电子技术第13讲(直流稳压电源)

五、集成稳压电源
W7800系列稳压器外形及接线图
+10V 1
+
UI CI
_
W7805 3 +5V + 2
Co
Uo
1µF
_
1端: 输入端 2端: 公共端 3端: 输出端
注意：输入与输出端 之间的电压不 得低于3V！
W7900系列稳压器外形及接线图
-10V 2
–
UI CI
+
W7905 3 -5V – 1
U RM = 2U 2
2. 电感滤波电路
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。
L
u1
u2
RL
uo
电感滤波原理
u1
u2
L
RL
uo
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。
因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 2:48:31 02:48:3 102:48 10/22/2 020 2:48:31 AM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2202 :48:310 2:48Oc t-2022- Oct-20
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。02:48:3102 :48:310 2:48Th ursday , October 22, 2020
平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管 的主要依据。
ID
=
1 2
Io
（选购时：二极管额定电流 2ID)
U RM = 2U 2 （选购时：最大反向电压 2URM)
三、滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。 L
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.10. 2220.1 0.2202:4802:48 :3102:4 8:31Oc t-20
电压
稳压电源类型:
常用稳压电路 (小功率设备)
稳压管 稳压电路
线性 稳压电路
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。
以下主要讨 论线性稳压 电路。
开关型 稳压电路
效率较高， 目前用的也 比较多，但 因学时有限， 这里不做介 绍。
1. 稳压电路的主要性能指标
(1)稳压系数 S（越小越好）
C
RL
RL
1. 电容滤波电路
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
RL未接入时(忽略整流电路内阻) u2
设t1时刻接 通电源
整流电路为 电容充电
t1
uo
充电结束
没时有的t电输容出
uc
波形
t
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
uo
出电压越低。
t
(2)电容滤波电路的特点
(a) 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 一般取τ = RLC (5 10)T (T:电源电压的周期)
近似估算: Uo=1.2U2
Io= Uo/RL
(b) 流过二极管瞬时电流很大
RLC 越大 Uo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 (c) 二极管承受的最高反向电压
3. 单相桥式整流电路
组成：由四个二极管组成桥路
T
u1
D3
u2
D1
D4
D2
D1 D2 u2
D3 D4
RL uo u2
RL uo
uo
u2正半周时电流通路
T
u1
D3
u2
D1
D4
D2
RL uo
D1 、D4导通， D2、D3截止
u2负半周时电流通路
T
u1
D3
u2
D1
D4
D2
+
RL
u0
D2、D3 导通， D1 、D4截止
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
D3
RL
u2
D1 D4
uo
D2 b
u2
u2>0 时
u2<0 时
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路:
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路:
a D1 b D2 RLD4b RLD4a
整流输出电压平均值：
uD2,uD3 uD1,uD4
t
Uo=0.9U2
(2)输出电阻Ro （越小越好）
2. 串联反馈式稳压电路
(1)电路结构的一般形式
调整元件
+
+
T
Uo取样 比较放大 基 准电压
+
UI
_
UR FUO
–
RL UO –
串联式稳压电路的组成：
（1）基准电压；
（2）比较放大；
（3）输出电压取样电路；（4）调整元件
调整元件
+
+
T1
比较放大
Uo取样 比较放大 基 准电压
D
0
uo
u1
u2
RL uo
b
uD
2
3
t 4
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： uD
Ta
D
io uo
u1
u2
RL uo
t
0 2
b
Uo
=1
2
2
0 uo
d
(t
)
=
1
2
0
=
2U2
= 0.45U2
2U2 sin td (t)
Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
Ta
D
io uD
u1
u2
RL
uo
0
2
t
b
UDRM
二极管上的平均电流： ID = IO 承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
2.单相全波整流电路
+ – + –
Ta
D1
+
u1
u2– io RL
u+2 uo
–
b D2
原理：
变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2
当u2正半周时， D1导通， D2截止。 当u2负半周时， D2导通， D1截止。
t 负载电流平均值:
t Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管最大反向电压：UDRM = 2U二2 极管平均电流：ID=Io/2
集成硅整流桥：
+ –
~+~-
u2 –
+ uo
4. 整流电路的主要参数
uo
负载电压 Uo的平均值为:
t 0 2
U o
=
1 2π
2π 0
u
o
d
( t
)
负载上的(平均)电流:
第13讲
直流稳压电源
一、直流稳压电源的组成和功能 二、单相整流电路(17.2.1) 三、滤波电路 四、稳压电路(12.8.2) 五、集成稳压电源(12.8.2)
稳压电路 滤波电路 整流电路
一、直流稳压电源的组成和功能
u1
u2
u3
u4
uo
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流 电压u2。
Io =
Uo RL
uo
t 0 2
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
uo =
2U
2
(2
4
3
cos 2
t
4
15
cos 4
t
4
35
cos 6
t )
基波
基波峰值
4 2U 2
S = Uo1M = 3π = 2 0.67 U o 2 2U 2 3
π
输出电压平均值
(3)二极管平均电流与反向峰值电压
+
UI
_
UR FUO
–
因调整管与负载接成射极输出器形式， 为深度串联电压负反馈，故称之为：
串联反馈式稳压电路。
若因输入电压变化或负载变化而使UO 加大,比较放大电路使UB1变小,从而使 UO降低.
