线性稳压电源课件.ppt

1、稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成1电源变压器电源变压器变压隔离变压隔离整流器整流器交流电压变交流电压变为单向脉动为单向脉动电压电压滤波器滤波器脉动直流平脉动直流平波处理波处理稳压器稳压器调节直流电压调节直流电压稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标2极限指标极限指标特性指标特性指标质量指标质量指标最大最大输出电流输出电流直流稳压电源的主要指标直流稳压电源的主要指标输出电压输出电压范围范围最大最大输入输入- -输出输出电压差电压差电压调整率电压调整率S SV V最小最小输入输入- -输出输出电压差电压差输出负载输出负

2、载电流范围电流范围纹波抑制比纹波抑制比S SR R温度稳定性温度稳定性K K最大最大输入电压输入电压电流调整率电流调整率S SI I整流电路整流电路单向半波整流电路单向半波整流电路 工作原理工作原理3u2的正半周，的正半周，D导通，导通， ADRLB，uO= u2 。 2u2uu2的负半周，的负半周，D截止，承受反向电压，为截止，承受反向电压，为u2； uO=0。整流电路整流电路单向半波整流电路单向半波整流电路UO（A V）和和 IL（A V）的估算的估算已知变压器副边电压有效值为U24) (d sin2212 0 O(AV)ttUUL2LO(AV)L(AV)45. 0RURUI22O(AV)

3、45. 02UUU整流电路整流电路单向半波整流电路单向半波整流电路二极管的选择二极管的选择5L2L(AV)D(AV)45. 0RUIIRmax22UU2FLR20.451.1 1.1 2UIRUU 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限，二极管的极限参数应满足：参数应满足： 整流电路整流电路单向桥式整流电路单向桥式整流电路 工作原理工作原理6u2的正半周的正半周 AD1RLD3B，uO= u2u2的负半周的负半周 B D2RLD4 A，uO= -u2 集成的桥式整流电路称为集成的桥式整流电路称为整流堆。整流堆。uOu2OO整流电路整流电路单向桥式整流电路单向桥式整流

4、电路UO（A V）和和 IL（A V）的估算的估算7) (d sin21 0 2O(AV)ttUUL2LO(AV)L(AV)9 . 0RURUI22O(AV)9 . 022UUU整流电路整流电路单向桥式整流电路单向桥式整流电路二极管的选择二极管的选择82maxR2UUL2L(AV)D(AV)45. 02RUII2RL2F21 . 1 45. 01 . 1 UURUI 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满足：，二极管的极限参数应满足： 滤波电路滤波电路电容滤波电路电容滤波电路工作原理工作原理9非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当充电 2Cuu。放电，

5、电容通过时，所有二极管均截止当放电CRRuuCLL2 充电充电放电速度与正弦放电速度与正弦波下降速度相似波下降速度相似按指数规律下降按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。滤波电路滤波电路电容滤波电路电容滤波电路工作原理工作原理考虑变压器和整流电路的内阻10 C 越大，越大， RL越大，越大， 放电放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。将越大，曲线越平滑，脉动越小。内阻使内阻使2Ouu 滤波电路滤波电路电容滤波电路电容滤波电路二极管的导通角二极管的导通角11导通角导通角的峰值脉动放电DO(AV)LiURC 无滤波电容时无滤波电容时。 有滤波电容时有

6、滤波电容时 ILmax ILmin限流电阻的选择限流电阻的选择 选择原则：保证稳压管既稳压又不损坏 即稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计ZZDZM III18限流电阻的选择限流电阻的选择 电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大IminZmaxZLmaxUURII稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计19ZLmaxZinImminDZIIRUUIZMLminZaxImmaxDZIIRUUIImaxZminZMLminUURII - ZIZRDRLUUIRIII依次选择稳压管、依次

7、选择稳压管、 UI、 R、 C、U2、二极管、二极管1. 输出电压、负载电流输出电压、负载电流稳压管稳压管2. 输出电压输出电压UI3. 输出电压、负载电流、稳压管电流、输出电压、负载电流、稳压管电流、 UI R4. UI 、 R 滤波电路的等效负载电阻滤波电路的等效负载电阻C5. UI U26. U2、 R中电流中电流整流二极管整流二极管 已知输出电压已知输出电压为为6V，负载电流为，负载电流为030mA。试求图。试求图示电路的参数。示电路的参数。稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计讨论讨论20串联型稳压电路串联型稳压电路 晶体管放大区工作特性晶体管放大区工作

