第18章 直流穩(wěn)壓電源

1、2/543/54第第章直流穩(wěn)壓電源章直流穩(wěn)壓電源功能：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。4/54 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、橋式和倍壓整流半波、全波、橋式和倍壓整流; 單相和三相整流等。單相和三相整流等。 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。利用二極管的單向?qū)щ娦?。利用二極管的單向?qū)щ娦浴?下面下面重點(diǎn)分析半波和橋式整流、濾波電路。重點(diǎn)分析半波和橋式整流、濾波電路。5/54t uDOuOOt U2 6/54u tOt uDOuOOt U2

2、U2VauC時(shí)，二極管導(dǎo)通時(shí)，二極管導(dǎo)通, 電源在給負(fù)載電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)供電的同時(shí)也給電容充電，也給電容充電， uC 增加，增加，uO= uC 。 CC二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為 。UU22RM 23/54截止二極管上的最高反向電壓截止二極管上的最高反向電壓URM24/54 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 和放電時(shí)間常數(shù)和放電時(shí)間常數(shù) RLC有關(guān)。有關(guān)。 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25)(3LTCR 一般取一般取25/54例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源有一單相橋式整流濾波電路，已知交

3、流電源頻率頻率 f = 50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出，要求直流輸出電壓電壓UO=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。V 35V2522RM UU A075. 0A20030212121LOOD RUII解：解：25VV1.230 2 . 1O UUIOM =100mA URWM =50V 可選用二極管可選用二極管2CZ52B26/54取取 RLC = 5 T/2已知已知 RL = 50 s 05. 0s25015L CR2. 選擇濾波電容器選擇濾波電容器2505F10250F2000.05 05. 06L RC可選用可選用C =

4、250 F，耐壓為，耐壓為 50 V 的極性電容器。的極性電容器。解：解： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率頻率 f = 50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出，要求直流輸出電壓電壓UO=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。例：例：27/54 28/54 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，濾波器更好，但二極管的沖但二極管的沖擊電流較大。擊電流較大。 比比 形形 LC 濾波器的體積濾波器的體積小、成本低。小、成本低。 29/54交直流收擴(kuò)兩用機(jī)電源交直流收擴(kuò)兩用機(jī)電源 如圖電源輸出電壓如圖電源

5、輸出電壓為為24V, 電流為電流為1.8A。變。變壓器二次繞組壓器二次繞組N3 的電壓的電壓約為約為20V, C2起抑制高頻起抑制高頻干擾作用；二次繞組干擾作用；二次繞組N2的電壓為的電壓為 5.5V, 供照明供照明指示燈用。直流指示燈用。直流 24V電電池的極性可任意接入。池的極性可任意接入。30/5431/54UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 設(shè)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 IRIZ限流調(diào)壓限流調(diào)壓RDZ穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路32/54UO = UZ IR = IO

6、+ IZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR UIUZ33/54ZMOOIMmin IIRUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) UI = (2 3) UO(4) RIIUU OminZMOIM OMZOImin IIUU ZOMOIminIIRUU 34/54 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路中。電路中

7、。35/54調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓取樣取樣電路電路穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)：穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)： UCE 的自動(dòng)調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。的自動(dòng)調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。36/54若若UI增大時(shí)，自動(dòng)調(diào)整過(guò)程如下：增大時(shí)，自動(dòng)調(diào)整過(guò)程如下：UIUOVB2 UBE2IB2IC2UCE2 UO UCE1 IC1 IB1 UBE1 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路輸出電壓的大小具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路輸出電壓的大小,決定于電路的分壓比和基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)電位器決定于電路的分壓比和基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)電位器RP的滑的滑動(dòng)端即可改變輸出電壓。動(dòng)端即可改變輸出電壓。37/54調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓

8、采樣采樣電路電路 典型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)定精度不高典型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)定精度不高, 采用線性集成運(yùn)放作為比較放大器，以減小穩(wěn)壓電路采用線性集成運(yùn)放作為比較放大器，以減小穩(wěn)壓電路輸出電壓的溫漂和提高輸出電壓穩(wěn)定精度。輸出電壓的溫漂和提高輸出電壓穩(wěn)定精度。38/54 當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓UO 升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：O2121FURRRRUU ZUU )(FBZoUUAUu UO UF UB UO IC UCE 由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)

9、壓電路。電路。39/54Z211BO)(1URRRUU 40/54 單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用靈活靈活, ,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。 最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入、輸出和公共引最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值, 以以V為單位。為單位。輸出電流：輸出電流：78L / 79L 輸出電流輸出電流100 mA78M/ 79M 輸出電流輸出電流500 mA78/ 79 輸出電流輸出電流 1.5 A5V, 6V,

