1、直流稳压电源直流稳压电源 第第1818章章第第1818章章 直流稳压电源直流稳压电源18.3 18.3 稳压稳压电路电路18.1 18.1 整流整流电路电路18.2 18.2 滤波滤波电路电路直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用改变电压值改变电压值通常为降压通常为降压交流变脉交流变脉动的直流动的直流减小脉动减小脉动1)1)负载变化输出电压负载变化输出电压基本不变；基本不变；2)2)电网电压变化输出电网电压变化输出电压基本不变。电压基本不变。直流电源是能量转换电路，将直流电源是能量转换电路，将220V（或或380V）50Hz的交流电转换为直流电。的交流电转换为直流电。半波整流
2、半波整流全波整流全波整流 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动压波动1010，且负载有一定的变化范围。，且负载有一定的变化范围。18.1 整流电路整流电路-单相整流电路单相整流电路整流电路要研究的问题：整流电路要研究的问题：1.电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析2.输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压3.整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压高反向工
3、作电压 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为内阻为0。整流二极管的伏安特性：整流二极管的伏安特性：实际特性实际特性理想化特性理想化特性正向导通电压为正向导通电压为0，正向电阻为正向电阻为0。1.1.单相半波整流电路单相半波整流电路1 1）电路）电路u1u2TrDRLu0Tr：整流变压器整流变压器1122UNNU D：理想二极管理想二极管UD 0，D导通；导通；UD=0，I取决于外电路；取决于外电路；UD 0，D截止；截止；I=0，UD（负值）取决于负值）取决于外电路。外电路。RL：负载电阻负载电阻u1，u2：正弦波正弦波u20时
4、，二极管导通，时，二极管导通，2 2）工作原理）工作原理u20，D1，D3通，通，D2，D4止；止；u2 uo，D1、D3通通，C充电充电 C放电放电，指数规律，指数规律，快快！u2 uo，D1、D3仍导通仍导通uo正弦规律正弦规律uo仍为正弦规律仍为正弦规律 t2t1C放电，指数规律放电，指数规律慢慢！uc u2，D1、D3截止，截止，uo指数规律指数规律有电容时的有电容时的输出波形输出波形 t1/2u2正弦规律，正弦规律，慢慢！u1u2u1abD4D2D1D3RLu0Cu2tu0t有电容时的有电容时的输出波形输出波形半波整流电容滤波时半波整流电容滤波时没有电容时没有电容时的输出波形的输出波
5、形u0tu2tu2 uo时充电，在时充电，在u2 uo时放电。时放电。桥式整桥式整流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流电容滤波时，每个周期充、放电一次；电容滤波时，每个周期充、放电一次；输出电压的平滑程度和平均值与电容的放输出电压的平滑程度和平均值与电容的放电时间常数电时间常数RLC有关。有关。RLC越小，输出电越小，输出电压越低，输出电压中含纹波成分越大。压越低，输出电压中含纹波成分越大。RLC大大RLC小小UOUO若空载（若空载（RL开路），输出波形如何？开路），输出波形如何？3 3）滤波电容的选择与输出电压的估算）滤波电容的选择与输出电
6、压的估算 C容量选择：容量选择：2)53(TCRL T：交流电压：交流电压的周期的周期 C耐压选择：耐压选择：C耐压耐压oU2 输出电压的估算：输出电压的估算：半波整流电容滤波半波整流电容滤波:桥式整流电容滤波桥式整流电容滤波:202.1 UU 20UU RLC愈大愈大电容器放电愈慢电容器放电愈慢U0(平均值平均值)愈大。愈大。4 4）电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点 电路简单，波形平滑；电路简单，波形平滑；输出电压平均值提高大；输出电压平均值提高大；整整流二极管导通时间短，峰值电流大；流二极管导通时间短，峰值电流大；u0t整流电路的整流电路的输出电流输出电流 输出特性（外特性）较差；输出
7、特性（外特性）较差；输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻RL或或C的变化而改变的变化而改变,U0也随也随之改变。如之改变。如:RL愈小愈小(I0越大越大),),U0下降多。下降多。电容滤波电路适用于输出电压较高电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电负载电流较小且负载变动不大的场合。流较小且负载变动不大的场合。输出特性输出特性(外特性外特性):):uO电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20IO负载开路负载开路时的输出时的输出电压电压2.2.电感滤波电路电感滤波电路在桥式整流电路与负载间在桥式整流电路与负载间串入一电感串入一电感L，就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。u
8、2u1RLLu01 1）电路）电路 对直流分量对直流分量(f=0)：XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分电压大部分降在降在RL上。对谐波分量：上。对谐波分量：f 越高越高,XL越大越大,电压大部分电压大部分降在降在XL上。上。因此因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。2 2）滤波原理）滤波原理u2u1RLLu0 整流输出的脉动电压中既含直流分量整流输出的脉动电压中既含直流分量(f=0)，也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。209.0 UU 3 3）电感滤波的特点电感滤波的特点:整流管导电角较大整流管导电角较大,峰
