第九章直流穩(wěn)壓電源

1、NoImageNoImage直流穩(wěn)壓電源第九章9.1直流電源的組成及各部分作用直流電源的組成及各部分作用9.2整流電路整流電路9.3濾波電路濾波電路9.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路9.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路9.6開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路本章重點(diǎn)和考點(diǎn)：本章重點(diǎn)和考點(diǎn)：1.重點(diǎn)掌握整流、濾波和穩(wěn)壓的流程及參數(shù)的計(jì)算重點(diǎn)掌握整流、濾波和穩(wěn)壓的流程及參數(shù)的計(jì)算 。2.掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理及集成穩(wěn)壓器的使用。掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理及集成穩(wěn)壓器的使用。9.1直流電源概述直流電源概述直流穩(wěn)壓電源的方框圖直流穩(wěn)壓電源的方框圖電網(wǎng)電網(wǎng)電壓電壓電源電源變壓器變壓器整流整流電路電路濾波濾波

2、電路電路穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路負(fù)負(fù)載載9.1.1直流電源的組成直流電源的組成 直流穩(wěn)壓電源由直流穩(wěn)壓電源由變壓器變壓器、整流電路整流電路、濾波電路濾波電路和和穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路四部分構(gòu)成。四部分構(gòu)成。功能：功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適 的直流電壓。的直流電壓。電源變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流變?yōu)楹线m的交流 電壓電壓u2。 整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓uR。濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓uR轉(zhuǎn)變?yōu)檩^平滑的直流轉(zhuǎn)變?yōu)檩^平滑的直流電壓電壓uF。穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路: 清除

3、電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸保持輸出直流電壓出直流電壓U0的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。二二. . 功能功能9.1.2 直流穩(wěn)壓電源種類和特點(diǎn)直流穩(wěn)壓電源種類和特點(diǎn)線性穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電源調(diào)整元件串聯(lián)在負(fù)載回路，工作在線性放大區(qū)。調(diào)整元件串聯(lián)在負(fù)載回路，工作在線性放大區(qū)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡單，穩(wěn)壓性能好，紋波小，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。：電路簡單，穩(wěn)壓性能好，紋波小，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率低，且體積大，份量重，需要龐大的散熱裝置，：轉(zhuǎn)換效率低，且體積大，份量重，需要龐大的散熱裝置，開關(guān)型穩(wěn)壓電源開關(guān)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整器件工作在開關(guān)狀態(tài)，的調(diào)整器件工作在開關(guān)狀態(tài)， 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：開

4、關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)是效率高，體積較小，重量輕：開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)是效率高，體積較小，重量輕 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性能較差，電路也較復(fù)雜，成本較高。動(dòng)態(tài)性能較差，電路也較復(fù)雜，成本較高。1. 輸入電壓及其變化范圍輸入電壓及其變化范圍2. 輸出電壓及其可調(diào)范圍輸出電壓及其可調(diào)范圍3. 額定輸出電流及過流保護(hù)電流額定輸出電流及過流保護(hù)電流1. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) Sr00/ TIIIOOrOUUUUS9.1.2 直流穩(wěn)壓電源主要性能指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源主要性能指標(biāo)輸出電壓的相對(duì)變化量輸出電壓的相對(duì)變化量U OU O 與與輸入電壓相對(duì)變化量輸入電壓相對(duì)變化量UIUI之比之比 它表明穩(wěn)壓電路對(duì)輸入電壓波它表明穩(wěn)

5、壓電路對(duì)輸入電壓波動(dòng)的抑制能力，動(dòng)的抑制能力，SU越小越好越小越好 。00/ TIIOOrOUUUS或定義為：或定義為：負(fù)載電流和溫度不變，輸入電壓變化負(fù)載電流和溫度不變，輸入電壓變化 10%時(shí)輸出電壓的變化量。時(shí)輸出電壓的變化量。 當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電流從當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電流從0變化到最大變化到最大 時(shí)時(shí)輸出電壓的相對(duì)輸出電壓的相對(duì)變化量。變化量。 當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電壓變化量與負(fù)載電流當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電壓變化量與負(fù)載電流變化量之比。變化量之比。00 TUOOoIIUR00TT/ IOUIOOUUS 當(dāng)輸入電壓和負(fù)載電流不變，溫度變化所引起的輸出電當(dāng)輸入電

