模拟电子技术-第六版-第11章-直流稳压电源

u2负半周时电流通路
T u1
-
u2
D3 D1 D4 D2
RL
vL
+
D2、D3 导通， D1 、D4截止
9
11.1.1 单相桥式整流电路
1. 工作原理
利用二极管的单向导电性
Tr ～220V 50Hz 电网 v1 电压 a D4 D1 v2 b D3 D2 iL ＋ vL R1 －
v2
2 V2
π 2π 3π 4π
变压器：降压
整流：交流变脉动直流
滤波：滤除脉动
稳压： 进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力
5
11.1.1 单相桥式整流电路
1. 组成：由四个二极管组成桥路
T
u1
u2
D3 D1 D4 D2
RL
vL
D1 u2
D2
RL
vL
u2
vL
D3
6
D4
11.1.1 单相桥式整流电路
2. 工作原理
利用二极管的单向导电性
输出电 压变化
VB
DZ
取 VO 样 R 2
VF (VREF 不变)
误差放大电路
调整管
R2
－
满足深度负反馈，根据虚短和虚断有 VF VREF 所以输出电压
VF R2 VO R1 R2
21
# 除了稳压原理来自负 反 馈， 此电路 设计 还 需要考虑哪些问题?
R VO VREF (1 1 ) R2
Tr ～220V 50Hz 电网 v1 电压 a － v2 b D4 D1 D3 D2 iD2、4 iD1、3 ＋ iL ＋ vL R1 －
7
11.1.1 单相桥式整流电路
u2正半周时电流通路
T u1
+
u2 D3 D1 D4 D2 RL vL
–
D1 、D4导通， D2、D3截止
8
11.1.1 单相桥式整流电路
（＋） （－） D4 D1 D3 D2 ic 充 b （＋） （－） ic 放 iL ＋C S ＋ vL RL －
O iL iD O iD1，3 iD2，4 iL＝
ωt vL RL
θ
θ
θ
θ
ωt
14
11.1.2 滤波电路
电容滤波的特点
RL 未接入
v2, vL, vC
RL 接入后 C 充电 d e vC＝vL
d = RLC 越大， VL 越高
C. 直流电压 VL 随负载电流 增加而减少
2
ωt iD1，3 iD2，4 iL＝
vL RL
θ
θ
θ
θ
ωt
T 当 d （3 5） 时， VL = ( 1.1 1.2 )V2
15
11.1.2 滤波电路
VL 随负载电流的变化
VL
2 V2
C 型滤波
Tr ～220V 50Hz v1 a v2
11.2.3 三端集成稳压器
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
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 开关型稳压电源效率较高，目前用的也比 较多。 最常见的是线性稳压电路。
集成稳压器
• 集成稳压器具有输出电流大，输出电压高， 体积小，可靠性高等优点，在电子电路中 应用广泛。 • 分类： – 外部结构：三端、多端。 – 输出电压可调、输出电压固定 – 输出正电压、输出负电压
• CW317××：正电压输出 • CW337××：负电压输出
输出电压可调
三端集成稳压器的外形及封装
132
TO92
TO18
132
金属菱形封装T0—3
塑料封装 TO220
• T0—220塑料封装（国内s一7），最大允许 功耗PDM=10W(不加散热器时1W)； • T0—3金属壳封装（国内F一2），最大允许 功耗PDM=20W(不加散热器时2W)。
O
ωt
iL iD1 iD3 iD2 iD4 iD1 iD3 iD2 iD4 O vL
Tr ～220V 50Hz v1
～ D1～D4 +
ωt
v2
2 V2
0.9V2
RL
VL＝0.9V2 D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 导通 导通 导通 导通
～
O
ωt
4 2 4 cos 2t cos 4t vL傅立叶级数： vL 2V2 15 3
《电子技术基础》
模拟部分 （第六版）
江苏常熟理工学院
罗韩君
电子技术基础模拟部分
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2
