直流稳压电源(内容包括：单相整流滤波电路-线性集成稳压器-开关集成稳压电源)-PPT课件.pptx

1、引言几乎所有的电子设备都需要稳定的几乎所有的电子设备都需要稳定的直流直流电源电源，通常都是由交流电网供电，因此，通常都是由交流电网供电，因此需要把交流电变成稳定的直流电。直流需要把交流电变成稳定的直流电。直流稳压电源就是把交流电经过整流变成稳压电源就是把交流电经过整流变成脉脉动的直流电动的直流电，然后通过滤波稳压转换成，然后通过滤波稳压转换成稳定的直流电的仪器。它由稳定的直流电的仪器。它由整流电路整流电路、滤波电路滤波电路和和稳压电路稳压电路3部分组成。部分组成。 滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交流交流电源电源负负载载OtuOtuOtuOtuOtu220V单向单向脉动电压脉动电压合适的合适的

2、交流电压交流电压 平滑平滑直流电压直流电压 稳定稳定直流电压直流电压1.1 单相整流电路单相整流电路一、半波整流电路一、半波整流电路RL220V+ uu2iD+ uD带有纯阻负载的单相半波整流电路如图所带有纯阻负载的单相半波整流电路如图所示，这是一种最简单的整流电路。它由变示，这是一种最简单的整流电路。它由变压器压器Tr、整流二极管、整流二极管V及负载及负载RL三部分组三部分组成。变压器成。变压器Tr将将220V交流电压变换为整流交流电压变换为整流电路所要求的交流低压；二极管电路所要求的交流低压；二极管V具有具有正正向导通、反向截止向导通、反向截止的开关作用，所以将交的开关作用，所以将交流电变

3、成了脉动的直流电，称为流电变成了脉动的直流电，称为整流二极整流二极管管；负载；负载RL将电能转换成其他能量。将电能转换成其他能量。RL220V+ uu2iD+ uDu2 0 时时:设设tUusin222二极管导通，忽略二二极管导通，忽略二极管正向压降，极管正向压降， uo=u2u2 IDO =ULO/RL=0.45 U2/RL （2）D管的最大反向工作电压UR必须 大于二极管实际所承受的最大反 向峰值电压URM，即 UR URM =2SQR(2)U2二极管的选择：输出电压波动小，变压需中心抽头，绕制复杂，成本高，笨重。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234电路特点： 从前面的分析可

4、知，无论何种整流电路，从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。它们的输出电压都含有较大的脉动成分。为了为了减少脉动成分减少脉动成分，就需要采取一定的措，就需要采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面又要低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。近于理想的直流电压。1. 电路和工作原理电路和工作原理在整流电路中，在整流电路中， 把一个大电容把一个大电容C并接在负载电阻两端就并接在负载电阻两端就构成了电容滤

5、波电路，构成了电容滤波电路， 其电路和工作波形如图所示。其电路和工作波形如图所示。RLV1V4V3V2ioC + uo= uc +u V导通时给导通时给C 充电充电 V截止时截止时C 向向RL放电放电滤波后滤波后uo 的波形变得平缓的波形变得平缓,平均值提高。平均值提高。RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形加入滤波电容加入滤波电容时的波形时的波形u2上升上升, u2大于电容上的电压大于电容上的电压uc,u2对电容充电，对电容充电，uo= uc u2, ,u2下降，下降， u2小于电容上的电压。二极管承受

6、反向电压小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容而截止。电容C通过通过RL放电，放电， uc按指数规律下降，按指数规律下降，时间常数时间常数 = RL Cu2tuot只有整流电路输出电压大于只有整流电路输出电压大于u uc c时，才时，才有充电电流。因此二极管中的电流是有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。脉冲波。二极管中的二极管中的电流电流22UUo 经上述分析可知，经上述分析可知， 由于在二极管截止期间电由于在二极管截止期间电容向负载电阻缓慢放电，容向负载电阻缓慢放电， 使得输出电压的脉使得输出电压的脉动减小，动减小， 结果平滑了许多。结果平滑了许多。 输出电压平均值输出电压平均

7、值也得到了提高。也得到了提高。 显然显然RLC的值越大，的值越大， 滤波效滤波效果越好，果越好， 当负载开路时（当负载开路时（RL=）,为了取得良好的滤波效果，为了取得良好的滤波效果， 一般取一般取253TCRL式中，式中， T为交流电源的周期。为交流电源的周期。 此时的输出电压此时的输出电压平均值为平均值为 Uo1.2 U2电容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流越小滤波效果越好。(电解电容)电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。(功率电感)