6、壓和負(fù)載電流不變，溫度變化所引起的輸出電壓相對(duì)變化量與溫度壓相對(duì)變化量與溫度變化量之比。變化量之比。紋波電壓：紋波電壓：疊加在直流輸出電壓上的交流電壓，疊加在直流輸出電壓上的交流電壓， 通常用有效值或峰值表示。通常用有效值或峰值表示。其大小與負(fù)載電流有關(guān)，應(yīng)在額定輸出電流下測。其大小與負(fù)載電流有關(guān)，應(yīng)在額定輸出電流下測。紋波抑制比紋波抑制比 SR ：輸入紋波電壓峰值與輸出紋波電壓峰值輸入紋波電壓峰值與輸出紋波電壓峰值 之比的分貝值。之比的分貝值。UUSOPIPRlg20 將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。 半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。半波、全波、

7、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?.2整流電路整流電路t uDO u 負(fù)半周，負(fù)半周，Va00, , D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止；截止；輸出輸出uo o為全波整流波形。為全波整流波形。當(dāng)當(dāng)u20, D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止。截止。) d( sin2212ttUU 0.9oULLRURUI9 . 0oo D2oL10.452UIIRDRM22 2UUo79. 0 d) sin(2122mIttIIuD2uD4 uouD t tRLuiouo1234ab+ + ut

8、 U2U2U2 uD2uD4RLuiouo1234ab+ + u 正半周，正半周，VaVb，二極，二極管管 1、3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，2、4 截止截止 。uouD t tuD1uD3 ut U2U2U2 UU2DRM o11. 1 d) sin(212mIttII) d( sin2212ttUU 0.9oULLRURUI9 . 0oo D2oL10.452UIIR脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù) 整流電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)整流電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S定義為輸出電壓基波定義為輸出電壓基波的最大值的最大值UO1M與其平均值與其平均值UO(AV)之比，即之比，即UUSO(AV)O1MUU2O(AV)9 . 0因此脈動(dòng)系數(shù)

9、為因此脈動(dòng)系數(shù)為即橋式整流電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為即橋式整流電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為67%。 UU2O1M32467. 02232422O(AV)O1m UUUUS單相整流電路的主要參數(shù)單相整流電路的主要參數(shù) 主要參數(shù)主要參數(shù)電路形式電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/ IO（AV）URM / U2半波整流半波整流0.45157%100%1.41全波整流全波整流0.9067%50%2.83橋式整流橋式整流0.9067%50%1.41 (1) 輸出直流電壓高；輸出直流電壓高； (2) 脈動(dòng)較??；脈動(dòng)較??； (3) 二極管承受的最大反向電壓較低；二極管承受的最大反向電壓較低； (4) 電源變

10、壓器得到充分利用。電源變壓器得到充分利用。 目前，半導(dǎo)體器件廠已將整流二極目前，半導(dǎo)體器件廠已將整流二極管封裝在一起，制成單相及三相整流管封裝在一起，制成單相及三相整流橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引線。減少接線，提高了可靠出直流引線。減少接線，提高了可靠性，使用起來非常方便。性，使用起來非常方便。單相橋式全波整流單相橋式全波整流 與與 單相全波整流單相全波整流單相橋式單相橋式全波整流全波整流單相全波單相全波整流整流變變壓器壓器二極管反二極管反向電壓向電壓輸出電輸出電壓波形壓波形整流元整流元件數(shù)量件數(shù)量二極管平二極管平均電流均電流輸出電壓輸出電壓平均值平

