1、 直流稳压电源直流稳压电源 直流稳压电源直流稳压电源1 整流电路整流电路u1 u2 u3 u4 u5t t t t t 变压 整流 滤波 稳压u1 u2 u3 u4 u50 0 0 0 01 整流电路整流电路当u2为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。当u2为负半周时，二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受
2、正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：aD1RLD3b。a b D3+u1 +u2 D1 RL+uo a b u1 D4 D2 RL+uo u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：bD2RLD4a。整流变压器副边电压有效值为：oo211.10.9UUU整流变压器副边电流有效值为：o22211.111.1IRURUILL由以上计算，可以选择整流二极管和整流变压器。u2a +abcVD1VD3VD5VD6VD4VD2 u2b +u2c +uoio0t1期间，c点电位最高，b点电位最低，VD5
3、和VD4导通。负载上的电压uo就是线电压ucb。电流通路为：cVD5RLVD4bt1t2期间，a点电位最高，b点电位仍然最低，VD1和VD4导通，负载电压uo为线电压uab，电流通路为：aVD1RLVD4b同理，在t2t3期间，a点电位最高，c点电位最低，于是二极管VD1和VD6导通，负载电压uo为线电压uac，电流通路为：aVD1RLVD6c依此类推，共阴极连接的3个二极管VD1、VD3、VD5在t1、t3、t5等时刻导通；共阳极连接的3个二极管VD2、VD4、VD6在t2、t4、t6等时刻导通。每个二极管导通1/3周期。u2u2au2bu2ct0tuou2aVD5 VD1 VD1 VD3
4、VD3 VD5 VD5 VD1 VD1 VD3VD4 VD4 VD6 VD6 VD2 VD2 VD4 VD4 VD6 VD6二极管导通次序 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t90(a)(b)(c)2 滤波电路滤波电路Uo1.4Uo0.9Uo0Io单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。+u1+u2RL+uoL电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制作复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。LCCCLCCR(a)LC 滤波电路 (b)CLC 滤波电路 (c)
5、CRC 滤波电路LC、CLC型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRC型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。3 直流稳压电路直流稳压电路+Ui+UoRLDZ+UZR+UR IoIZI工作原理：输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如Ui升高将引起UO=UZ随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo
6、发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到稳定。+UiIoR1RLRaR2RbR4R3RPUBE2V1V2UBE1+UoUZ+UF 1）取样环节。由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。2）基准电压。由稳压二极管DZ和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。3）比较放大环节。由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控
7、制调整管V1。4）调整环节。由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。当输入电压Ui或输出电流Io变化引起输出电压Uo增加时，取样电压UF相应增大，使V2管的基极电流IB2和集电极电流IC2随之增加，V2管的集电极电位UC2下降，因此Vl管的基极电流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo下降，使Uo保持基本稳定。UoUFIB2IC2UC2IB1UCE1Uo同理，当Ui或Io变化使Uo降低时，调整过程相反，UCE1将减小使Uo保持基本不变。从上述调整过程可以
8、看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。如UZ=6V，R1=R2=RP=100，则Ra+Rb=R1+R2+RP=300，Rb最大为200，最小为100。由此可知输出电压Uo在918V范围内连续可调。其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成运算放大器而不是晶体管。集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路，因而具有体积小、使用方便、工作可靠等特点。集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是3端式串联型集成稳压器。3端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端3个接线端子。如W78和W79系列
9、稳压器。W78系列输出正电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多种，若要获得负输出电压选W79系列即可。例如W7805输出+5 V电压，W7905则输出5 V电压。这类端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达1.52.2A，最高输入电压为35V，最小输入、输出电压差为23V，输出电压变化率为0.10.2。1）基本电路2）提高输出电压的电路输出电压Uo=U+UZ3）扩大输出电流的电路图中 I3为稳压器公共端电流，其值很小，可以忽略不计，所以21II，则可得：RUIIIIIIIIIBE2R12B2C2o)1()(式中为三极管的电流放大系数。设10，3.0BEUV，
10、5.0R，12IA，则可计算出5oIA，可见 Io比 I2扩大了。电阻 R 的作用是使功率管在输出电流较大时才能导通。4）能同时输出正、负电压的电路1）效率高。2）体积小、重量轻。3）对电网电压的要求不高。4）调整管的控制电路比较复杂。5）输出电压中纹波和噪声成分较大。按控制的方式分，有脉冲宽度调制型（PWM）、脉冲频率调制型（PFM）和混合调制型3种。按是否使用工频变压器来分，有低压开关稳压电路和高压开关稳压电路两种。按激励的方式分，有自激式和他激式；按所用开关调整管的种类分，有双极型三极管、MOS场效应管和可控硅开关电路等。开关调整管滤波电路采样电路脉冲调制比较放大基准电压+Ui+Uo开关
11、调整管滤波电路采样电路脉宽调制比较放大基准电压+Ui +振荡器C+R1R2+UoRLLVDuBuAAutURuEiEVuF当utuA时，比较器输出高电平，uB=+UOM当utuA时，比较器输出低电平，uB=UOM故调整管V的基极电压uB成为高、低电平交替的脉冲波形。uB为高电平时，调整管饱和导电，此时发射极电流iE流过电感和负载电阻，一方面向负载提供输出电压，同时将能量储存在电感的磁场中。由于三极管V饱和导通，因此其发射极电位uE为：uE=UiUCES上式中Ui为直流输入电压，UCES为三极管的饱和管压降。uE的极性为上正下负，故二极管VD被反向偏置，不能导通，此时二极管不起作用。当uB为低电平时，调整管截止，。但电感具有维持流过电流不变的特性，此时将储存的能量释放出来，在电感上产生的反电势使电流通过负载和二极管继续流通，因此，二极管VD称为续流二极管。此时调整管发射极的电位uE为：uE=UD式中UD为二极管的正向导通电压。可见调整管处于开关工作状态，它的发射极电位uE也是高、低电平交替的脉冲波形。但是，经过LC滤波电路以后，在负载上可以得到比较平滑的输出电压uo。t0uAutt0uB0uEttuoUo0+UOMUOMT1TT2UiUCESUD
