第10章直流稳压电源课件.ppt

1、第第10章章 直流稳压电源直流稳压电源 1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路2 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路 3 集成稳压电路集成稳压电路 1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路直流稳压电源的作用及组成直流稳压电源的作用及组成 将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。变压器变压器整流整流滤波滤波稳压稳压引起电压不稳定的原因引起电压不稳定的原因1、交流电网电压的波动；、交流电网电压的波动；2、负载的变化（由于整流滤波电路存在内阻）；、负载的变化（由于整流滤波电路存在内阻）；3、温度的影响；、温度的影响；单相

2、单相三相三相二极管二极管可控硅可控硅桥式桥式倍压整流倍压整流半波半波全波全波一、整流电路的分类一、整流电路的分类二、单相桥式整流电路二、单相桥式整流电路u2正半周时正半周时:D1、D3导通导通，D2、D4截止截止u2ttu2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通，D1、D3截止截止+2设变压器输出电压：设变压器输出电压：u2=U2sintu1u2220V+-RLuoD1D3D4D2二、单相桥式整流电路二、单相桥式整流电路22442(cos2cos4)315Utt22220.9LuUU20.9LLLLuUIRR22UURM224 2230.6732 2UU2sin20sin222ttUttUu

3、0=u2tt1、输出直流电压：、输出直流电压：2、负载平均电流、负载平均电流3、二极管所承受的最大反向电压、二极管所承受的最大反向电压4、整流管平均整流电流、整流管平均整流电流=IL/25、整流输出电压的脉动系数、整流输出电压的脉动系数S 负载上最低次谐波分量的幅值输出电压的平均值u1u2220V+-RLuoD1D3D4D2三、滤波电路三、滤波电路2、几种滤波电路、几种滤波电路（a）电容滤波电路）电容滤波电路（b）电感电容）电感电容滤波电路（倒滤波电路（倒L型）型）（c）型滤波电路型滤波电路滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联，或电感与负载并联，或电感与负载R

4、L串联。串联。1、滤波的基本概念、滤波的基本概念 滤波电路滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。实现滤波。电容器电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器应该并联在负载两端。电感器L对对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。例，减小了电

5、路的脉动系数，改善了直流电压的质量。RC低通低通滤波电路滤波电路3、电容滤波电路、电容滤波电路充电充电放电放电（1）空载时的情况）空载时的情况（2）接负载的情况）接负载的情况在工作过程中，二极管并非在整个半周内导电，按能量守恒的观点，在较在工作过程中，二极管并非在整个半周内导电，按能量守恒的观点，在较长时间内释放的电荷等于在较短时间内充得的电荷，所以充电电流较大。长时间内释放的电荷等于在较短时间内充得的电荷，所以充电电流较大。2输出电压为输出电压为 U2，二极管承受的最高反向电压，二极管承受的最高反向电压URM=2 U22三、滤波电路三、滤波电路u1iou2CuoRL tuouo（3）结论）结

6、论二极管的导通角二极管的导通角IB2，这样，当，这样，当IB2变化时取样比变化时取样比n才能基本才能基本不变。不变。但但R1、R2不能过小，过小的分压电路，将浪费过多的电流，通常选不能过小，过小的分压电路，将浪费过多的电流，通常选择择I1（510）IB2。（4）串联型稳压电路的基本组成）串联型稳压电路的基本组成RL变压变压器器整流整流滤波滤波调整管调整管交流交流输入输入取样取样比较放大比较放大基准电压基准电压2、带有放大环节的稳压电路、带有放大环节的稳压电路二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理IC1T1I1UIR2RCIRIb1R1R3RLUoT2Ib2UZ 串联型

7、晶体管直流稳压电路根据对稳定程度不同要求而有简有繁，串联型晶体管直流稳压电路根据对稳定程度不同要求而有简有繁，例如可采用多级放大器来提高稳压性能，但基本环节是相同的。例如可采用多级放大器来提高稳压性能，但基本环节是相同的。（5）电路的不足）电路的不足Iz随随Uo而波动，使而波动，使UZ不稳定；不稳定；T2的发射极电流也会影响的发射极电流也会影响UZ。当温度变化时，由当温度变化时，由T2组成的放大环节将产生零点漂移，使组成的放大环节将产生零点漂移，使Uo稳定度变稳定度变差。差。当负载电流变化较大时，相应地要求调整管的基极电流也有较大的变当负载电流变化较大时，相应地要求调整管的基极电流也有较大的变