11、均值無中心無中心抽頭抽頭4全波全波有中心有中心抽頭抽頭222U22 2UO12IO12I20.9U20.9U全波全波？實(shí)際中單相橋式整流應(yīng)用較多。實(shí)際中單相橋式整流應(yīng)用較多。4. 簡化畫法簡化畫法+uo RLio+u2 5. 整流橋整流橋把四只二極管封裝把四只二極管封裝在一起稱為整流橋在一起稱為整流橋 單相橋式整流電路中的整流電橋可由四單相橋式整流電路中的整流電橋可由四個(gè)整流二極管組成，也可直接用集成的個(gè)整流二極管組成，也可直接用集成的代替。代替。 把四只二極管封裝在一起稱為整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋單向橋式整流電路單向橋式整流電路單向橋式整流電路的習(xí)慣畫法單向橋式整流電路的習(xí)慣畫

12、法單向橋式整流電路的組成單向橋式整流電路的組成單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為 220V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 50 ，負(fù)載電壓，負(fù)載電壓Uo=100V，試求，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。變壓器的變比和容量，并選擇二極管。V 1119 . 01009 . 0o UUV 17212222DRM UU 考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出副邊電壓一般應(yīng)高出 5%10%，即取，即取 U = 1.1 111 122 V81122220 .K 變變比比 I = 1.11 Io= 2

13、 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓 U 122 V A1D IV 172DRM U 可選用二極管可選用二極管2CZ55E，其最大整流電流為，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為反向工作峰值電壓為300V。 A122121oD II A250110Loo RUIuo+_u+_RLD2D4 D1D3當(dāng)當(dāng)D2或或D4斷開后斷開后 電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和和D3導(dǎo)通，導(dǎo)通，負(fù)載中有電流負(fù)載中有電流過，負(fù)載電壓過，負(fù)載電壓uo o= =u；負(fù)半周時(shí)，；負(fù)半周時(shí)，D1和

14、和D3截截止，負(fù)載中無電流通止，負(fù)載中無電流通過，負(fù)載兩端無電壓，過，負(fù)載兩端無電壓， uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oo 則正半周時(shí)，二極管則正半周時(shí)，二極管D1、D4或或D2、D3導(dǎo)通，電流導(dǎo)通，電流經(jīng)經(jīng)D1、D4或或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及此變壓器及D1、D4或或D2、D3將被燒壞。將被燒壞。 則正半周時(shí)，情況與則正半周時(shí)，情況與D2或或D4接反類似，電源及接反類似，電源及D1或或D3也將因電流過大而燒壞。也將因電流過大而燒壞。uo+_u+_RLD2D4 D1 D39.2.4倍壓整流電路倍壓整流電路1.二倍壓整流電路

15、二倍壓整流電路22UiD1iD222U負(fù)載上的電壓在理想情況下是變壓器副邊電壓的二倍負(fù)載上的電壓在理想情況下是變壓器副邊電壓的二倍222 UUO+_倍壓整流電路：倍壓整流電路：即用低電壓的交流電源和低耐壓的即用低電壓的交流電源和低耐壓的整流二極管獲得高于輸入電壓許多倍的輸出電壓。整流二極管獲得高于輸入電壓許多倍的輸出電壓。2.多倍壓整流電路多倍壓整流電路+- -+- -22U- -+ +u2+ 222U+ 222U+ 222U+ 222U+ 222U應(yīng)用：應(yīng)用：適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場合。適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場合。特點(diǎn)：特點(diǎn)：直流輸出電壓較高，但輸出特性很差。

16、直流輸出電壓較高，但輸出特性很差。 濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，并聯(lián)，或電感與負(fù)載或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。串聯(lián)。交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電壓RLLRLC9.3濾波電路濾波電路濾波濾波：將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷簩⒚}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?.3.1電容濾波電路電容濾波電路濾波電路濾波電路1.濾波電路濾波電路濾波電容容量較大，一般采濾波電容容量較大，一般采用電解電容器。用電解電容器。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。2.濾