9、值电流很小峰值电流很小,输出特性比输出特性比 较平坦较平坦,适用于低电压大电流适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合的场合。电感铁芯笨重电感铁芯笨重,体积大体积大,易引起电磁干扰。易引起电磁干扰。若在电感滤波器后再加一电容滤波，若在电感滤波器后再加一电容滤波，则构成了则构成了LC滤波器，滤波效果更好。滤波器，滤波效果更好。LC滤波器滤波器电路结构电路结构u2u1RLLu0CLC滤波电路滤波电路其滤波原理及应用场其滤波原理及应用场合与电感滤波相似合与电感滤波相似 1）LC 型型滤波器滤波器LC 型型滤波电路滤波电路电路电路同电感滤波电路。同电感滤波电路。3.3.型型滤波电路滤波电路滤波原理及应
10、用场合滤波原理及应用场合u2u1RLLu0C2C12）RC-滤波滤波RC-u0Ru2u1C1C2RL电路电路滤波原理滤波原理桥式整流电路输出的直流脉动电压经桥式整流电路输出的直流脉动电压经C1滤波后，仍含滤波后，仍含有一定的纹波成分，再经有一定的纹波成分，再经R和和C2使其中的交流分量较多使其中的交流分量较多地降在电阻两端（因为电容地降在电阻两端（因为电容C2的交流阻抗很小），而的交流阻抗很小），而较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。特点特点 电阻上有直流压降损失；电阻上有直流压降损失；适用于负载电流较小，又要求输出电压脉适用于负载电流较小，又要求输
11、出电压脉 动很小的场合。动很小的场合。滤波效果好，脉动分量小；滤波效果好，脉动分量小；讨论讨论 已知变压器副边电压有效值为已知变压器副边电压有效值为10V，电容足够大，电容足够大，判断下列情况下输出电压平均值判断下列情况下输出电压平均值UO（AV）？1.正常工作；正常工作；2.C开路；开路；3.RL开路；开路；4.D1和和C同时开路。同时开路。8.3 8.3 稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路（小功率）（小功率）稳压管稳稳压管稳压电路压电路集成稳集成稳压电路压电路电路简单，带负载电路简单，带负载能力差，一般只提能力差，一般只提供基准电压。供基准电压。电路简单，带负载电路简单，带负载能力较
12、强，作为电能力较强，作为电源使用。源使用。8.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路8.3.2 串联型稳压电路串联型稳压电路8.3.3 集成稳压器集成稳压器8.3 8.3 稳压电路稳压电路稳定电压稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压：稳压管的击穿电压稳定电流稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率最大耗散功率 PZM：允许的最大功率，：允许的最大功率，PZM=IZM UZ动态电阻动态电阻 rz：工作在稳压状态时，：工作在稳压状态时，rzU/I1.稳压管的伏安特性和主要参数稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性伏安特性符号符号8.3.1 稳压管稳压电路
13、稳压管稳压电路2.2.稳压管稳压电路稳压管稳压电路1 1）电路）电路稳压电路稳压电路 R：调整电阻调整电阻 DZ：稳压管与负载电阻稳压管与负载电阻RL并联并联ZOUU RIZOUUUU u2u1RLuOCVDZuZuIRuRLDRIIIZ 2 2）稳压原理）稳压原理当电源电压波动引起输出变化时，调整过程如下：当电源电压波动引起输出变化时，调整过程如下：电网电压电网电压 UI UO(UZ)IDZ IR UR UO RL+-uOR-DZCu2220V50HzABUI+IRIDZIO+稳压电路稳压电路当负载变化引起输出变化时，调整过程如下：当负载变化引起输出变化时，调整过程如下：RL UO(UZ)I
14、DZ IDZ-IL IRIR基本不变基本不变 UO基本不变基本不变 的变化。的变化来补偿利用也就基本不变。基本不变，则若LDOLDZZIIUUIIR的波动。上的电压变化补偿基本不变。利用，则若IOI URUUUR3）稳压管稳压电路的性能指标稳压管稳压电路的性能指标（1）输出电压）输出电压 UOUZ（2）输出电流输出电流 ILmax ILmin IZM IZ（3）输出电阻）输出电阻zzorRrR 简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。流变化范围较小的场合。4）特点特点5)电路参数的选择电路参数的选择(1).稳压电路输
15、入电压稳压电路输入电压UI的选择的选择 OIUU32(2).稳压管选择稳压管选择OZUU minmaxLLZZMIIII ZLZMIII maxiuOUZIZIZMRL+-uOR-DZCu2220V50HzABUI+IRIDZIO+稳压电路稳压电路电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。(3).限流电阻限流电阻R的选择的选择ZMDZIIIZ RUUIZIR LRZIII ZLZinIIRUU maxImmaxImmaxLZZinIIUUR minmax/LZLRUI iuOUZIZIZMZMLZaxIIRUU minImminImminL
16、ZMZaxIIUUR maxmin/LZLRUI RL+-uOR-UI+IRIDZIO电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。讨论：讨论：稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管、依次选择稳压管、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 已知输出电压为已知输出电压为6
