性能 指标。
5. 实际制作与调试
VS
详细描述
晶闸管是一种由半导体材料制成的电子元 件，其工作原理基于半导体的PN结原理 。它具有单向导电性，即只允许电流在一 个方向上流动，而在相反方向上则阻断电 流。此外，晶闸管还具有开关特性和可控 整流特性，可以在电力电子领域中实现大 功率的开关和整流控制。
晶闸管工作原理
总结词
晶闸管的工作原理基于PN结的开关特性，通过改变控制极的电压来控制电流的通断。
根据仿真验证的结果，制作实际 的电路板并进行调试，以达到最 佳性能。
设计实例
• 设计一个输出电压为5V、电流为 1A的直流稳压电源：首先确定元 件参数，选择合适的电阻、电容 、电感和二极管等元件；然后设 计出相应的电路原理图；通过仿 真软件验证其功能和性能；最后 制作实际的电路板并进行调试， 以达到最佳性能。
05
CATALOGUE
直流稳压电路及晶闸管的发展趋势与挑战
发展趋势
高效率化
随着能源需求的增加和环保意识的提高，直流稳压电路及晶闸管的高效率化成为重要的 发展趋势。
智能化
随着物联网和智能化技术的快速发展，直流稳压电路及晶闸管的智能化也成为未来的发 展趋势，可以实现远程监控、自动控制等功及晶闸管的模块化成为一种发展趋势，可以实现快 速组装和集成。
03
CATALOGUE
《实用电工电子》模块5直流稳压电源
模块5直流稳压电源学习任务•了解桥式整流、电容滤波和稳压电路•掌握并联、串联型稳压电路的组成和工作原理•会安装、测试串联型稳压电源在工农业生产中，采用的电源主要是交流电。
但是在电子线路和自动控制装置中，常常还需要采用电压非常稳定的直流电源。
常见的直流电源有蓄电池和干电池，除此之外，目前还广泛地采用各种半导体直流电源。
电子设备中最常用的半导体直流电源是通过把交流电经过整流、滤波和稳压电路变换后而获得的。
如图5-1-1所示的就是半导体直流稳压电源的原理方框图。
图5-1-1半导体直流稳压电源的原理方框图1、电源变压器电源变压器的作用是将220V的交流电变成合适的交流电以后，再进行交、直流转换。
电网上单相交流电的电压有效值为220V，而通常电子电路中需要的直流电压要比此值低。
所以，要先利用变压器进行降压。
2、整流电路整流电路的作用是将经变压器降压后的交流电压变成单向脉动的直流电压。
常采用的元件为二极管，经整流电路输出的单向脉动的直流电压幅度变化较大，不能直接供给电子电路使用。
3、滤波电路滤波电路的作用是滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压。
常采用的元件有电容和电感。
4、稳压电路稳压电路的作用是使输出电压不受电网电压的波动和负载大小的影响，维持输出直流电压的稳定。
滤波后输出的直流电具有较好的平滑程度，但是，此时的电压值还要受到电网电压波动、负载和温度变化的影响而不稳定。
为使输出电压稳定，还需要增加稳压电路部分。
下面将分别讨论各部分的组成、工作原理和性能。
5.1整流电路整流电路的主要有单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。
其中，单相半波整流电路最简单，单相桥式整流电路最普遍。
5.1.1 单相半波整流电路 1、工作原理和输出波形单相半波整流电路如图5-1-2(a)所示，它由整流变压器、整流二极管VD 和要求直流供电的负载等效电阻L R 组成。
整流变压器，用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。
直流稳压电源类型分析
体管电参数相同情况下在保持电流放大倍数相等 的情况下 ， 互 补连接的组合调整管的集射极压降减少了 ， 因而电源的效率得 到提高 ； ② 偏置法 ： 一般共集电极组合管集射间的压降一定程
度 上 取决 偏 置 电流 。采 用偏 置 连接 法 当输 出电流 一 定 时可 以有 效 的提高电源效率 ； ③ 开关稳压器作前置予调节 ： 在输入 一 输
关 ｔ 诃 直流稳 压 电源 ；线性 电源 ； 开 关 电源
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ４ ４
文献标讽码 ： Ａ Байду номын сангаас
文章编号 ： １ ６ ７ １ —７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）０ ３ １ — １ ３ ４ ～ ０ １
