简单直流稳压电源设计与制作
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反复检查!!!
固定输出稳压集成电路
78XX系列的应用电 路
抵销长线电感效应消除自激振荡
影响直流输出稳定因素： ✓ 电网电压的变化 ✓ 负载的变化 ✓ 其它……
直流稳压电源的任务
把交流市电转换为低压直流 使输出直流电压稳定
受电网电压的变化影响小 受负载的变化影响小 “干净”的直流
保证功率和效率
稳压电源的分类
依稳定方式：
参数型（如稳压管+电阻） 反馈型（如调整管+差放）
依工作状态：
线性电源 开关电源
依连接方式：
串联型 并联型 例：LM317—反馈型串联线性电源
小功率直流稳压电源的组成
变压器
初级绕组的输入电压 几个次级绕组? 连接方式? 各次级绕组的输出电压 各绕组的功率容量
注意! 功率容量
第一，测直流电阻的大小，电阻大的是初级，电阻小的 是次级，第二，看线径，线径粗的是次级，线径细的是初级。 以上说的是降压变压器，如果是升压变压器，判断方法反之。
整流电路研究的问题
1. 电路的工作原理：即二极管工作状态、电路波形的分析 2. 输出电压和输出电流平均值：即输出脉动直流电压和
电流平均值的求解方法
3. 整流二极管的选择：即二极管承受的最大整流平均电流
和最高反向工作电压的分析
整流二极管的伏安特性
为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管， 变压器内阻为0。
滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
电容滤波电路
考虑整流电路的内阻
模拟电路
充电
放电速度与正弦 波下降速度相似
按指数规律下降
C 越大， RL越大，τ 越大，放电越慢，曲线越
平滑，脉动越小。
电容的选择及UO（AV）的估算
n
RLC
(3～5) T 2
n，
U O(AV) 1.2U 2
考虑到电网电压波动范围为±10％，电容的 耐压值应大于1.1 2 U2
考虑电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：
I
F
1.1
0.45U 2 RL
U
RM
1.1
2U 2
单相桥式整流电路
输入在正 负半周期时
若接反了呢？
T
u1
D4
u2
D1
D3
+ u2
RL uo O
D2
-
uO
四只管子如何接？
O
如果D1极性接反??
此时，在U2的负半 + 周，将会有很大的短路电 u1 流流过D1和D3，可能将
输出电压平均值Uo(AV)
U O (A V )21π0 π 2U 2sintd(t)
UO(AV)
2U2 π
0.45U2
负载电流平均值Io(AV)
IL(AV)
UO(AV) RL
0.45U2 RL
二极管的选择
二极管的正向平均电流
ID(AV)
IL(AV)
0.45U2 RL
二极管承受的最大反向电压 URmax 2U2
理想二极管的 正向导通电压为0， 即正向电阻为0； 反向电流为0，即 反向电阻为无穷大。
理想化特性
实际特性
半波整流电路
半波整流：只利用了半个周期
优点：结构简单，元件少 缺点： 输出波形脉动大，利用率低
可以并联一个 可以采用
电容滤波
全波整流
+
u1
u2
－
u2
uo
+
uo RL u o
– t
t
主要参数的估算（ UO(AV)和 IL(AV)）
注意极性与耐压
稳压电路的性能指标
1. 输出电压 2. 输出电流
3. 稳压系数： 表明电网电压波动时电路的稳压性。在负载电 流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
Sr U U O I U U O I R L U U O IU U O I R L 4. 输出电阻：表明负载电流变化时电路的稳压性能。在电网 电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流
稳压管稳压电路
稳压管选择：
UZ Uo IZmax (1.5 ~ 3)Iomax Ui (2 ~ 3)Uo
限流电阻选择 ：
Uim axUZ RUim inUZ
IZm axIom in
IZm inIom ax
固定输出稳压集成电路
输出固定正压的78XX系列
7805、7809、7812、7815等
直流电源
——利用市电为小型电子设备供电或充电
直流稳压电源
电子装置通常需要直流电源提供能量 电池？
使用费用高 一般用于低功耗便携式的仪器设备中
直流稳压电源
为电子装置提供电压稳定的直流供电
交流电压变换为直流电压 保证直流电压稳定
