西北工大電子技術(shù)第19章直流穩(wěn)壓電源

1、1第第19 19 章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源2 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。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 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u3。 濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷髯優(yōu)槠交闹绷麟妷弘妷簎4。 穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: 清除電網(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,保持保持輸出電壓輸出電壓u0的

2、穩(wěn)定。的穩(wěn)定。3整流電路整流電路是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。常見(jiàn)的小功率整流電路，有單相半的電壓。常見(jiàn)的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式整流等。波、全波、橋式整流等。為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們把二極管當(dāng)作理為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。反向電阻為無(wú)窮大。19.1 19.1 整流電路整流電路419.1.1 19.1.1 單相半波整流電路單相半波整流電路u20:導(dǎo)通導(dǎo)通i0u1u2aTbDRLu0忽略二極管正向壓忽略二極管正向壓降：降： u0=u2t uit uoi

3、0=u0 /RL5u20 0 時(shí)時(shí)D D1 1,D,D3 3導(dǎo)通導(dǎo)通D D2 2,D,D4 4截止截止電流通路電流通路: :由由+ +經(jīng)經(jīng)D D1 1R RL LD D3 3- -u u2 20 0 時(shí)時(shí)D D2 2,D,D4 4導(dǎo)通導(dǎo)通D D1 1,D,D3 3截止截止電流通路電流通路: :由由- -經(jīng)經(jīng)D D2 2R RL LD D4 4+ +輸出是脈動(dòng)的直流電壓！輸出是脈動(dòng)的直流電壓！u2tt橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLu0+-11負(fù)載電壓負(fù)載電壓 U0的平均值的平均值: 209 .

4、 022t22ooUUdu21U負(fù)載上的負(fù)載上的(平均平均)電流電流:L2oR0.9UI L2oDRU0.45I21I2RMDU2U每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。流過(guò)每只整流每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。流過(guò)每只整流二極管的平均電流二極管的平均電流 ID是負(fù)載平均電流的一半。是負(fù)載平均電流的一半。二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：tuo(io )12220 V1212R2+Luuu2L1DD219.1.3 單向全波整流電路單向全波整流電路+變壓器副邊中變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的出兩個(gè)相等的電壓電壓u u2 2當(dāng)當(dāng)u2正半周時(shí)，正半周時(shí)， D1導(dǎo)通

5、，導(dǎo)通，D2截止。截止。當(dāng)當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，負(fù)半周時(shí)， D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止。截止。13全波整流電壓波形全波整流電壓波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2V22012122uuDD221+uLLR14uL 2 0 tIL= UL /RL =0.9 U2 / RL （2）輸出電流平均值）輸出電流平均值IL ：）（ tduULL 2021（1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值UL：）（ ttdsinU21022U9 . 0V22012122uuDD221+uLLRIL15uD 2 0 t（3）流過(guò)二極管的平均）流過(guò)二極管的平均電流：電流：ID = IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：）二

6、極管承受的最高反向電壓：V22012122uuDD221+uLLR2DRMU22U16幾種常見(jiàn)的硅整流橋幾種常見(jiàn)的硅整流橋+ A C -+-+ - u2uL+ 1719.2 濾波電路濾波電路濾波原理濾波原理:交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲(chǔ)能元件濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容電容兩端的電壓兩端的電壓(或或通過(guò)通過(guò)電感電感中的電流中的電流)不能突變的特性不能突變的特性, 將將電容電容與負(fù)載與負(fù)載RL并聯(lián)并聯(lián)(或?qū)⒒驅(qū)㈦姼须姼信c負(fù)載與負(fù)載RL串聯(lián)串聯(lián))，濾，濾掉整流電路輸出電壓中

7、的交流成份，保留其掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。18u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入時(shí)未接入時(shí)u2t設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接時(shí)刻接通電源通電源t1充電結(jié)束充電結(jié)束忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻u0t沒(méi)有電容時(shí)的輸沒(méi)有電容時(shí)的輸出波形出波形1. 電容濾波電容濾波19u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) u2tuot電容通過(guò)電容通過(guò)RL放電，放電，在整流電路電壓小在整流電路電壓小于電容電壓時(shí)，二于電容電壓時(shí)，二極管截止，整流電極管截止，整流電路不為電容