的 日趋 成 熟 ， 直 流 开 关 电源 和交 流 开关 电源 已成 为 主 导市 场 。 电力 电子 技 术是 利用 电力 电子 技术 对 电能 进行 控 制 和转换 的学
出电压差 比较大 ， 输出电流也 比较大的场合 ， 采用开关稳压器 作串联式稳压器的前置予调节也是提高 电源效率的有效办法。
开关予 调节 还 可 以设 置在 电源变压 器 的原边 。
２） 集成线性稳压器发展 ： 早期市 场集成稳压器的厂家很 多， 产量大 、 应用广泛。主要有半导体单 片式集成稳压器和混
Ｔ
阳
直流稳压 电源 类型分析
揭 峰
（ 江西渝州科技职业学院 ， 江西新余 ３ ３ ８ ０ ０ ０ ）
擅
主 流。
耍
直流稳压 电源 是指 电子设 备用 的直 流稳压 器一 类。稳压 的 方式可 归纳 为三大 类 ： 线 性 电源 、 铁磁 谐振 电源
开关电源。而第一代线性电源和第三代新型开关电源使用的则最为广泛 ， 尤其是新型开关电源是现代直流稳压电源的
直流稳压器工作原理
直流稳压器工作原理
一、直流稳压器工作原理
1、原理简介
直流稳压器是一种用于保持直流电压恒定的装置，是在电源中加入一个稳压电路，以稳定供电电压的。
直流稳压器是一种半导体电路，它将电源的电压调节到一个所需的电压。
它的原理是使用集成电路(IC)和整流桥，可以改变输入电压到一个恒定的输出电压。
2、工作原理
直流稳压器的工作原理如下：当输入电压高于设定值时，由比较器产生的控制信号将激励模拟管或半导体开关芯片的基极，从而使其工作，改变整流电路的功率散热器电流，以稳定输出电压。
当输入电压低于设定值时，控制信号将出发模拟管或开关块芯片的集电极，从而增加电路的损耗，抑制负反馈，从而提高输出电压，从而达到稳定输出电压的目的。
3、优点
直流稳压器有着诸多优点：
（1）体积小，重量轻，安装简单；
（2）功率因数高，效率高，反应快；
（3）稳定性好，噪音小，容错率高；
（4）负载容量大，调节幅度大，精度高；
（5）节能环保，可靠性高。
4、应用
直流稳压器的应用日渐广泛，可以用于各种电子设备中，如电脑的电源，通信网络的电源，医疗设备的电源，工业设备的电源等等。
第8章直流稳压电源习题及答案
图8.17（a）
图8.17（b）
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第 பைடு நூலகம் 章 半导体器件
【解】( 1 ) 在 0≤ωt ＜π半个周期内，电压 a 电位最高， b点电位最低。此时二极管 D1 承受正向电压而导通，二极管 D2承受反向电压而截止，电流自 a 点经 D1 通过负载 RL 而由 O 点返回。在π≤ωt＜2π半个周期内，a 点电位最低，b 点 电位最高，此时 D1 反向截止，D2 正向导通，电流自 b 点经 D2 通过负载 RL 而由 O 点返回。可见，当电源电压交变一次，两 只二极管在正，负半周各自轮流通，从而使负载得到了单向流 动的全波脉动电流和电压。
【解】 （1）负载直流电压
UO 1.2 U2 1.215 V 18 V
负载直流电流
IO
UO RL
18 A 0.06 300
A
图8.4
（2）二极管平均电流
ID
1 2
IO
1 0.06 2
A 0.03
A
一般取
IF 2ID 2 0.03A 0.06 A
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第 8 章 半导体器件
（2）负载直流电压平均值
1
UO 2
0
2U2 sin t dt
2
U2 0.45 U2
（3）二极管电流也就是负载电流，其平均值为
ID
IO
UO RL
0.45
U2 RL
（4）在负半周期，整流元件D所受的最大反向电压
URm U2m 2 U2
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第 8 章 半导体器件
8.2.7 图8.17（a）(教材图 8.06 )为一全波整流电路，试 求： （1）在交流电压的正，负半周内,电流流通的路径；
简述直流稳压电源的组成和各部分的功能。
简述直流稳压电源的组成和各部分的功能。
直流稳压电源主要由电感器、可调整限流电路、放大电路和稳压管四部分组成.。