RL UO –
R3 UB1
+UI
Uo
RL
T1调整管
R1 、 RW 、R2采样电阻
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW
RW2
UZ UB2 R2
+
RL UO _
R3 、 T2比较放大 R 、 UZ基准电压
稳压原理
+
R3
T1 R
R1
UI
UC2
T2
RW1 RW RW2
_
（UB1 ）
UZ UB2 R2
+
RL UO _
当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时
Uo
UB2
UBE2=（UB2-UZ）
Uo
UC2 （UB1 ）
0
2U2 sin td (t)
2 =
2U2
= 0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
Ta
D1
u1
u2 io RL u2 uo
二极管上的平均电流：
ID
=
1I 2
o
b D2
uD
二极管承受的最高反向电压：
t
0 2
U DRM = 2 2U2
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 约为： Uo=0.9U2
3. RC – 型滤波器
RC – 型滤波器
u1
u2
R
uo1´
C1
C2
RL uo
将RC – 型滤波器中的电阻换为电感，
变为LC – 型滤波器
四、稳压电路
稳压电路的作用:
交流 整流
脉动
滤波 有波纹的 稳压 直流
电压
直流电压
直流电压
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2220.1 0.2202:48:3102 :48:31 October 22, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月22 日上午2 时48分 20.10.2 220.10. 22
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月22 日星期 四上午2 时48分 31秒02 :48:312 0.10.22
二、单相整流电路
1.单相半波整流电路
+ –
u1
Ta + u2
D io
RL
u2 >0 时:
二极管导通，忽略二
极管正向压降，
uo
uo=u2
–
b
u2<0时:
二极管截止, uo=0
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
单相半波整流电压波形 u2
uD
Ta
单相全波整流电压波形
Ta
D1
+
u1
u2– io RL+
u2+ uo
–
b
D2
忽略二极管正向压降
u2
0
uo
uD1
uD2 0 ~ ：
uD2 = 2u2
2
3
t 4
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：
Ta
D1
u1
u2 io RL
uo
t
u2 uo
0 2
b
Uo
=
1
0
uo
D2
d (t
)
=
1
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
u2
只有整流电路输 出电压大于uc时， 才有充电电流。 因此二极管中的 uo 电流是脉冲波。
S uo
RL
t
二极管中的 电流
t
u1 u1
D4
u2来自百度文库
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻)
u2 电容充电时，
电容电压滞后
t
于u2。
RLC越小，输
(3) 输出电压的确定和调节范围
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW
RW2
UZ UB2 R2
+
RL UO _
因为：UZ
+UBE
2
=
RW 2 R1 + R2
+ R2 + RW
UO
( ) 所以：UO
= R1 + R2 + RW RW 2 + R2
UZ +UBE2
= R1 + R2 + RW RW 2 + R2
Co
Uo
1µF
+
1端: 公共端 2端: 输入端 3端: 输出端
集成稳压电源应用电路
u1
u2
C1 300µF
1 W7805 3
+
2
CI
Co
1µF
_
+ RL Uo
_
U1=220V U2=8V
UC1=1.2 U2 =9.6V Uo=5V
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2220 .10.22 Thursday , October 22, 2020
R2 R2
+
RW
UZ
=4.7
+ 4.7+ 4.7
4.74=12V
(4) 实际的稳压电源采取的改进措施
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW
RW2
UZ UB2 R2
+
RL UO _
集成化集成稳压电源
1. 比较放大级采用差动放大器或集成运放 2.调整管采用复合三极管 3. 采用辅助电源(比较放大部分的电源) 4. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益 5. 内部加短路和过热保护电路
S uo
D2
RL
b
RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻) u2
uo
t 加入滤波电容
时的波形
无滤波电容
时的波形
t
uo
t
u2上升， u2大于电容 上的电压uc，u2对电容充电，
uo= uc u2
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降，时间常数 = RL C
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年10月 上午2时 48分20 .10.220 2:48Oc tober 22, 2020
•
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 0月22 日星期 四2时48 分31秒 02:48:3 122 October 2020
•
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午2时48 分31秒 上午2 时48分0 2:48:31 20.10.2 2
• 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
• 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。
• 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压uo的稳定。
整流电路的任务：
整流电路分类：
单相 三相
半波 全波
桥式 倍压整流
二极管 可控硅
本课主要介绍： 单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流
UZ
忽略UBE2
例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求 输出电压的调节范围。
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW2
RW
UZ UB2 R2
+
RL UO _
UOmin
=
R1 + RW
R2 +
+ RW R2
UZ =4.74.+74+.74+.74.74=6V
UOmax
=
R1
+