8、化范围，这部分电流要由放大管的集电极来提供，一般三极管不易达到化范围，这部分电流要由放大管的集电极来提供，一般三极管不易达到这样的要求。这样的要求。输出电压固定，不能调节。输出电压固定，不能调节。T2的的C极电阻极电阻RC接至电路的不稳定的输入端，接至电路的不稳定的输入端，UI的变化，通过的变化，通过RC加到加到T1的的b极而被放大。极而被放大。2、带有放大环节的稳压电路、带有放大环节的稳压电路二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理IC1T1I1UIR2RCIRIb1R1R3RLUoT2Ib2UZ ZwwUnUURRRRR002123、提高稳压电源性能的措施、提高稳压

9、电源性能的措施（1）改变取样比以调节输出电压的范围）改变取样比以调节输出电压的范围显然，调节显然，调节Rw，可改变取样比，从而使，可改变取样比，从而使输出电压输出电压Uo得到调整。得到调整。ZwWZURRRRRnUU2210或或二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理IC1T1I1UIR2RCIRIb1R1R3RLUoT2Ib2UZT1UIR2RCR1R3RLUoT3T2RwmAAIICb67.0150012112（2）调整管采用复合管）调整管采用复合管输出电流由大功率管提供输出电流由大功率管提供降低了驱动电流降低了驱动电流 例如：例如：IO=1A，1=30，2=50，

10、则，则 12=1500这时调整管的基极电流只需这时调整管的基极电流只需 3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理T1UIR2RCR1R3RLUoT3T2Rw（3）说明：）说明：若两只管子组成的复合管还不能满足要求，可用三只或四只管子组成若两只管子组成的复合管还不能满足要求，可用三只或四只管子组成复合管，但此时会产生穿透电流过大的问题。复合管，但此时会产生穿透电流过大的问题。T1通常选用大功率管，为了充分利用管子，一般都加有散热片。通常选用大功率管，为了充分利用管子，一般都加有散热片。两只电阻起平衡作用两只电阻起平衡作用在

11、一个大功率管不能负担输出电流时，可采用两管或多管并联运用。在一个大功率管不能负担输出电流时，可采用两管或多管并联运用。CBE UBE3=0.7v，UZ=5.3v，UI=20v，1=20，2=50，R1=R2=200，R3=1k，RC=2k 要使要使Rw滑到最下端时，滑到最下端时，U0=15v，Rw应为多少？应为多少？此时当此时当Rw滑到最上端时，滑到最上端时，U0为多少？为多少？二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理 当当U0=15v，I0=500mA时，求通过时，求通过RC的电流的电流IRC和流过稳压管的电流和流过稳压管的电流IZ？T1、T2组成复合管，组成复合管，

12、=12=2050=1000，UB3=UZ+UBE3=5.3v+0.7v=6V调节调节Rw的滑动端，可改变输出的滑动端，可改变输出U0：RwUBE3IC3UB2(=UIIC3RC)UCE1U0反之，反之，Rw的滑动端往上调，的滑动端往上调，U0愈低。愈低。T1UIR2RCR1R3RLUoT3T2Rw3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施（4）参数估算：）参数估算：二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理23012BwRUURRR2123200 152002001006owBR URRRU当当Rw的滑动端往下调到最下端时，电路满足的滑动端往下调到最下端时，电路满

13、足解得：解得：23012wBwRRUURRR1203210wBwRRRUUvRR当当Rw的滑动端往上调到最上端时，电的滑动端往上调到最上端时，电路满足路满足 即即3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施（4）参数估算：）参数估算：要使要使Rw滑到最下端时，滑到最下端时，U0=15v，Rw应为多少？应为多少？此时当此时当Rw滑到最上端时，滑到最上端时，U0为多少？为多少？UBE3=0.7v，UZ=5.3v，UI=20v，1=20，2=50，R1=R2=200，R3=1k，RC=2kT1UIR2RCR1R3RLUoT3T2Rw 二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作