绪论 运算放大器 二极管及其基本电路 场效应三极管及其放大电路 双极结型三极管及其放大电路 频率响应 模拟集成电路 反馈放大电路 功率放大电路 信号处理与信号产生电路 直流稳压电源
19
I O 0 T 0
VO / VO VI / VI VO Ro I O VO ST T
I O 0 T 0
VI 0 T 0
VI 0 T 0
11.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
1. 结构
R VREF VF DZ ＋ EA － VB b c T e IR1 R1 Rp 基 准 电 压 R 1 ＋ IL RL VI
电容滤波电路
RL 未接入 2 V2 a vC＝ 2 V2 b
RL 接入后 C 放电 c C 充电 d e vC＝vL
Vr
π O D1 D3 v2＝ 2 V2sinω t 导 电 t1 vr t2 T 2 D2 D4 导 电
2 π D1 D3 导 电
3 π D2 D4 导 电
4π ωt
Tr ～220V 50Hz v1 a v2
（＋） （－） D4 D1 D3 D2 ic 充 b （＋） （－） ic 放 iL ＋C S ＋ vL RL －
0.9V2 纯电阻负载 O IL
16
11.1.2 滤波电路
电感滤波电路
17
10.2 线性稳压电路
10.2.1 稳压电源质量指标 10.2.2 串联反馈式稳压电路工作原理 10.2.3 三端集成稳压器 10.2.4 三端集成稳压器的应用
11 直流稳压电源
11.1 11.2 11.3 小功率整流滤波电路 线性稳压电路 开关式稳压电路
3
11.1 小功率整流滤波电路
11.1.1 单相桥式整流电路 11.1.2 滤波电路 *11.1.3 倍压整流电路
4
交流电网电压转换为直流电压的一般过程
电源变压器 v1 ～220V 50Hz 交流电网电压 v1 t v2 t vR t vF t VO t v2 整流电路 vR 滤波电路 vF 稳压电路 VO
调整电路
+
VI
启 动 电 路

基 准 电 压
比 较 放 大
保护 电路
取 样 电 路
+
VO

IN
1
W7800 3
GND
OUT
IN
2
3
W7900 1
GND
OUT
2
输出电压固定的三端集成稳压器内部电路
R4 410Ω T1 T4 T5A B T2 R3 576Ω R2 3.4kΩ DZ1 DZ2 R1 3.9kΩ VREF D2 R5 D1 T3 T9 IC8 T14 C1 5pF R7 13kΩ T7 T8 R8 13kΩ IC5 R9 5.8kΩ T12 DZ3 IB10 DZ4 R14 5kΩ R15 100Ω T10 1 VI
集成稳压器分类
• 稳压电源以小功率三端集成稳压器应用最 普遍。 • 常用型号: 78×、79×、317×、337× • 78××：正电压输出 输出电压固定 • 79××：负电压输出
• CW317××：正电压输出 • CW337××：负电压输出
输出电压可调
集成稳压器分类
• 稳压电源以小功率三端集成稳压器应用最 普遍。 • 常用型号: 78×、79×、317×、337× • 78××：正电压输出 输出电压固定 • 79××：负电压输出
2.5kΩ
IO
T11
R10
T13
R11 3 V ＋ O R12 VF R13 2.23kΩ
7.8kΩ
T6 R6 2.84kΩ
－ 2
32
• 3. 基本应用电路
1 W7812 2
C1 3 C2
防止输入端短路时 C3 反向放电损坏稳压器 +
RL
+
Vi
Vo = 12V
0.33 F
0.1 F
抵消输入长接 线的电感效应 ，防止自激
取 VO 样 R 2
误差放大电路
调整管
R2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
－
20
11.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
2. 工作原理
将VREF看作电路的输入 电压串联负反馈 输入电压波动 负载电流变化
VO VO
R VREF VF ＋ EA － VB b c T e IR1 R1 Rp 基 准 电 压 R 1 ＋ IL RL VI
解： （1）因为 VL
0.9V2
所以
VO V2 13.33V 0.9
VO 1 60mA （2） I D I L 2 2RL