8、 例例 1.1 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f = 50 Hz,负载负载电阻电阻RL = 40 ,要求直流输出电压要求直流输出电压UO = 20V, 选择选择整流二极管整流二极管及及滤滤波电容。波电容。 解解:选变压器选变压器V172 . 1V202 . 1O2 UU2RM2UU 选二极管应满足选二极管应满足:IF (2 3) ID可选可选: 2CZ55C(IF = 1 A， URM = 100 V)或或1 A、100 V 整流桥整流桥电流平均值电流平均值: A0.25 40V 20212121LOOD RUII承受最高反压：承受最高反压：V 2422R

9、M UUsfT02. 05011 s 04. 024L TCR取取F 1000 40s 0.04 C可选可选： 1000 F, 耐压耐压50 V 的电解电容的电解电容1. 电感滤波电感滤波RLL+u2 整流后的输出电压：整流后的输出电压：直流分量直流分量被电感被电感L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在L 上上电感越大，滤波效果越好电感越大，滤波效果越好2. 型滤波型滤波L C1RL+u2 C2C1、C2对交流对交流容抗小容抗小L 对交流对交流感抗感抗很很大大负载电流小时负载电流小时L8+Uo +UI RLV1+UCE 并联型并联型稳压电路稳压电路调整管与负载并联调整管与负载并联串联型串

10、联型稳压电路稳压电路调整管与负载串联调整管与负载串联2.1 串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理+UI 取取样样电电路路调整管调整管比较放比较放大电路大电路基准电压基准电压UZUF 一、结构和稳压原理一、结构和稳压原理 稳压的实质：稳压的实质：UCE的自动调节使输出电压恒定的自动调节使输出电压恒定二、输出电压的调节范围二、输出电压的调节范围8+Uo +UI R2RLR1R1UFUZR2RPZp212OFURRRRUU Z2p21OURRRRU Zp2p21minOURRRRRU Z2p21maxOURRRRU 2.2 三端固定集成稳压器三端固定集成稳压器CW7800系列系列(正电源

11、正电源)CW7900系列系列(负电源负电源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V一、一、78、79系列的型号命名系列的型号命名输出电流输出电流78L / 79L 输出电流输出电流100 mA78M / 9M 输出电流输出电流500mA78 / 79 输出电流输出电流1.5 A输出电压输出电压例如例如: CW7805 输出输出5 V，最大电流，最大电流1.5 ACW78M05 输出输出5 V，最大电流，最大电流0.5 ACW78L05 输出输出5 V，最大电流，最大电流0.1 A封装封装CW78051 2 3UIUOGNDCW79051 2 3UIUOGND符号符号CW7800+21

12、3CW790013_2_塑料封装塑料封装金属封装金属封装312二、二、CW7800的内部结构和基本应用电路的内部结构和基本应用电路内部内部结构结构+UI +UO 基本应基本应用电路用电路Uo = 12VW7812123C2+UiC1C30.33 F0.1 F 100 FRL防止输入端短路时防止输入端短路时C3反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器抵消输入抵消输入长接线的长接线的电感效应，电感效应，防止自激防止自激改善负载改善负载的瞬态响的瞬态响应应,消除高消除高频噪声频噪声提高输出提高输出电压电路电压电路W78132 Ci C2+UO +UI +U R1R2IQI1I2静态电流静态电流5 8 m

13、A要求要求Q115IRUI 2Q1O)(RIIUU 2Q1)(RIRUU URR)1(12输出电压输出电压 UO U 输出电压可输出电压可调稳压电路调稳压电路W78 C1 C2+UI + U +UO R1R2R3R48 UU( (虚短虚短) )O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(可产生可产生小于小于U 的的输出电压输出电压UO输出正、负输出正、负电压的电路电压的电路24V24V220VW7815W79151000 F 220 F 0.33 F0.33 F0.1 F+1000 F 0.1 F220 F 恒流源电路恒流源电路+UI = 10V W7805+UO RRLI

14、QIO0.1 F0.33 F10 Q23OIRUI A5 . 0 2.3 三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器一、典型产品型号命名一、典型产品型号命名CW117/217/317系列（正电源）系列（正电源）CW137/237/337系列（负电源）系列（负电源）工作温度工作温度CW117(137) - -55 150 CCW217(237) - -25 150 CCW317(337) 0 125 C基准电压基准电压1. 25 V输出电流输出电流L型型 输出电流输出电流100 mAM型型 输出电流输出电流500 mA二、二、CW117内部结构和基本应用电路内部结构和基本应用电路内部内部结构结

15、构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路电路保护电路电路IREFUIUOADJ外形外形引脚引脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A 基本应基本应用电路用电路Uo CW3173C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C40.1 FV1V2UREF = 1.25 V使使UREF很稳定很稳定2REF211REFO)(RIRRRUU )/1(25. 112RR R1 = UREF/ IQ =125 静态电流静态电流IQ(约约10 mA)从输出端流出从输出端流出, RL开路时流过开路时流过R1R2 = 0 2.2 k 时，时，I REF 50 AU