17、波電路輸出電壓波形濾波電路輸出電壓波形D1D2D3D4u1O+_u2i+_uORLCi（ a）uOU22tuOtC 放 電C 充 電iDtt1t2t3（ b ）（ c）（ d ）RL未接入時(shí)未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接時(shí)刻接通電源通電源t1整流電路為整流電路為電容充電電容充電充電結(jié)束充電結(jié)束沒有電容沒有電容時(shí)的輸出時(shí)的輸出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc3.濾波原理濾波原理（電容器的充、放電）（電容器的充、放電）RL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) (忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot無濾波電容無濾波電容時(shí)的波

18、形時(shí)的波形加入濾波電容加入濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形充電充電放電放電au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuotu2上升，上升， u2大于電容大于電容上的電壓上的電壓uc，u2對(duì)電容充電，對(duì)電容充電，uo= uc u2時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) = (RL / Rint ) Cu2下降，下降， u2小于電容上的電壓。小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。二極管承受反向電壓而截止。電容電容C通過通過RL放電，放電， uc按指數(shù)按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RL C放電時(shí)間常數(shù)放電時(shí)間常數(shù) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)間常數(shù)充電時(shí)間常數(shù) ，濾波效果取決于放電濾波效果取決于放電 ，其值愈

19、大，濾波效果愈好。，其值愈大，濾波效果愈好。25)(3LTCR 一一般般取取(1) (1) 輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間與放電時(shí)間 常數(shù)常數(shù)RLC有關(guān)。有關(guān)。 近似估算?。航乒浪闳。?Uo = 1. 2 U ( 橋式、全波）橋式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 為了得到比較平直的輸出電壓為了得到比較平直的輸出電壓 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二極管整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短導(dǎo)通時(shí)間越短 iD 的峰值電流越大。的峰值電流越大。uoU2 tOiD tO輸出波形隨負(fù)載電阻輸出波形隨負(fù)載電阻 RL 或或 C 的變化而改變的變

20、化而改變, Uo 和和S 也隨之改變。也隨之改變。如如: RL 愈小愈小( IL 越大越大), Uo下降多下降多, S 增大。增大。結(jié)論：結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場合。較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場合。(3) 輸出特性輸出特性(外特性外特性)uo電容濾波電容濾波純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL 例例 1 有一有一單相橋式單相橋式電容濾波電容濾波整流電路，已知交流電整流電路，已知交流電源頻率源頻率 f = 50 Hz，負(fù)載電阻負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓 UO = 30 V

21、，選擇，選擇整流二極管整流二極管及及濾波電容器。濾波電容器。 解解 ( (1) )選擇選擇整流二極管整流二極管流過二極管的電流流過二極管的電流mA750.07520030212121LOOD RUII取取 UO = 1.2U， 所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為 uRLuo+CV251.2301.2O UU二極管所承受的最高反向電壓二極管所承受的最高反向電壓V352522DRM UU 因此可選用因此可選用 2CZ52B 型二極管，其型二極管，其最大整流電流最大整流電流為為100 mA，反向工作峰值電壓反向工作峰值電壓為為 50 V。( (2) )選擇濾波電容器選擇濾波

22、電容器所以所以取取25LTCR s0.0521/505L CR選用選用 C = 250 F ，耐壓為，耐壓為 50 V 的極性的極性電容器。電容器。F 250F 102502000.050.056L RC二、電容耐壓值二、電容耐壓值考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電容的耐壓值應(yīng)大于考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電容的耐壓值應(yīng)大于221 . 1U三、脈動(dòng)系數(shù)三、脈動(dòng)系數(shù) S 約為約為 10% 20%141O(AV)O1m CRUUSLu2tuot只有整流電路輸出電只有整流電路輸出電壓大于壓大于u uc c時(shí)，才有充時(shí)，才有充電電流。因此二極管電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。中的電流是脈沖波。二極管中的二極管中的電流電