电子装置对直流电源的要求
稳定的直流输出电压 足够的输出电流与功率 效率
的变化量之比。
Ro
UO IO
UI
5. 纹波电压：测试出输出电压的交流分量。
并联型线性稳压电路
调整元件与负载并联
输入电压Ui或者负载电 阻RL改变时，会引起输出 电压Uo发生改变。
如果能够（自动）调节 调整元件的等效电阻，就 有可能使得输出电压Uo保 持稳定。
并联型线性稳压电路
稳压二极管反向击穿后，电流在一定范围（IZmin<IZ<IZmax）变 化时，其两端电压UZ几乎可以保持不变。利用稳压二极管的这个 特点可以实现稳压。
IL(AV) 2
0.45U2 RL
二极管承受的最大反向电压
URmax 2U2
考虑到电网电压波动范围为±10 ％，二极管的极限参数应满足：
I
F
1.1
0.45U 2 RL
U R 1.1 2U 2
（与半波整流电路对二极管的要求相同）
桥式整流电路
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流 流过，而半波整流电路中均有直流分量流过。所 以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样 的功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式 整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电 路，故广泛应用于直流电源之中。
最大整流电流
整流桥 最高反向耐压
滤波电路
电容滤波电路 电感滤波电路 型滤波电路 ……
电容滤波电路
充电
模拟电路
放电速度与正弦 波下降速度相似
按指数规律下降
当u2 uC时，有一对， 二对 极电 管容 导 充充 非 电 通电 常， 小 当u2 uC时，所有二 ，极 电管 容 RL均 放 通截 电 过 放止 ， 电 RLC。
-
整流管和ຫໍສະໝຸດ Baidu压器烧毁。
T + D4
u2
-
D2
桥式整流电路的简化画法：
D1
+
RL uo
D3
-
整流堆
输出电压和电流平均值的估算
1 π
UO (A V )π0
2U2sintd(t)
UO(AV)
2
2U2 π
0.9U2
IL(AV)
UO(AV) RL
0.9U2 RL
二极管的选择
二极管的正向平均电流
ID(AV)
固定输出稳压集成电路
78XX系列的应用电 路
抵销长线电感效应消除自激振荡
影响直流输出稳定因素： ✓ 电网电压的变化 ✓ 负载的变化 ✓ 其它……
直流稳压电源的任务
把交流市电转换为低压直流 使输出直流电压稳定
受电网电压的变化影响小 受负载的变化影响小 “干净”的直流
保证功率和效率
稳压电源的分类
依稳定方式：
参数型（如稳压管+电阻） 反馈型（如调整管+差放）
依工作状态：
线性电源 开关电源
依连接方式：
串联型 并联型 例：LM317—反馈型串联线性电源
小功率直流稳压电源的组成
变压器
初级绕组的输入电压 几个次级绕组? 连接方式? 各次级绕组的输出电压 各绕组的功率容量
注意! 功率容量
第一，测直流电阻的大小，电阻大的是初级，电阻小的 是次级，第二，看线径，线径粗的是次级，线径细的是初级。 以上说的是降压变压器，如果是升压变压器，判断方法反之。
整流电路研究的问题
1. 电路的工作原理：即二极管工作状态、电路波形的分析 2. 输出电压和输出电流平均值：即输出脉动直流电压和
电流平均值的求解方法
3. 整流二极管的选择：即二极管承受的最大整流平均电流
和最高反向工作电压的分析
整流二极管的伏安特性
为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管， 变压器内阻为0。
滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
电容滤波电路
考虑整流电路的内阻
模拟电路
充电
放电速度与正弦 波下降速度相似
按指数规律下降
C 越大， RL越大，τ 越大，放电越慢，曲线越
平滑，脉动越小。
电容的选择及UO（AV）的估算
n
RLC
(3～5) T 2
n，
U O(AV) 1.2U 2
考虑到电网电压波动范围为±10％，电容的 耐压值应大于1.1 2 U2
考虑电网电压波动范围为±10％，二极管的极限参数应满足：
I
F
1.1
0.45U 2 RL
U
RM
1.1
2U 2
单相桥式整流电路
输入在正 负半周期时
若接反了呢？
T
u1
D4
u2
D1
D3
+ u2
RL uo O
D2
-
uO
四只管子如何接？
O
如果D1极性接反??