8、特性21CECCC CCCCBVVR iVRi基极电流基极电流iB 集射电压集射电压VCE 串联型稳压电路串联型稳压电路 基本原理基本原理22OiRUUU,iRiLRLURUUIRUI 调节令抵消对输出电压的影响调节令抵消对输出电压的影响串联型稳压电路串联型稳压电路基本调整管电路基本调整管电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大23电路引入电路引入，稳定输出电压。，稳定输出电压。OL)1 (IIBEZOUUU稳压原理稳压原理OICEUUU串联型稳压电路串联型稳压电路基本调整管电路基本调整管电路不管什么原因引不管什么原因引起起UO变化，都将变化，都将通过通过UCE的调节的调节使使UO

9、稳定，故称稳定，故称晶体管为调整管。晶体管为调整管。 若要提高电路的若要提高电路的稳压性能，则应稳压性能，则应加深电路负反馈加深电路负反馈，即提高放大电路即提高放大电路的放大倍数。的放大倍数。IOEBEOBCEUUUUIUU24调整管调整管取样电阻取样电阻：是电路的核心，：是电路的核心，UCE随随UI和负载产生变化以和负载产生变化以稳定稳定UO。比较放大比较放大基准电压基准电压：是：是UO的参考电压。的参考电压。： 对对UO 的取样，与基准电压共同决定的取样，与基准电压共同决定UO 。：将：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能

10、。性能。串联型稳压电路串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路25（1）稳压原理：若由于某种原因使）稳压原理：若由于某种原因使UO增大增大（2）输出电压的调节范围）输出电压的调节范围Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例运算电路运算电路则则 UO UN UB UO串联型稳压电路串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路26调整管的选择调整管的选择根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax

11、UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM串联型稳压电路串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路273. 若电网电压波动若电网电压波动10， UI为为28V ， UO为为10V20V ；晶体管的电流放大系数为晶体管的电流放大系数为50，PCM5W，ICM1A；集成；集成运放最大输出电流为运放最大输出电流为10mA，则最大负载电流约为多少？，则最大负载电流约为多少？1. 若若UO为为10V20V，R1R31k，则，则R2和和UZ各为多各为多少？少？2. 若电网电压波动若电网电压波动10， UO为为10V20V，UCES3V，UI至少选

12、取多少伏？至少选取多少伏？串联型稳压电路串联型稳压电路讨论讨论对于基本串联型稳压电源的讨论对于基本串联型稳压电源的讨论280BEmaxERUI1. 标出集成运放的同相输入端和反相输入端；标出集成运放的同相输入端和反相输入端；2. 电路由哪些部分组成？基本工作原理是怎么样的？电路由哪些部分组成？基本工作原理是怎么样的？3. UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V， UCES3V， UO？如何选取如何选取R和和R？取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？限流型过流限流型过流保护电路保护电路输出电流输出电流取样电阻取样电阻串联型稳压电路串联型稳压电路讨论讨论

13、关于实用串联型稳压电源的讨论关于实用串联型稳压电源的讨论29串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路W7800系列系列简介30输出电压：输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电流：输出电流：1.5A（W7800）、）、0.5A （W78M00）、）、0.1A（W78L00）表示输出电压值表示输出电压值串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路原理框图31串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路基本应用 将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串联型稳压电路。32消除高频噪声消除高频噪声使使Co不通过不通过稳压器放电稳压器放

14、电抵销长线电感效应，抵销长线电感效应，消除自激振荡消除自激振荡串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路输出电流扩展电路 为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。33LOR(1)()III很小很小BEDOOUUUU三端稳压器的输出电压三端稳压器的输出电压若若UBE= UD，则，则OOUU二极管的作用：二极管的作用：消除消除UBE对对UO的影响。的影响。串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路输出电压扩展电路342WO12O)1 (RIURRUIW为几为几mA，UO与三端稳压器与三端稳压器参数有关。参数有关。隔离作用隔离作用O1321OO2132

15、1URRRRUURRRRR基准电压基准电压电路复杂电路复杂串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路应用实例35电源AC2AC314pB 1pE110 00/25pE210 0/25pC 110 4pC 210 4IN2OUT3GND1pU279 12IN1OUT3GND2pU178 12+1 2V AGND(12V A)pE310 00/25pC 310 4pE410 0/25pC 410 4-12V ApE510 0/25pC 510 4IN1OUT3GND2pU378 05+5 V AGND(5V A)AC2AC314pB 3pE710 00/25pE810 0/25pC 71