电感器：用于过滤掉外界交流电源中含有的波动，获得稳定的直流输入，从而保证电路的稳定性。
可调整限流电路：由保险丝组成，用于判断输入端电流是否超过了限值，若超过，则将电路保护以免造成损坏。
放大电路：利用半导体元件进行放大，提高输出电压。
稳压管：是一种恒压的三极管，它的集电极作用及控制器，用于稳定输出电压，以保证直流稳压电源的输出电压不受外界影响而改变。
WYK直流稳压稳流电源原理及维修手册
WYJ直流稳压稳流电源原理及维修手册东莞市东方集团易事特有限公司技术部编制第一章第一节直流稳压电源的定义及分类、直流稳压电源的定义：输出电流的方向不随时间的变化向一个方向运动电源。
直流电源有稳定的直流电源与非稳定的直流电源之分，所谓稳定的直流电源, 就是输出电压不随负载或外界电压的变化而变化，非常稳定；非稳定的直流电源输出电流的方向保持不变，输出电压的大小随时间或负载的变化而变化。
、直流电源的对面就是交流电源，所谓交流电源就是输出电流的方向随时间变化而作周期的变化。
非稳定直流电源如图a,稳定直流电源如图b,交流电源如图c：T三、分类分类原则按输出电压及电流的大小分类：1小功率U o三60 I o三10A继电器预稳式：产品有：WYK-302B2、303B2、305B2、502B2、503B2、505B2、602B2、502B2、605B2WYK-302、303、305、502、503、505、602、502、605WYK-3010、WYK-3010B22、中功率U o三60 10A三I o三1OOA低压可控硅半控预稳式产品有：WYK-3020、3030、3050、3060、5050、50100等。
3、咼压电源U°> 60高压可控硅半控预稳式产品有：WYK-1002、1005、1505、30010、6005等。
4、大功率电源U0 = 50V I0 > 150A三相可控硅半控预稳式产品有：SWYK-30150、30200、30300 等。
第二节直流稳压电源常用集成块简介1、运算放大器a运算放大器一般有五个必须的端子：1、同相端；2、反相端；3、正电源端；4、负电源端；5、输出端。
如图所示：b、放大器的特点：Tup -K-1、输入阻抗高，输出阻抗低；2、开环状态放大倍数极高一般达到105；3、开环状态，当同相端高于反相端时，输出端一般接近正电源电压，反之, 接近负电源电压。
2、本公司直流电源所用的运放：a、UA741b、LM324、LM358第三节 直流稳压稳流原理1、 概述WYK 系列直流稳压稳流为线性串联调整式具有输出电压连续可调，输出电流可以连续设置，纹波电压低稳压精度高等优点。
直流稳压电源技术——稳压电源基础
直流稳压电源技术——稳压电源基础第二章稳压电源基础一、电子元件基础知识直流稳压电源中主要使用这些电子元件：电阻、电容、变压器、电感、二极管、三极管、场效应管、集成电路等，有些直流稳压电源可能还有发光二极管、电流表、电压表元件用于工作状态的指示。
这些电子元件主要分为无源器件和有源器件两大类。
其中无源器件是电阻、电容、变压器、电感；有源器件是二极管、三极管、场效应管、集成电路。
无源器件就不必说了，下面我们主要介绍一下有源器件的基础知识。
1、二极管二极管是我们通常情况下的俗称，它的学名叫晶体二极管或半导体二极管。
二极管就是由一个PN 结，加上相应的电极引线封装而成。
二极管按材料分类有硅材料和锗材料；按功能分类又可以分为整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、发光二极管等。
常用的二极管主要是利用PN结的单向导电性进行工作。
如：整流二极管、检波二极管、开关二极管等。
但是二极管还有一些比较特殊的性能，比如稳压二极管反向击穿后两端电压保持不便；变容二极管PN结间的结电容会随着外加电压的变化而发生变化；发光二极管通电后能够发光。
（1）二极管的主要参数正向电流IF在额定功率下，允许通过二极管的电流值。
正向电压降VF二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。
最大整流电流（平均值）IOM在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。
反向击穿电压VB二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。