10、 9V, 12V, 15V, 18V, 24V等多種等多種輸出電壓輸出電壓：型號(hào)命名型號(hào)命名W78 (輸出正電壓輸出正電壓)系列系列 W79 (輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓)系列系列 (1)41/54W7800、W7900系列穩(wěn)壓器有系列穩(wěn)壓器有金屬封裝金屬封裝和和塑料封裝塑料封裝兩種兩種W78系列系列INOUTGND312IN 12 3OUTGND金屬封裝金屬封裝塑料封裝塑料封裝IN1 2 3 OUTGNDINOUTGND312金屬封裝金屬封裝塑料封裝塑料封裝W79系列系列外形封裝和引腳功能圖外形封裝和引腳功能圖 W7800+213_W790013_2符號(hào)符號(hào) 使用時(shí)必須注意引腳功能，不能接錯(cuò)，否則

11、電路將使用時(shí)必須注意引腳功能，不能接錯(cuò)，否則電路將不能正常工作，甚至損壞集成電路。不能正常工作，甚至損壞集成電路。 42/54 輸出電流超過(guò)輸出電流超過(guò) 1. 5 A(加散熱器加散熱器) 不需要外接元件不需要外接元件 內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù)內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù) 內(nèi)部有過(guò)流保護(hù)內(nèi)部有過(guò)流保護(hù) 調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) 輸出電壓容差為輸出電壓容差為 4% 三端集成穩(wěn)壓器因內(nèi)部有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)電路，三端集成穩(wěn)壓器因內(nèi)部有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)電路，因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。由于其具有體積小、因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。由于其具有體積小、使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。使用方便、價(jià)格低廉等

12、優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。 43/54 反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。0 0 IO %100oo TIU UUUS 反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載能力。能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%44/54輸出電壓輸出電壓 UO 最大輸入電壓最大輸入電壓 UIM 最大功耗最大功耗 PM OMOIMM)(IUUP 最大輸出電流最

13、大輸出電流 IOM 最小輸入、輸出電壓差最小輸入、輸出電壓差 (UI UO ) min 45/54輸出電流：輸出電流： L型型(0.1A)、M型型(0.5A)，未標(biāo)字母，未標(biāo)字母(1.5A) W117/217/317系列系列 (輸出正電壓輸出正電壓)W137/W237/W337系列系列(輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓)46/54輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。COW7805CiUI+_UO123 0.11 F+_1 F47/5448/54 49/54 UU URRU)1(12O 可見(jiàn)移動(dòng)電位器的滑動(dòng)端，改變電阻可見(jiàn)移動(dòng)電位器的滑動(dòng)端，改變電阻 R2 和和 R1的比值，

14、便可調(diào)節(jié)輸出電壓的比值，便可調(diào)節(jié)輸出電壓 UO 的大小。的大小。50/54)1(25. 112ORRU 51/54 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，功耗串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，功耗較大、效率較低。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源調(diào)整管工作在飽和較大、效率較低。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源調(diào)整管工作在飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài) (即開(kāi)關(guān)狀態(tài)即開(kāi)關(guān)狀態(tài))，與負(fù)載連接方式有串，與負(fù)載連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。聯(lián)和并聯(lián)兩種。 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源具有效率高、體積小、適用面廣、開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源具有效率高、體積小、適用面廣、可靠性高等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代電子設(shè)備向小型化發(fā)展的可靠性高等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代電子設(shè)備向小型化發(fā)展的方向

15、，因而被廣泛采用。相對(duì)于電子設(shè)備中的其他模方向，因而被廣泛采用。相對(duì)于電子設(shè)備中的其他模塊，開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源工作電壓較高，電流較大，故障塊，開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源工作電壓較高，電流較大，故障率高。率高。 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源種類很多開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源種類很多, 其基本工作原理相同其基本工作原理相同,均是市電整流濾波得到的。均是市電整流濾波得到的。52/54串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理電路串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理電路53/54 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源能獲得平穩(wěn)直流電壓輸出的關(guān)鍵在開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源能獲得平穩(wěn)直流電壓輸出的關(guān)鍵在于二極管于二極管 D 的續(xù)流和的續(xù)流和L 、C 的濾波作用。的濾波作用。 當(dāng)當(dāng)uB為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，T飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通, uE UI，二極管承受反相電壓二極管承受反相電壓截止截止, uI 經(jīng)經(jīng) LC濾波電濾波電路后向負(fù)載供電，并路后向負(fù)載供電，并向電容向電容C充電充電, 輸出電輸出電壓的波形基本平滑。壓的波形基本平滑。 當(dāng)當(dāng) uB為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，T 截止，電路與電源截止，電路與電源脫開(kāi)脫開(kāi), 電感電流電感電流 iL 不不變變, 流經(jīng)負(fù)載電阻流經(jīng)負(fù)載電阻 RL和續(xù)流二極管和續(xù)流二極管D，電，電容容 C 也