23、流充電電流充電電流au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC四、整流二極管的導(dǎo)通角四、整流二極管的導(dǎo)通角二極管的導(dǎo)通角二極管的導(dǎo)通角 例例 9.1.1 單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率 f = 50 Hz，負(fù)載電阻負(fù)載電阻 RL = 40 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓 UO = 20 V，選擇，選擇整流整流二極管二極管及及濾波電容。濾波電容。 解解 1. 選二極管選二極管V 172 . 1202 . 1O2 UU2RM2UU 選二極管應(yīng)滿足：選二極管應(yīng)滿足：IF (2 3) ID可選：可選：2CZ55C( (IF = 1 A，URM = 100 V

24、) )或或 1 A、100 V 整流橋整流橋電流平均值：電流平均值： A0.2540 20212121LOOD RUII承受最高反壓：承受最高反壓：V 2422RM UU2. 選濾波電容選濾波電容s 02. 05011 fTs 04. 024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C可選可選： 1 000 F，耐壓，耐壓 50 V 的電解電容。的電解電容。 在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L L 就構(gòu)成了電感就構(gòu)成了電感濾波電路。濾波電路。1、電感濾波電路結(jié)構(gòu)、電感濾波電路結(jié)構(gòu)2u1uTouLRL2、電感濾波原理、電感濾波原理 對(duì)直流分量對(duì)直流分量(f=

25、0): XL=0 , ,L相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路, ,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上。上。U0=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為： 對(duì)諧波分量對(duì)諧波分量: : f 越高越高, ,XL越大越大, ,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上。上。因因此此, ,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。3、電感濾波的特點(diǎn)、電感濾波的特點(diǎn) 整流管導(dǎo)電角較大整流管導(dǎo)電角較大, ,峰值電流很小峰值電流很小, ,輸出特性比較平坦輸出特性比較平坦, ,適用于低電壓大電流適用于低電壓大電流( (RL較小較小) )的場合。的場合

26、。 缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重, ,體積大體積大, ,易引起電磁干擾。易引起電磁干擾。L愈大，濾波效果愈好；適用于負(fù)載電流較大的場合。愈大，濾波效果愈好；適用于負(fù)載電流較大的場合。9.3.3其它形式的濾波電路其它形式的濾波電路一、電感濾波電路一、電感濾波電路 L愈大，濾波效果愈好；愈大，濾波效果愈好；適用于負(fù)載電流較大的場合。適用于負(fù)載電流較大的場合。二、二、 LC濾波電路濾波電路輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O(AV)O(AV)9 . 0 UUU 脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù) S ：SLCS 21 適用于各種場合。適用于各種場合。單相橋式電感濾波電路單相橋式電感濾波電路復(fù)式濾波電路復(fù)式濾波

27、電路(a)2O(AV)O(AV)9 . 0 UUU L uRLuo+C3應(yīng)用：應(yīng)用： 9.3.3其它形式的濾波電路其它形式的濾波電路二、二、LC- 型濾波型濾波電路電路LC- 型濾波型濾波電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。應(yīng)用：常用于負(fù)載電流較大或電源頻率較高的場合。應(yīng)用：常用于負(fù)載電流較大或電源頻率較高的場合。缺點(diǎn)：是電感體積大、笨重、成本高，缺點(diǎn)：是電感體積大、笨重、成本高，三、三、RC- 型濾波型濾波電路電路RC- 型濾波型濾波電路特點(diǎn)電路特點(diǎn) R愈大，愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但愈大，濾波效果

28、愈好。但R太大，將使直太大，將使直流壓降增加。流壓降增加。 主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場合。小的場合。9.3.4 有源濾波電路有源濾波電路u1+_u2+_RLCC12RuOuOOiRiBiT有源濾波電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：有源濾波電路可以大大地減小濾波電容容量有源濾波電路可以大大地減小濾波電容容量及直流損耗，同時(shí)又能提高濾波效果。及直流損耗，同時(shí)又能提高濾波效果。 應(yīng)用：應(yīng)用：它在小型電子設(shè)備中的應(yīng)用很普遍。它在小型電子設(shè)備中的應(yīng)用很普遍。 有源濾波電路：有源濾波電路：由工作于線性放大區(qū)的三極管由工作于線性放大區(qū)的三極管T 和和R、C2