正向反向峰值电压VRM二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM 为VP的三分之二或略小一些。
反向电流IR在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。
结电容C电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。
最高工作频率FM二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。
（2）直流稳压电源中常用的二极管直流稳压电源中常用的二极管有整流二极管、稳压二极管和发光二极管。
直流稳压电源
课题十二：直流稳压电源【学习内容】半导体直流电源的原理,是本身把交流电变换为直流电的过程，在各个生产和生活环节上，直流稳压电源都起到很大的作用，本章将从直流稳压电源的环节出发，通过整流变压器、整流电路、滤波器、稳压环节，最后分析直流稳压电源。
【学习重点】整流电路、滤波电路、稳压电路【学习难点】交流电变换成为单向脉动电压。
减小整流电压的脉动程度。
【教学内容】一、半波整流电路半波整流电路如图Z0702所示。
它由电源变压器T r整流二极管D和负载电阻RL组成，变压器的初级接交流电源，次级所感应的交流电压为其中U2m为次级电压的峰值，U2为有效值。
电路的工作过程是：在u2 的正半周（ωt = 0~π），二极管因加正向偏压而导通，有电流i L流过负载电阻R L。
由于将二极管看作理想器件，故RL上的电压u L与u2的正半周电压基本相同。
在u2的负半周（ωt =π~2π），二极管D因加反向电压而截止，R L 上无电流流过，R L 上的电压u L = 0。
可画出整流波形如图I0702所示。
可见，由于二极管的单向导电作用，使流过负载电阻的电流为脉动电流，电压也为一单向脉动电压，其电压的平均值（输出直流分量）为GS0701流过负载的平均电流为GS0702流过二极管D的平均电流（即正向电流）为GS0703加在二极管两端的最高反向电压为GS0704 。
选择整流二极管时，应以这两个参数为极限参数。
半波整流电路简单，元件少，但输出电压直流成分小（只有半个波），脉动程度大，整流效率低，仅适用于输出电流小、允许脉动程度大、要求较低的场合。
桥式整流电路整流电路如图Z0705所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的三种不同画法。
它是由电源变压器、四只整流二极管D1~4 和负载电阻R L组成。
四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。
桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示。
在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止，电流由T R次级上端经D1→ R L →D3回到TR次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。
12直流稳压电源
交流 电源
负载
u
O
u
t O
u
t O
u
t O
u
t O t
第12章 直流稳压电源
变压 整流 滤波 稳压
交流 电源
负载
u
u u 图中各环节的功能如下：
u
u
O 1．整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。 t O t O t O t O t
2．整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。
3．滤波器：减小整流电压的脉动程度。 4．稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输 出电压稳定，成为符合整流需要的电压。
(2)提高输出电压的电路 输出电压 UO = U + UZ (3)扩大输出电流的电路 可采用外接功率管 T 的方法来扩大输出电流。 一般 I3 很小，可忽略不计， 则可得出 I 2 I1 I R I B U BE I C R + 设 = 10，UBE = 0.3 V，R = 0.5 ， U I I2 = 1 A，由上式可算 出 IC = 4 A，输出电 流 IO = I2 + IC = 5 A， 比 I2 扩大了。 + UI T R IB IR Ci I1 W78 3 + U Ci + UZ IC