14、原理3012()1.8ICIBEBERCCCUUUUUUImARR0339.7ZRUUImAR310121212RREBIIIII 通过通过RC的电流的电流流过稳压管的电流流过稳压管的电流 IZ=IR3+IE3IE3IC3=IRCIB2=1.26mA011230RwUImARRR则：则：IZ=11mA3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施（4）参数估算：）参数估算：当当U0=15v，I0=500mA时，求通过时，求通过RC的电流的电流IRC和流过稳压管的电流和流过稳压管的电流IZ？UBE3=0.7v，UZ=5.3v，UI=20v，1=20，2=50，R1=R2=200，R3=1k，

15、RC=2kT1UIR2RCR1R3RLUoT3T2Rw其中其中0.54mA 比较放大级采用差动放大器比较放大级采用差动放大器（5）其它措施）其它措施UOUIT3RLR1R2IORcRzT2T1URReFUODz3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理 采用辅助电源采用辅助电源(比较放大部分的电源比较放大部分的电源)用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益（5）其它措施）其它措施3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理

16、UORLR1R2RcRzV2V1URVDz1RWUIC2C1VDz2C3C4R4R5ReFUORARBV3uI220 Vu21u22IRUDz2I0I0I0 二、串联反馈式稳压电路的工作原理二、串联反馈式稳压电路的工作原理取样电路取样电路调整管调整管 比较放大比较放大基基准准电电压压输入电压波动输入电压波动负载电流变化负载电流变化输出电压变化输出电压变化OUFREF()UU不变B UOU 电压串联负反馈电压串联负反馈所以输出电压所以输出电压1OREF2(1)RUUR根据根据虚短虚短和和虚断虚断有有(+)(+)(+)(+)F2O12URURRFREFUUR1R2UIDZTRUFRLUORpUBU

17、REFR1R2 比较放大级采用差动放大器比较放大级采用差动放大器（5）其它措施）其它措施3、提高稳压电源性能的措施、提高稳压电源性能的措施 三、串联反馈式稳压电路中的保护电路三、串联反馈式稳压电路中的保护电路4、串联反馈式稳压电路、串联反馈式稳压电路（1）结构）结构3 集成稳压电源集成稳压电源概述概述 将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。端，称为三端集成稳压器。

18、它的电路符号，外形如图所示。它的电路符号，外形如图所示。要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。不同的，要查手册确定。照片GND或或ADJUIUOCW2、三端可调输出集成稳压器、三端可调输出集成稳压器XXL78(79)WC用数字表示输出电压值用数字表示输出电压值最大输出电流：最大输出电流：L为为0.1 A,M为为0.5 A,无字母表示无字母表示 1.5 A(带散热片带散热片)78:输出固定正电压输出固定正电压79:输出固定负电压输出固定负电压国标国标稳压器稳压器XXL17(37)C W

19、17:输出固定正电压输出固定正电压37:输出固定负电压输出固定负电压1-为军品级为军品级2-为工业品级为工业品级3-为民品级为民品级X3、三端低压差集成稳压器、三端低压差集成稳压器4、大电流三端集成稳压器大电流三端集成稳压器一、集成稳压电路一、集成稳压电路1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压（正电压 78 、负电压、负电压 79 ）恒流源恒流源启动电路启动电路C1 5pR14 5kR12R10 2.5kR11R15100R9 5.8kR3576R23.4kR13.9kR57.8kR7 13kR813kR6 2.14kR13 2.23kUIDZ2T14T5T4T

20、3R44103T11T12T10T9T6T7 T8D2D1DZ4DZ3UO21T13T2DZ1T1电路接通电路接通UIUZ1电流流过电流流过T1、DZ1、T2、DZ2T3导通导通 T4、T5导通导通 DZ2正常工作正常工作减流保护减流保护一、集成稳压电路一、集成稳压电路1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压（正电压 78 、负电压、负电压 79 ）C1 5pR12R10 2.5kR11R9 5.8kR3576R23.4kR13.9kR57.8kR7 13kR813kR6 2.14kR13 2.23kUIDZ2T14T5T4T3R44103T11T10T9T6T7