29、等元件組成。等元件組成。9.3.5 各種濾波電路的比較各種濾波電路的比較各種濾波電路的性能比較各種濾波電路的性能比較序號(hào)序號(hào) 性能性能類型類型U O（AV）/U2適用場合適用場合整流管的整流管的沖擊電流沖擊電流和導(dǎo)通角和導(dǎo)通角外特性外特性1電容濾波電容濾波 1.2小電流小電流大大/小小軟軟2RC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大/小小更軟更軟3LC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大/小小軟軟4電感濾波電感濾波0.9大電流大電流小小/大大硬硬5LC 濾波濾波0.9適應(yīng)性較強(qiáng)適應(yīng)性較強(qiáng)小小/大大硬硬9.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：整流

30、濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：負(fù)載變化；負(fù)載變化；電網(wǎng)電壓波動(dòng)。電網(wǎng)電壓波動(dòng)。9.4.1硅穩(wěn)壓管的伏安特性硅穩(wěn)壓管的伏安特性 O硅穩(wěn)壓管的伏安特性硅穩(wěn)壓管的伏安特性IU在反向擊穿區(qū)，流在反向擊穿區(qū)，流過穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很過穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很大變化，兩端電壓基本大變化，兩端電壓基本不變。不變。穩(wěn)壓管的伏安特性穩(wěn)壓管的伏安特性在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只要使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)要使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)壓區(qū)，保證穩(wěn)壓管的電流：壓區(qū)，保證穩(wěn)壓管的電流：IZIDZIZM 輸出電壓輸出電壓UO就基本穩(wěn)定。就基本穩(wěn)定。UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 設(shè)

31、設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化UO 基本不變基本不變 IR (IRR) 基本不變基本不變 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流調(diào)壓限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路10.4.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz(1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 5) IOM(3) UI = (2 3) UO 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2、限流電阻R的選取在圖中，流過穩(wěn)壓管的電流IZ為當(dāng)輸入電壓為最大值UImax（即電網(wǎng)電壓最高）和負(fù)載電阻最大

32、值RLmax時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流IZ的值最大，它不應(yīng)超過穩(wěn)壓管允許的最大值IZmax，即從而可得限流電阻R為IZZZLLRUUUIIIRRImaxZZZZmaxLmaxUUUIIRRImaxZLmaxLmaxZmaxZUURRRIU 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2、限流電阻R的選取當(dāng)輸入電壓為最小值UImin（即電網(wǎng)電壓最低）和負(fù)載電阻最小值RLmin時(shí)，流過穩(wěn)壓管的電流IZ的值最小，它不應(yīng)低于穩(wěn)壓管允許的最小值IZmin，即限流電阻R為由此可得限流電阻R的選取范圍為IminZZZZminLminUUUIIRRIminZLminLminZminZUURRRIUImaxZIminZLmaxLminLmaxZm

33、axZLminZminZUUUURRRRIURIU 例例 有一有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，負(fù)載電阻負(fù)載電阻 RL 由開路變到由開路變到 3 k ，交流電壓經(jīng)，交流電壓經(jīng)整流濾波后得出整流濾波后得出 UI = 30 V。今要求輸出。今要求輸出直流電壓直流電壓 UO = 12 V，試選擇，試選擇穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 DZ。 解解 根據(jù)輸出電壓根據(jù)輸出電壓 UO = 12 V 的要求，負(fù)載電流最大值的要求，負(fù)載電流最大值mA4A1041031233LOOM RUI可選擇穩(wěn)壓管可選擇穩(wěn)壓管 2CW60，其穩(wěn)定電壓，其穩(wěn)定電壓 UZ =( (11.5 12.5) )V，其穩(wěn)定電流其穩(wěn)定電流 IZ = 5