第12章 直流稳压电源
第 12 章 直流稳压电源
第12章 直流稳压电源
第 12 章
12.1 整流电路 12.2 滤波器
直流稳压电源
12.3 直流稳压电源 *12.4 晶闸管及可控整流电路
第12章 直流稳压电源
下图是半导体直流电源的原理方框图，它表示把交 流电变换为直流电的过程。
变压 整流
滤波 稳压
电工总复习
第一章 半导体器件• 考核内容：填空与选择; 二极管应用分析1、半导体特性：导电导特性；载流子类型；N 型和P 型掺杂情况、带电情况等。
2、半导体二极管：特性；应用电路。
3、三极管：三个工作区对应特点；判断工作状态；由电极电位判断类型、电极等。
4、稳压管工作特点 一、填空1杂质半导体可分为P 型半导体和N 型半导体，其中P 型半导体多数载流子为 ，而N 型半导体的多数载流子 。
2、稳压管是特殊的二极管，它一般工作在 状态。
3、当温度降低时,晶体三极管的变化规律是β值将 （变大、减小或不变）。
4、半导体根据其掺入不同的杂质，可形成和 两种类型的半导体，由它们组成的二极管最重要的特性是 。
1 、N 型半导体的多数载流子是电子，因此它（ ）。
(a) 带负电 (b) 带正电 (c) 不带 电 2、当温度升高时，半导体的导电能力将（ ）。
(a) 增 强 (b) 减 弱 (c) 不 变3、半导体二极管的主 要特点是具有（ ）。
(a) 电流放大作用(b) 单向导电性 (c) 电压放大作用 4、理想二极管的正向电阻为（ ）。
(a) 零 (b) 无穷大 (c) 约几千 欧5、二极管接在电路中， 若测得a 、b 两端电位如图所示，则 二 极管工作状态为（ ）。
(a) 导 通 (b) 截 止 (c) 击 穿6、如果把 一个小功率二极管直接同一个电源电压 为1.5V 、内阻为零的电池实行正向连接，电路如 图所示，则后果是该管（ ）。
(a) 击穿(b) 电流为零(c) 电流正常(d)电流大使管子烧坏7、 电路如图所示 ，二极管D 为理想元件，U S =5 V ，则 电 压u O=（ ）。
(a) U s (b) U S / 2 (c) 零8、电路如图所示, 所有二极管均为理想元件，则D1、D2、D3的工作状态为（ ）。
(a) D1导通，D2、D 3截止-6.3VDu O(b) D1、D2截止 ， D3导通(c) D1、D3截止， D2导通(d) D1、D2、D3均截止9、型号为2CP10 的硅二极管正向导通后的 正向压降约为（ c ）。
电工学少学时唐介第8半导体器件、直流稳压电源
锗管的反向电流要比硅管大几十到几百倍。
二极管的单向导电性
1. 二极管加正向电压（正向偏置，阳极接正、 阴极接负 ）时， 二极管处于正向导通状态，二极 管正向电阻较小，正向电流较大。
2. 二极管加反向电压（反向偏置，阳极接负、 阴极接正 ）时， 二极管处于反向截止状态，二极 管反向电阻较大，反向电流很小。
在这里，二极管起箝位作用。
例3:电 路 如 图 所 示，设 二 极 管 D1，D2，D3 的 正 向 压 降 忽 略 不
计，求 输 出 电 压 uO。
12V
0V
D1
6V D2
R
+ -
uO
D3
2V
例4: D2
求：UAB
D1
两个二极管的阴极接在一起
A +
取
B
点作参考点，断开二极管，
6V
3k UAB 分析二极管阳极和阴极的电位。
改变。
一、本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本 征半导体。
价电子
Si
Si
共价键
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
形成共价键后，每个原子的最外层电子是八个，构成稳定结 构。共价键有很强的结合力，使原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中，称为价电子或束
学会用工程观点分析问题，就是根据实际情况， 对器件的数学模型和电路的工作条件进行合理的近 似，以便用简便的分析方法获得具有实际意义的结 果。
对电路进行分析计算时，只要能满足技术指标， 就不要过分追究精确的数值。
器件是非线性的、特性有分散性、RC 的值有