17、V，负载电流为，负载电流为030mA。试求图示电试求图示电路的参数。路的参数。2.2.串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压器的基础集成稳压器的基础1 1）电路结构）电路结构UIUO调整调整取取样样比较放大比较放大基准基准UBUfUZUOUCEUIRLR1R2+RT串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。样电路和调整元件四部分组成。基准电压部分：基准电压部分：稳压管稳压电路；稳压管稳压电路；2 2）工作原理）工作原理ofURRRU212 取样部分：取样部分：R1，R2串联，取串联，取出输出电压的一部分；出输出电压的一部分；ZU比较放
18、大器比较放大器，运放组成差动，运放组成差动放大，放大放大，放大UZ，Uf 的差的差；调整调整部分：部分：T，与负载串联。与负载串联。)(0fZUBUUAU CEIoUUU R1：串联负反馈。串联负反馈。ZoURRU)1(21 改变改变UZ或电位器可调整或电位器可调整UO。稳压原理稳压原理U0UfUB=A（UZ -Uf）UCEU0当当UI增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使U0升高时升高时UBUfUZUORLUIR1R2+RTUCE集成稳压电源简介集成稳压电源简介3.3.集成稳压电源集成稳压电源将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上；将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上；体积小体积小,可靠
19、性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉；价格低廉；电路内部附有短路和过热保护环节；电路内部附有短路和过热保护环节；常用的常用的W7800和和W7900系列系列三端集成稳压三端集成稳压器（只有输入，输出和公共引出端）。器（只有输入，输出和公共引出端）。1 1端端:输入端输入端3 3端端:公共端公共端2 2端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1 1端端:公共端公共端3 3端端:输入端输入端2 2端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形分类分类:正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX固定式固定式可调式可调式三端集成三端集成稳压器稳压器型号后型号后XXXX两
20、位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值W78系列系列(输出输出正正电压电压)W79系列系列(输出输出负负电压电压)输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次七个档次。有有1.5A、0.5A和和0.1A三个电流档次三个电流档次。1 1）输出为固定正电压的电路）输出为固定正电压的电路应用电路应用电路COW7800CIUI+_+_UO1231F输入与输输入与输出端之间出端之间的电压不的电压不得低于得低于3V3V UI：整流：整流滤波后的直滤波后的直流电压；流电压；CI：用于抵消输入线较长时的电感效应，以防产生：用于抵消输入线较长时的电感效应
21、，以防产生自激振荡，改善纹波特性。自激振荡，改善纹波特性。(通常取通常取 0.33 F）CO：为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有：为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，改善负载的瞬态效应。较大的波动，改善负载的瞬态效应。(通常取通常取 1 1 F）COW7900CIUI+_+_UO3211F 2 2）输出为固定负电压的电路）输出为固定负电压的电路输入与输输入与输出端之间出端之间的电压不的电压不得低于得低于3V3V公共端是正！公共端是正！3 3）输出为正、负电压的电路）输出为正、负电压的电路W78XXCIUI+_UO123+_CIW79XX12COCO3UOCOW78XXCI
22、UI+_+_UO123UXXUZRDZUXX:为为W78XX固定输出电压固定输出电压UO=UXX+UZ4 4）提高输出电压的电路提高输出电压的电路5 5）扩大输出电流的电路扩大输出电流的电路I2 I1=IR+IB=-=-UBE/R+IC/COW7800UI+_+_UOCI123TI1IRIBICI3I2R一般一般I3很小，可忽略不计很小，可忽略不计则则：输出电流比不接三极管时的输出电流比不接三极管时的I2增大了增大了 IC。电阻电阻R的阻的阻值要使功率值要使功率管只能在输管只能在输出电流比较出电流比较大时才导通大时才导通6 6）输出电压可调式电路输出电压可调式电路W7805123C1COU1U
23、OR1R2 UO UO UO=UO+UO UO固定固定 UO可调可调UO可调可调第第1818章要求章要求理解直流稳压电源的组成和各部分的作用理解直流稳压电源的组成和各部分的作用电路，工作原理，输出电压电流波形，数值，电路，工作原理，输出电压电流波形，数值，会选择二极管。会选择二极管。2.2.滤波电路：滤波电路：电路，原理，特点，输出电压波形，大小，滤波电容的选择。电路，原理，特点，输出电压波形，大小，滤波电容的选择。3.3.稳压电路：稳压电路：（1 1）稳压管稳压电路：掌握稳压原理，选择电路参数）稳压管稳压电路：掌握稳压原理，选择电路参数 。（2 2）串联型稳压电路：理解原理，估算输出电压范围；）串联型稳压电路：理解原理，估算输出电压范围；1.1.整流电路：整流电路：（3 3）集成稳压电路：了解稳压原理，掌握使用方法。）集成稳压电路：了解稳压原理，掌握使用方法。END