16、0 4pC 810 4IN1OUT3GND2pU578 05VPPGND(VPP)123pJ112pJ312pJ4GND(+12 V D)pE910 0/25pC 910 4+2 4V1GND(+24 V1 )AC2AC314pB 2pE510 00/25pE610 0/25pC 510 4pC 610 4IN1OUT3GND2pU478 05+5 V DGND(+5V D)12pJ212pJ5pE1010 0/25pC 1010 4+2 4V2GND(+24 V2 )12pJ6pE1110 0/25pC 1110 4+2 4V3GND(+24 V3 )+2 4V1GND(+24 V1 )si

17、nAx1sinAx24-20mA模拟量输入（x=0-5） 0-10V模拟量输入（y=6-8）sinAy1sinAy21234sJx12sJy开关量输入（z=0-7）+2 4V2sinD012345678910sJ912cJxcou tDxcou tAy12cJy开关量输出（x=0-11）0-5V模拟量输出（y=12）GND(+24 V3 )GND(+12 V A)CPU 单元光耦信号调理单元光耦数模转换单元驱动单元光耦通讯键盘/显示单元整 体 框 图162738495cJ14cT/cBcR/cAGND(VPP)12sPD1234sPA+5 V A-12V A+1 2V AGND(12V A)+

18、5 V DGND(+5V D)12sPCVPPGND(VPP)12sPLVLLGND(VLL)12sP2 41+2 4V1GND(+24 V1 )12sP2 43+2 4V3GND(+24 V3 )sinD1sinD2sinD3sinD4sinD5sinD6sinD7GND(+24 V2 )串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路可调式三端稳压器可调式三端稳压器 W117 简介36输出电流：输出电流：1.5A（W117）、）、0.5A （W117M）、）、0.1A（W117L）UREF1.25V，调整端电流只有几微安。调整端电流只有几微安。REF12O)1 (URRU串联型稳压电路

19、串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路说明基准电压UREF是1.21.3V中的某一个值，在一般分析计算时可取典型值1.25VW117,W217和W317的输出端和输入端电压之差为340V。外接取样电阻必不可少，根据最小输出电流Iomin可以求出R1的最大值。调整端电流很小，且变化也很小。在电网电压波动和电阻变化时，输出电压非常稳定。37串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路基准电压源电路38输出电压输出电压UREF1.25V，调整端电流只有几微安。调整端电流只有几微安。输入端输入端输出端输出端调整端调整端实际电阻值可取小点，如实际电阻值可取小点，如240min1.252505RE

20、FOUVRImA串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路 典型应用39REF12O)1 (URRU减小纹波电压减小纹波电压保护保护稳压器稳压器A5 . 1mA3V40V3OOIIUU 1. R1的上限值为多少？的上限值为多少？2. UO可能的最大值为多少？可能的最大值为多少？3. 输出电压最小值为多少？输出电压最小值为多少？4. UOmax30V，选取，选取R1、 R2；5. 已知电网电压波动已知电网电压波动10，输出电压最大值为，输出电压最大值为30V， UI至少取多少至少取多少伏？伏？决定于决定于IOmin两种情况：两种情况：1.已知已知UI 2.自己选取自己选取UI决定于决定

21、于W117的输出的输出输入电压最低、输出电压最高时，输入电压最低、输出电压最高时，UIUO3V。根据输出电压表达式根据输出电压表达式串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压电路集成稳压电路 讨论40稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标特性指标特性指标输出电压范围：符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。上限：由最大输入电压和最小输入-输出电压差规定下限：由直流稳压电源内部的基准电压决定最大输入-输出电压差：表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入-输出电压之间的差值。该值取决于直流稳压电源内部调整管的耐压指标41稳压电源的组成及主要技术指标稳压

22、电源的组成及主要技术指标特性指标特性指标最小输入-输出电压差：表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入-输出电压之间的差值。输出负载电流范围：又称输出电流范围。在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。42稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标43稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标质量指标质量指标纹波抑制比SR：稳压电路输入纹波电压峰值UIP 与输出纹波电压峰值UOP 之比，并取 电压增益表示式。温度稳定性：在所规定的直流稳压电源工作温度Ti最大变化范围内，直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比。44稳压电源的组成及主要技术指标稳压电源的组成及主要技术指标 极限指标极限指标最大输入电压：保证直流稳压电源安全工作所允许的最大输入电压。最大输出电流：保证稳压电源安全工作所允许的最大输出电流。45