误差、工程上允许一定的误差、采用合理估算的方 法。
直流稳压电源实验报告
直流稳压电源实验报告实验课程：姓名：集成直流稳压电源——半导体器件设计及其应用一、实验目的（1）掌握集成稳压电源的实验方法（2）掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源（3）掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法（4）进一步培养工艺素质和提高基本技能二、实验要求（1）设计一个双路直流稳压电源（2）输出电压V o=±12V，+5V最大输出电流Iomax=1A（3）输出纹波电压ΔV op-p≤5mV, 稳压系数Sv≤5×10-3三、实验原理直流稳压电源一般有电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图和波形变换如下：（1）电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需的低电压。
（2）整流电路：一般由具有单向导电性的二极管构成，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。
应用最为广泛的是桥式整流电路，4个二极管轮流导通，无论正半周还是负半周，流过负载的电流方向是一致的，形成全波整流，将变压器输出的交流电压变成了脉动的直流电压。
输出波形：（2）滤波电路：加入电容滤波电路后，由于电容是储能元件，利用其充放电特性，使输出波形平滑，减小直流电中的脉动成分，以达到滤波的目的。
为了使滤波效果更好，可选用大电容的电容为滤波电容。
因为电容的放电时间常数越大，放电过程越慢，脉动成分越少，同时使得电压更高。
输出波形：（3） 稳压电路：稳定输出电压。
稳压电路种类很多，包括稳压管，串联稳压，集成稳压器等。
该实验中我们选用的是三端式固定输出稳压器7805，7812和7912。
四、元件参数计算 （1）整流电路参数 输出电压平均值：222)(09.022)(sin 221U U wt td U U AV ≈==⎰πωππ输出电流平均值：LLAV AV R U R U I 2)(0)(09.0≈=平均整流电流：LLAV AV AV D R U R U I I 2)(0)(0)(45.022≈==最大反向电压：22U U RM =整流二极管的选择（考虑电网10±%波动）：⎪⎩⎪⎨⎧>>2221.11.145.0UU R U I RL F（2）滤波电路参数滤波电容的选择：2)(02.1,2)5~3(U U TC R AV L ≈= 一般选择几十至几千微法的电解电容，耐压值应大于2256.121.1U U =。
第五章 半导体二极管及直流稳压电源
阳极引线
阴极引线
外壳
二极管的结构示意图
N型锗片
(a)点接触型
20
1. 半导体二极管的结构
(2) 面接触型二极管
PN结面积大，用于 工频大电流整流电路。
(b)面接触型
（a）面接触型 （b）集成电路中的平面型 （c）代表符号
21
2. 二极管的伏安特性
iISeuU T 1
其中 IS ——反向饱和电流 UT ——温度的电压当量
N型半导体的结构示意图如图所示：
施主正离子 自由电子
所以，N型半导体中的导电粒子有两种： 自由电子—多数载流子（由两部分组成） 空穴——少数载流子
9
2. P型半导体
3
硼（B）
受主杂质
多数载流子
P型半导体主要靠空穴导电，掺 入杂质越多，空穴浓度越高，导电 性越强，
在杂质半导体中，温度变化时， 载流子的数目变化吗？
当0＜uD ＜Uth时，正向电流为零， Uth称为死区电压或开启电压。
当uD ＞Uth时，开始出现正向 电流，并按指数规律增长。
硅二极管的死区电压Uth=0.5 V 左右，
锗二极管的死区电压Uth=0.1 V左 右。
开启 电压
25
2. 二极管的伏安特性
当uD＜0时，即处于反向特性区域
击穿
。反向区也分两个区域：
UD
_
_
_
_
+
VDD
_
ID
+
VD
UD
_
UD(on)
简单二极管电路
(a) 理想模型电路
（b）恒压降模型电路
37
3.简化模型分析法
（3）折线模型，用折线模型等效电路代替二极管 ID=VD R D+ rU Dth,UDUthIDrD
大功率直流稳压电源(整流-逆变(IGBT)-(单片机控制PWM)整流)