34、 mA，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流 IZM = 19 mA。9.4.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)一、內(nèi)阻一、內(nèi)阻 Ro常常數(shù)數(shù) IOOoUIUR二、穩(wěn)壓系數(shù)二、穩(wěn)壓系數(shù) Sr常常數(shù)數(shù)常常數(shù)數(shù) LLOIIOIIOOr/RRUUUUUUUUS三、電壓調(diào)整率三、電壓調(diào)整率四、電流調(diào)整率四、電流調(diào)整率內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算1. 內(nèi)阻內(nèi)阻 RoZZIOo/rRrUUR 2. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) Sr當(dāng)當(dāng) rZ RL ， rZ ILmaxILminIZM ILmax+ IZ3.限流電阻限流電阻R的選擇的選擇（1）當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管）當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和

35、負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管IZ 的值最大，此時(shí)的值最大，此時(shí) IZ 不應(yīng)超過允許的最大值，即不應(yīng)超過允許的最大值，即ZmaxLminZImaxIIRUU 或：或：LminZmaxZImaxminIIUUR（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管）當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管IZ 的值最小，此時(shí)的值最小，此時(shí) IZ 不應(yīng)低于其允許的最小值，即不應(yīng)低于其允許的最小值，即ZminLmaxZIminIIRUU 或：或：LmaxZminZIminmaxIIUUR例例9.4.1在在9.4.1所示的電路中，已知所示的電路中，已知UI 15V，負(fù)載電流，負(fù)載電流為為1020mA；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓；穩(wěn)

36、壓管的穩(wěn)定電壓UZ6V，最小穩(wěn)定電流，最小穩(wěn)定電流IZ 5A，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流IZM40A動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻rZ15 。（1）求解）求解R的取值范圍；的取值范圍；解解：（：（1）LmaxZminZIminmaxIIUUR360 LminZmaxZImaxminIIUUR180 （2）14. 0OIZZrUUrRrSZZo/rRrR15 （3） 在允許范圍內(nèi)在允許范圍內(nèi)R的取值應(yīng)當(dāng)偏大些。的取值應(yīng)當(dāng)偏大些。（2）若）若R250 ，則穩(wěn)壓系數(shù)和輸出電阻各為多少？，則穩(wěn)壓系數(shù)和輸出電阻各為多少？（3）為使穩(wěn)壓性能好一些，）為使穩(wěn)壓性能好一些，R的值是大還是小些，為什么？的值是大還是小些，為什

37、么？單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用靈活用靈活, ,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端引出端,故稱之為故稱之為三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器。1. 分類分類三三端端穩(wěn)穩(wěn)壓壓器器輸出固定電壓輸出固定電壓輸出正電壓：輸出正電壓：78XX 輸出負(fù)電壓：輸出負(fù)電壓：79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)）W117、W217、W317。W78XX三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器 穩(wěn)定正電壓穩(wěn)定正電壓輸出電壓有七個(gè)等級(jí)：輸出電壓有七個(gè)等級(jí)：5V、6V、9V、12V、

38、15V、18V和和24V。如如W7805 ，輸出，輸出+5V；W7809 ，輸出，輸出+9V輸出電流有三個(gè)等級(jí)：輸出電流有三個(gè)等級(jí)：1.5A、0.5A（M）和）和0.1A（L）。）。如如W7805 ，輸出，輸出+5V；最大輸出電流為；最大輸出電流為1.5A；W78M05 ，輸出，輸出+5V；最大輸出電流為；最大輸出電流為0.5A；W78L05 ，輸出，輸出+5V；最大輸出電流為；最大輸出電流為0.1A。W79XX系列系列 穩(wěn)定負(fù)電壓穩(wěn)定負(fù)電壓2. 特點(diǎn)特點(diǎn)三端集成穩(wěn)壓器管腳排列三端集成穩(wěn)壓器管腳排列7878系列輸出系列輸出電壓電壓7979系列系列輸出輸出電壓電壓78055V78066V7808