16、O = 1.25 24 V0 30V连续连续可调电路可调电路Uo CW3173+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FVC2R3+3 k 120 680 +32 V10 VA当当R2 = 0时，时，UO= 0VUA= 1.25 V线性稳压电路的缺点线性稳压电路的缺点: 调整管调整管管耗大管耗大电源电源效率低效率低(40% 60%)改进思路改进思路:使调整管使调整管截止截止(电流小电流小) 饱和饱和(管压降小管压降小)(MOS管管)开关稳压电路的优点开关稳压电路的优点: 效率高效率高 （80% 90%）体积小、重量轻体积小、重量轻稳压范围宽稳压范围宽,功率大功率大开关稳压电路的缺点开关稳

17、压电路的缺点:电路电路复杂复杂对电网要求不高对电网要求不高对电子设备对电子设备干扰较大干扰较大(EMC)输出电压含输出电压含较大纹波较大纹波一、一、 串联型开关稳压电路串联型开关稳压电路3.1 开关稳压电源的基本工作原理开关稳压电源的基本工作原理组成框图组成框图+UI +Uo RLV18A8CR1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定频率固定的三角波的三角波误差放大误差放大续流续流工作波形工作波形onIOtTUU +UI V1LuEIO+Uo RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUITtDon 占空比占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIO

18、tofftonUI脉宽调制式脉宽调制式 （PWM）+UI +Uo RLV18A8CR1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO稳压原理稳压原理UIUOuFuA占空比占空比 UOD = 50 %当当uF = UREF ,uA = 0,UO为预定标称值为预定标称值二、二、 并联型开关稳压电路并联型开关稳压电路+UI +Uo RLV1R1R2LC+UREFuFuBV2控制控制电路电路+UI +Uo RLV1LC+uBV2+UI +Uo RLV1LC+uBV2iL高电平高电平iO低电平低电平iLuBtofftonT IoffonO)1(UttU 类型类型单片脉宽调制式单片脉宽调制式(外接开关

19、功率管外接开关功率管)单片集成开关稳压器单片集成开关稳压器CW1524CW4960/4962一、一、CW1524/2524/3524（区别在于温度范围）区别在于温度范围）组成：组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、输出功率管振荡器、触发器、输出功率管(2)、过热保护、过热保护最大输入电压最大输入电压：40 V最高工作频率最高工作频率：100 kHz每路输出电流每路输出电流：100 mA内部基准电压内部基准电压：5 V(承受承受50 mA电流电流)取样电压取样电压基准电压基准电压输出输出方波方波定时电容定时电容定时电阻定时电阻关闭关闭,控制

20、脉宽控制脉宽接扩流晶体接扩流晶体管管C、E极极输入输入电压电压振荡振荡/ /同步同步1 234 5678161514131211109IN+INUINUREF (+ 5 V)EBCBCAEARTCTGND限流限流+限流限流断路断路补偿补偿CW1524系列引脚排列系列引脚排列外接复合管扩流外接复合管扩流1 234 5678161514131211109。+R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15 k 3 k 5 k 5 k 5 k 2 k 50k 180 68 0.1 UIUOR00.1 F0.02 F0.01 F 500 F(28 V)CW1524L0.9 mH产

21、生产生振荡振荡f0 = 1.15 / R5C2 = 19.2 kHz+ 5V2.5 V2.5 V+ 5 V限流取样电阻限流取样电阻(1 A)防止寄生振荡防止寄生振荡二、二、CW4960/4962组成：组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器基准电压源、误差放大器、脉宽调制器 开关功率管开关功率管(内接内接)、软启动电路、软启动电路、 过流限制、过热保护过流限制、过热保护功能：功能：慢起动、过流保护、过热保护慢起动、过流保护、过热保护 占空比可调（占空比可调（0 100 %）最大输入电压：最大输入电压：50 V输出电压：输出电压：5.1 40 V连续可调连续可调最高工作频率：最高工作频率：100

22、 kHz额定输出电流额定输出电流： 2.5 A (过流保护过流保护 3.0 4.5 A) 1.5 A (过流保护过流保护 2.5 3.5 A)小散热片小散热片不用散热片不用散热片CW4960/4962系列引脚图系列引脚图1 2 3 4 5 6 7CW4960IN反馈反馈补偿补偿GNDRT/CT软启动软启动输出输出1 234 5678161514131211109NC输出输出NC补偿补偿NCGNDGNDNC输入输入NC软启动软启动RT/CTGNDGND反馈反馈NCCW4962结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End感谢你的到来与聆听学习并没有结束，希望继续努力Thanks for listening, this course is expected to bring you value and help