南京信息职业技术学院毕业论文作者学号10714D20 系部电子信息工程系专业电子信息工程技术题目大功率直流稳压电源的设计指导教师评阅教师完成时间：2010 年05 月10 日毕业论文中文摘要毕业论文外文摘要目录1引言 (5)2概述 (5)2.1电源稳定问题的提出 (5)2.2电压不稳定的因素 (6)2.3稳压电源的分类 (6)2.4本文主要工作 (7)3电源硬件系统设计 (7)3.1单片机控制的直流稳压电源的总体设计 (7)3.1.1电源的主电路 (8)3.1.2驱动电路 (9)3.1.3输出电路 (9)3.1.4直流电源设计 (10)3.2元件选择 (13)3.2.1逆变电路的拓扑结构选择 (13)3.2.2逆变频率的确定 (13)3.2.3开关元件的选择 (14)3.2.4逆变控制方式的选择 (15)4参数计算 (15)4.1输入电路参数计算 (15)4.2逆变电路参数计算 (16)4.3输出电路计算 (18)4.4纹波的抑制 (18)5辅助电路 (20)5.1电压驱动型脉宽调制器 (20)5.2电流检测电路 (20)5.3电压检测电路 (22)6单片机控制系统的设计 (22)6.1单片机最小系统设计 (22)6.2数模转换电路 (23)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (27)附录A电路图 (28)1引言自70年代末以来，国外迅速发展功率场效应晶闸管（Power MOSFET）,绝缘门级双级性晶闸管（IGBT）和MOS栅控晶闸管（MCT）等新型功率开关器件，由于这些新型器件具有开关频率高，器件自身的功率损耗小，因而转换效率高，电路结构简单等优点，在加热电源领域中，正在得到广泛的应用。
其中IGBT器件，其输出管压降低，一般在3V以下，器件本身的功耗小，具有晶闸管的优点，适合于大电流工作，其控制端采用了场效应管的技术，驱动非常小，适应于高速开关，且没有二次击穿的问题，工作比较安全，因此属于目前国际上有限发展的大功率开关器件。
10 直流稳压电源
输出电压 Uo=U××+UZ
能同时输出正、负电压的电路
1 + 24V 220V 24V 1000 μ F + 1000 μ F 3 W 7815 0.33 μ F 3 0.33 μ F 1 2 1μ F 1μ F 2 + 15V
W 7915 － 15V
二极管导通期间，v2向C充电，vC≈v2，充 电时间常数很小 |v2|＜vC时，四只二极管均截止，C通过RL放电， vC(vL)按指数规律下降。通常放电时间常数远大 于充电时间常数， 这使得vC(vL) 的脉动减小， 直流分量也有提高。
结论
输出电压的平均值大
VL由放电时间常数决定 τ =RLC
∵
VC
第十章 直流稳压电源
• 10.1 整流电路 • 10.2 滤波电路 • 10.3 直流稳压电路
直流稳压电源的作用
直流电源通常是利用半导体二极管的单向导电 作用，将市电220伏50赫兹的交流电变为单方向流动 的脉动电压，经过电源滤波器滤掉其中的脉动成分， 使之成为较为平滑的直流电压，再经稳压电路稳压 （或稳流电路稳流）输出较为稳定的直流电压（或 直流电流）。 对直流电源的主要要求：当电网电压或负载电 流波动时，能保持输出电压幅值的稳定，输出电压 平滑且脉动成分较小，高效率地将交流电转换为直 流电。
滤波电路 整流电路可以将交流电转换为直流电，但 脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池 充电等可直接使用脉动直流电源。但许多 电子设备需要平稳的直流电源。这种电源 中的整流电路后面还需加滤波电路将交流 成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。 滤波通常是利用电容或电感的能量存储功 能来实现的。
电容滤波电路
简化电路
Байду номын сангаас 信号正半周时二极管D1、D3导通， 在负载上得到正弦波的正半周。
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课题二半导体直流稳压电源
一、设计目的
1、学习直流稳压电源的设计方法；
2、研究直流稳压电源的设计方案；
3、掌握直流稳压电路的调试及主要指标的测试方法。
二、设计要求和技术指标
设计要求
（1）设计一个能输出5V～12V连续可调的直流稳压电源，或±12V的直流稳压电源；