39、8V78099V781010V781212V781515V781818V782424V79055V79066V79088V79099V791010V791212V791515V791818V792424V輸輸入入輸輸出出公公共共端端輸輸入入輸輸出出公公共共端端3. 外形及電路符號(hào)外形及電路符號(hào)W7800INOUTGNDW7900INOUTGND一、三端穩(wěn)壓器的外形及電路方框圖一、三端穩(wěn)壓器的外形及電路方框圖三端穩(wěn)壓器的外形和方框圖三端穩(wěn)壓器的外形和方框圖金屬封裝金屬封裝 塑料封裝塑料封裝不同封裝形式、正負(fù)電源管腳號(hào)不同。不同封裝形式、正負(fù)電源管腳號(hào)不同。圖圖(c)(d)為金屬封裝式為金屬封裝式

40、。9.6.1三端集成穩(wěn)壓器的組成三端集成穩(wěn)壓器的組成調(diào)整管調(diào)整管啟啟動(dòng)動(dòng)電電路路基基準(zhǔn)準(zhǔn)電電壓壓放大放大電路電路保護(hù)保護(hù)電路電路采采樣樣電電路路輸入端輸入端輸出端輸出端+ UOUI三端集成穩(wěn)壓器的組成三端集成穩(wěn)壓器的組成9.6.2三端集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)三端集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)參數(shù)名稱參數(shù)名稱符號(hào)符號(hào)單位單位參參 型號(hào)型號(hào) 數(shù)數(shù) 值值7805780678087812781578187824輸入電壓輸入電壓UIV10111419232733輸出電壓輸出電壓UOV56812151824電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率SU%/V0.00760.00860.010.0080.00660.010.011電流調(diào)整率電

41、流調(diào)整率SImV40434552525560最小壓差最小壓差UI UOV2222222輸出噪聲輸出噪聲UNV10101010101010輸出電阻輸出電阻Rom 17171818191920峰值電流峰值電流IOMA2.22.22.22.22.22.22.2輸出溫漂輸出溫漂STmV/ C1.01.01.21.51.82.4VD若輸出電壓較高，接一保護(hù)二極管若輸出電壓較高，接一保護(hù)二極管 VD，以保護(hù)集，以保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。三端集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路三端集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路9.6.3三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用23220V 24V+C 24V+CW781

42、5Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F3. 擴(kuò)大輸出電流擴(kuò)大輸出電流 VD 的作用：補(bǔ)償三極管的發(fā)射結(jié)電壓，使電路的作用：補(bǔ)償三極管的發(fā)射結(jié)電壓，使電路輸出電壓等于三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓。輸出電壓等于三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓。擴(kuò)大三端集成穩(wěn)壓器的輸出電流擴(kuò)大三端集成穩(wěn)壓器的輸出電流負(fù)載電流的最大值負(fù)載電流的最大值)I)(I(1IRmaxOmaxL4. 提高輸出電壓提高輸出電壓ZOOUUU O12O)1(URRU 5. 輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路O32132AURRRRRU 因因?yàn)闉镺AOUUU O21

43、3232132OO)1()1/(URRRRRRRRRUU 所所以以9.6.4 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器1.典型產(chǎn)品型號(hào)命名典型產(chǎn)品型號(hào)命名CW117/217/317系列系列( (正電源正電源) )CW137/237/337系列系列( (負(fù)電源負(fù)電源) )工作溫度工作溫度CW117( (137) ) - -55 150 CCW217( (237) ) - -25 150 CCW317( (337) ) 0 125 C基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓1.25 V輸出電流輸出電流L 型型 輸出電流輸出電流 100 mAM 型型 輸出電流輸出電流 500 mA2.CW117 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)調(diào)整電路基準(zhǔn)電路誤差放大啟動(dòng)電路偏置電路電路保