VRM 2V2 18.85V
（3）一只二极管断路，则只有半个周期的正弦波被整流，副边 电压有效值为原来的0.5倍
VO 0.45V2 6V
12
VL 0.9V2 IL RL RL
3. 纹波系数（脉动系数）
纹波：傅立叶级数各次谐波分量
V2 VL Kr 0.483 VL 4. 平均整流电流
I D1 I D3 I D2 I D4
2
2
5. 最大反向电压 VRM 2 V2
11
V2 1 I L 0.45 2 RL
18
11.2.1 稳压电源质量指标
输出电压
VO f (VI , I O , T )
输出电压变化量 VO K V VI Ro I O ST T 输入调整因数
VO KV VI
I O 0 T 0
电压调整率 S V VO / VO 100% VI
稳压系数 输出电阻 温度系数
11.1.1 单相桥式整流电路
例：已知电网电压为220V，某电子设备要求12V直流电压，负载电 阻 RL 100 。若选用单相桥式整流电路，试问： （1）电源变压器副边电压有效值V2应为多少？ （2）整流二极管正向平均电流ID和最大反向电压VRM各为多少？ （3）若整流电路中某只二极管因故开路，则输出电压平均值将 变为多少？
改善负载的瞬 态响应，消除 高频噪声
因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起 自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常 并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。
78XX稳压器的内部结构和基本应用电路
内部 结构 + VI
启 动 电 路
基 准 电 压 调整电路 比 较 放 大 保护 电路 取 样 电 VO 路
10
vL
11.1.1 单相桥式整流电路
2. VL和IL
注：傅立叶级数基波即为负载电压平均值
2 V2
0.9V2 O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 导通 导通 导通 导通 VL＝0.9V2 ωt
1 2π 1 π 2 2 VL v d t 2 V sin t d t V2 0.9V2 L 2 2π 0 π 0 π
（一）. 三端固定集成稳压器介绍
• 1、分类 • 分7800和7900两大系列 ； • 特点： – 稳压性能良好，外围元件简单，安装调 试方便，价格低廉。 • 按输出电压分： – 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等 • 按输出电流大小分： – 0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等
CW7800系列稳压器规格
型 号 输出电流(A) 输出电压(V) 0.1 0.5 1.5 3 5、6、9、12、15、18、24 5、6、9、12、15、18、24 5、6、9、12、15、18、24 5、12、18、24
78L00 78M00 7800 78T00
78H00
78P00
5
10
5、12
5
W7900系列稳压器规格
型 号
79L00 79M00
输出电流(A) 输出电压(V)
0.1 0.5 -5、-6、-9、-12、-15、18、-24
-5、-6、-9、-12、-15、18、-24
-5、-6、-9、-12、-15、18、-24
7900
1.5
2. CW7800 的内部结构和电路符号
内部 结构
Vr
2 V2 a
C 放电 c
vC＝ 2 V2
b
A. 二极管的导电角 < ，
流过二极管的瞬时电流 很大。
O D1 D3 v2＝ 2 V2sinω t 导 电 t1 vr O iL iD O t2
T 2
π D2 D4 导 电
2 π D1 D3 导 电
3 π D2 D4 导 电
4π ωt
B. 负载直流平均电压 VL 升高
11.1.2 滤波电路
几种滤波电路
L R ＋ ＋ ＋
＋
C
C
C1
C2
（a）
（b）
（c）
（a）电容滤波电路 （b）电感电容滤波电路（倒L型）
（c）型滤波电路
# 为什么不用有源滤波电路?
有源滤波电路用于信号处理，电源电路提供功率，有源滤波本身就需要外加“源”
13
11.1.2 滤波电路
v2, vL, vC