（2）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数，要求绘出原理图，并用Protel 99SE/DXP画出印制板图；
（3）在万能板或面包板上制作一台直流稳压电源；
（4）测量直流稳压电源的稳压系数；
（5）测量直流稳压电源的内阻；
（6）拟定测试方案和设计步骤；
（7）写出设计报告。
技术指标
要求电源输出电压为5V～12V连续可调或输出±12V的电压，输入电压为交流220V，最大输出电流为I L=500mA，稳压系数Sr≤5%，电网电压波动正负10%。
三、设计说明
设计电路框图如图2-1所示，
交流电源
直
流
输
出图2-1 电路框图
参考电路
1．整流+滤波电路可采用单相桥式整流滤波电路：
～
图2-2 单相桥式整流滤波电路2．稳压电路可采用固定式三端集成稳压器或可调式三端集成稳压器：
（1）固定式三端集成稳压器
常用的固定式三端集成稳压器又分为正压系列和负压系列2种。
正压系列，如78 **系列，一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。
负压系列，如79**系列，与78**系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。
78**系列和79**系列的典型电路如图2-3、2-4、2-5：
-U o
图2-3 输出正压电路
+
--o
图2-4 输出负压电路
图2-5 输出正、负压电路
（2）可调式三端集成稳压器
和固定式类似，可调式三端稳压器也可分为正压系列和负压系列2种。
正压系列，如W317系列模块，能在输出电压为1.25V~37V 的范围内连续可调，外接元件只需一个固定电阻和一个电位计。
典型电路如图2-6：
+-
-U o
图2-6 输出可调正压电路
输出电压 11.251P O R U R ⎛⎫
=+ ⎪⎝⎭。
R 1一般取值为120Ω~240Ω，输出端的调整压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V ）。
负压系列，如W337，与正压系列的特点相同，只是输出电压极性和引脚定义有所区别。
3.稳压电源的性能指标及测试方法 稳压电源性能指标测试电路如图2-7：
L
图2-7 稳压电源性能指标测试电路
（1）稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。
测量稳压系数，在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V 增大和减小10%的输出o V ∆，并将其中最大一个代入公式计算r S ，当负载不变时，/r o L L O S V V V V =∆∆。
（2）稳压电源内阻：输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值。
测量内阻，在输入交流为220V ，分别测得负载电流为0及最大值时的O V ∆，/o o L r V I =∆∆ 。
4.稳压器输入电压的确定
为保证稳压器在电网电量低时仍处于稳压状态，要求
()max min i o i o U U U U ≥+-，
式中，()min i o U U -是稳压器的最小输入输出差值。
按一般电源指标的要求，当输入交流电压220V 变化±10％，电源应稳定，所以稳压电路的最低输入电压()min max min /0.9i o i o U U U U ⎡⎤≈+-⎣⎦。
另一方面，为保证稳压器安全工作，要求
()min max i o i o U U U U ≤+-，
式中，()max i o U U -是稳压器允许的最大输入输出压差。
四、设计报告要求
1、选定设计方案；
2、拟出设计调试、步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；
3、列出测试数据表格及元件清单；
4、指明设计电路中主要使用的元器件型号、内部原理框图、封装形式及生产厂家（国家、中英文全名和公司网址），说明各管角的功能。
五、设计总结与思考
1、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。
2、总结直流稳压电源主要参数的测试方法。