此时，在U2的负半 + 周，将会有很大的短路电 u1 流流过D1和D3，可能将
输出电压平均值Uo(AV)
U O (A V )21π0 π 2U 2sintd(t)
UO(AV)
2U2 π
0.45U2
负载电流平均值Io(AV)
IL(AV)
UO(AV) RL
0.45U2 RL
二极管的选择
二极管的正向平均电流
ID(AV)
IL(AV)
0.45U2 RL
二极管承受的最大反向电压 URmax 2U2
理想二极管的 正向导通电压为0， 即正向电阻为0； 反向电流为0，即 反向电阻为无穷大。
理想化特性
实际特性
半波整流电路
半波整流：只利用了半个周期
优点：结构简单，元件少 缺点： 输出波形脉动大，利用率低
可以并联一个 可以采用
电容滤波
全波整流
+
u1
u2
－
u2
uo
+
uo RL u o
– t
t
主要参数的估算（ UO(AV)和 IL(AV)）
注意极性与耐压
稳压电路的性能指标
1. 输出电压 2. 输出电流
3. 稳压系数： 表明电网电压波动时电路的稳压性。在负载电 流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
Sr U U O I U U O I R L U U O IU U O I R L 4. 输出电阻：表明负载电流变化时电路的稳压性能。在电网 电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流
稳压管稳压电路
稳压管选择：
UZ Uo IZmax (1.5 ~ 3)Iomax Ui (2 ~ 3)Uo
限流电阻选择 ：
Uim axUZ RUim inUZ
IZm axIom in
IZm inIom ax
固定输出稳压集成电路
输出固定正压的78XX系列
7805、7809、7812、7815等
直流电源
——利用市电为小型电子设备供电或充电
直流稳压电源
电子装置通常需要直流电源提供能量 电池？
使用费用高 一般用于低功耗便携式的仪器设备中
直流稳压电源
为电子装置提供电压稳定的直流供电
交流电压变换为直流电压 保证直流电压稳定
电子装置对直流电源的要求
稳定的直流输出电压 足够的输出电流与功率 效率
的变化量之比。
Ro
UO IO
UI
5. 纹波电压：测试出输出电压的交流分量。
并联型线性稳压电路
调整元件与负载并联
输入电压Ui或者负载电 阻RL改变时，会引起输出 电压Uo发生改变。
如果能够（自动）调节 调整元件的等效电阻，就 有可能使得输出电压Uo保 持稳定。
并联型线性稳压电路
稳压二极管反向击穿后，电流在一定范围（IZmin<IZ<IZmax）变 化时，其两端电压UZ几乎可以保持不变。利用稳压二极管的这个 特点可以实现稳压。
IL(AV) 2
0.45U2 RL
二极管承受的最大反向电压
URmax 2U2
考虑到电网电压波动范围为±10 ％，二极管的极限参数应满足：
I
F
1.1
0.45U 2 RL
U R 1.1 2U 2
（与半波整流电路对二极管的要求相同）
桥式整流电路
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流 流过，而半波整流电路中均有直流分量流过。所 以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样 的功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式 整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电 路，故广泛应用于直流电源之中。
最大整流电流
整流桥 最高反向耐压
滤波电路
电容滤波电路 电感滤波电路 型滤波电路 ……
电容滤波电路
充电
模拟电路
放电速度与正弦 波下降速度相似
按指数规律下降
当u2 uC时，有一对， 二对 极电 管容 导 充充 非 电 通电 常， 小 当u2 uC时，所有二 ，极 电管 容 RL均 放 通截 电 过 放止 ， 电 RLC。
-
整流管和ຫໍສະໝຸດ Baidu压器烧毁。
T + D4
u2
-
D2
桥式整流电路的简化画法：
D1
+
RL uo
D3
-
整流堆
输出电压和电流平均值的估算
1 π
UO (A V )π0
2U2sintd(t)
UO(AV)
2
2U2 π
0.9U2
IL(AV)
UO(AV) RL
0.9U2 RL
二极管的选择
二极管的正向平均电流
ID(AV)