8、充電，路不為電容充電，uo會(huì)逐漸下降。會(huì)逐漸下降。20近似估算近似估算: UL=1.2U2(b) 流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大整流管導(dǎo)電時(shí)間越短整流管導(dǎo)電時(shí)間越短 iD的峰值電流越大的峰值電流越大電容濾波電路的特點(diǎn)：電容濾波電路的特點(diǎn)：(a) UL與與RLC的的 關(guān)系：關(guān)系：RLC 愈大愈大 C放電愈慢放電愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 較大較大一般?。阂话闳。?T:電源電壓的周期電源電壓的周期)2T)53(CRLu2tuc= uL21輸出波形隨負(fù)載電阻輸出波形隨負(fù)載電阻 RL 或或 C 的變化而改變的變化而改變, Uo 和和S 也隨之改變。也隨之改變。如如: RL

9、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(chǎng)合。較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。(c) 輸出特性輸出特性(外特性外特性)uo電容電容濾波濾波純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL22+4123LD+DLu4-R220V32DD1u21uL2. 電感濾波電路電感濾波電路電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 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。輸出電壓平均值輸出電壓平均值: UL=0.9U2諧波分量諧波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,電壓

10、大部分降在電感上。電壓大部分降在電感上。 因此，因此，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。直流分量直流分量: XL=0 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23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，峰值電流很小，輸出特整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場(chǎng)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。干擾。u2u1RLLuo243. 其它濾波電路其它濾波電路為進(jìn)一步改善濾波特性，采取多級(jí)濾波。為進(jìn)一步改善濾波特

11、性，采取多級(jí)濾波。LC濾波電路濾波電路+uo+-LCu-i+u+u-iC-oRC12RC型濾波電路型濾波電路2519.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電路的作用穩(wěn)壓電路的作用: :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有波紋的有波紋的直流電壓直流電壓穩(wěn)壓穩(wěn)壓直流直流電壓電壓2619.3.1 19.3.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。 由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。的電壓變化。iuUZIUIzminIzmax+UDziLRz-oU-+RU

12、IZILI27ZL+=IIIRiZO=UUUU(1) (1) 當(dāng)輸入電壓變化時(shí)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)UiUZUoUoURIIZIRU i+UDziLRz-oU-+RUIZILI28(2)(2)當(dāng)負(fù)載電壓變化時(shí)當(dāng)負(fù)載電壓變化時(shí)穩(wěn)壓過(guò)程：穩(wěn)壓過(guò)程： UoURUoIZI+UDziLRz-oU-+RUIZILI2919.3.4 19.3.4 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展,現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高可靠性高,使用使用靈活靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)

13、單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。壓器。本節(jié)主要介紹常用的本節(jié)主要介紹常用的W7800系列系列W7900系列系列三三端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。端集成穩(wěn)壓器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。該組件的外形如下圖，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普該組件的外形如下圖，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過(guò)熱保護(hù)通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過(guò)熱保護(hù)環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。301端端: 輸入端輸入端2端端: 公共端公共端3端端: 輸出端輸出端W7800系列穩(wěn)壓器系列穩(wěn)壓器1231端端: 公共端公共端2端端:

14、 輸入端輸入端3端端: 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)壓器系列穩(wěn)壓器12331分類分類:正穩(wěn)壓W78XX負(fù)穩(wěn)壓W79XX固定式可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號(hào)后型號(hào)后XX兩位數(shù)字兩位數(shù)字代表輸出電壓值代表輸出電壓值W78系列系列(輸出正電壓輸出正電壓) W79系列系列(輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓)輸出電壓額定電壓值有輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。32 一、輸出為固定電壓的電路一、輸出為固定電壓的電路應(yīng)用電路應(yīng)用電路輸出為固定正壓時(shí)的接法如圖所示輸出為固定正壓時(shí)的接法如圖所示。注意：注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！+_W7800系列穩(wěn)壓器系列穩(wěn)壓器 基本接線圖基本接線圖CoW78XXCIUI