21、 T8D2D1R14 5kR15100T12DZ4DZ3UO21T13电路正常电路正常UR11很小很小T12截止截止保护电路不工作保护电路不工作Io很大很大 UR11T12导通导通 IC12 IB10 IC11另一方面另一方面DZ3或或DZ4退出导通退出导通 UDZ3,DZ4,R14,R15 UCE11T11的耗散功率的耗散功率过热保护过热保护一、集成稳压电路一、集成稳压电路1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压（正电压 78 、负电压、负电压 79 ）C1 5pR12R10 2.5kR11R9 5.8kR3576R23.4kR13.9kR7 13kR813kR

22、6 2.14kR13 2.23kUIDZ2T5T4T3R44103T11T10T9T6T7 T8D2D1UO21T14R57.8kT13常温常温UR30.4vT13、T14截止截止 保护电路不工作保护电路不工作温度温度 UZ2 UR3T14导通导通T13导通导通 UCE13 IB10 IC11调整电调整电路路比较放大比较放大取取样样电电路路基准电压电路基准电压电路2112332ZBEREFBEUUURURRR一、集成稳压电路一、集成稳压电路1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压（正电压 78 、负电压、负电压 79 ）R12R10 2.5kR11R9 5.8kR

23、3576R23.4kR13.9kR7 13kR813kR6 2.14kR13 2.23kUIDZ2T5T4T3C1 5pR44103T11T10T9T6T7 T8D2D1UO21C1频率补偿频率补偿一、集成稳压电路一、集成稳压电路1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压（正电压 78 、负电压、负电压 79 ）C1 5pR14 5kR12R10 2.5kR11R15100R9 5.8kR3576R23.4kR13.9kR57.8kR7 13kR813kR6 2.14kR13 2.23kUIDZ1DZ2T14T5T4T3T2T1R44103T11T12T10T9T6

24、T7 T8D2D1DZ4DZ3UO21T132.可调式三端集成稳压器（正电压可调式三端集成稳压器（正电压LM117、负电压、负电压LM137）LM117/LM137 是美国国家半导体公司的三端可调正、负稳压器集成电路。是美国国家半导体公司的三端可调正、负稳压器集成电路。它的使用非常简单，仅需它的使用非常简单，仅需通过两个外接电阻来设置输出电压通过两个外接电阻来设置输出电压。输出电压输出电压REFOREFadj212REFadj21()(1)UUUIRRRUIRR基准电压基准电压UREFIadj调整管调整管TIUBUI+UoR2R1I2I1一、集成稳压电路一、集成稳压电路2REF1(1)RUR工

25、作原理工作原理:电压串联反馈式稳压电路电压串联反馈式稳压电路内部基准电压内部基准电压:1.2vUo1.2-37vIo1.5A输入端输入端输出端输出端调节端调节端1端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端1、W7800系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图+_W7805UI+_Uo132CICo1F+10V+5VCI、CO用来实现频率补偿，防用来实现频率补偿，防止自激和抑制干扰止自激和抑制干扰二、集成稳压电路的应用二、集成稳压电路的应用1端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端2、W7900系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图+W7905UI+U

26、o231CICo1F-10V-5V二、集成稳压电路的应用二、集成稳压电路的应用u2u1 C1300FU1=220VU2=8VUC1=1.2 U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321FRLCI二、集成稳压电路的应用二、集成稳压电路的应用3、实际应用接线图、实际应用接线图4.可调式应用举例可调式应用举例输出正、负可调的稳压电路输出正、负可调的稳压电路二、集成稳压电路的应用二、集成稳压电路的应用输出电压调节R1120 LM137LM117C30.1m mFC30.1m mFC410m mFC210m mFR22k R22k R1120 UI+25V-UI-25V+UO+(1.220)V-UO-(1.220)V2REF1(1)RUR2REF1(1)RUR4.可调式应用举例可调式应用举例并联扩流的稳压电路并联扩流的稳压电路二、集成稳压电路的应用二、集成稳压电路的应用=IO1+IO2IO2IO1IOR10.1 LM317-2LM317-1C10.1m mFadj1UAoAoC21m mFR22k R52k R4120 UI+25VUO(1.220)V,3AR10.1 adj2I2I1UP集成运放用于平衡两稳压器的输出电流集成运放用于平衡两稳压器的输出电流IO1 IO2UR1UPUAOIO1IR2第十章第十章 结束结束