直流穩(wěn)壓電源(內(nèi) 容包括：?jiǎn)蜗嗾鳛V波電路線性集成穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)集成穩(wěn)壓電源)

1、直流穩(wěn)壓電源1 單相整流濾波電路2 線性集成穩(wěn)壓器3 開(kāi)關(guān)集成穩(wěn)壓電源引言幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源，通常都是由交流電網(wǎng)供電，因此需要把交流電變成穩(wěn)定的直流電。直流穩(wěn)壓電源就是把交流電經(jīng)過(guò)整流變成脈動(dòng)的直流電，然后通過(guò)濾波穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電的儀器。它由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路3部分組成。 整流電路 整流電路的目的是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動(dòng)電壓。這種單方向的脈動(dòng)電壓有很大的脈動(dòng)成分。濾波電路 濾波電路的功能是將整流后的單向脈動(dòng)電壓中的脈動(dòng)成分盡可能地濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。它由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。 穩(wěn)壓

2、電路穩(wěn)壓電路的功能是采取一些措施，當(dāng)市電電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，使輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動(dòng)電壓合適的交流電壓 平滑直流電壓 穩(wěn)定直流電壓組成框圖1.單相整流濾波電路整流電路的作用是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)電壓。整流電路中基本上都包含了電源變壓器，一方面是“變壓”（大多情況下是進(jìn)行“降壓”，即將220V降為較低的交流電壓）；另一方面是“隔離”，把電子設(shè)備與電網(wǎng)隔開(kāi)。在小功率直流電源中，經(jīng)常采用單相半波和單相橋式整流電路。1.1 單相整流電路一、半波整流電路RL220V+ uu2iD+ uD帶有純阻負(fù)載的

3、單相半波整流電路如圖所示，這是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由變壓器Tr、整流二極管V及負(fù)載RL三部分組成。變壓器Tr將220V交流電壓變換為整流電路所要求的交流低壓；二極管V具有正向?qū)?、反向截止的開(kāi)關(guān)作用，所以將交流電變成了脈動(dòng)的直流電，稱為整流二極管；負(fù)載RL將電能轉(zhuǎn)換成其他能量。RL220V+ uu2iD+ uDu2 0 時(shí):設(shè)二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降， uo=u2u2 IDO =ULO/RL=0.45 U2/RL（2）D管的最大反向工作電壓UR必須 大于二極管實(shí)際所承受的最大反 向峰值電壓URM，即 UR URM =2SQR(2)U2二極管的選擇：輸出電壓波動(dòng)小，變壓需中心抽頭，繞制

4、復(fù)雜，成本高，笨重。v1v2voD1Trv2D2v2vo00tt234電路特點(diǎn)： 從前面的分析可知，無(wú)論何種整流電路，它們的輸出電壓都含有較大的脈動(dòng)成分。為了減少脈動(dòng)，就需要采取一定的措施，即濾波。濾波的作用是一方面盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成分，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。1.2 濾波電路一、電容濾波1. 電路和工作原理在整流電路中， 把一個(gè)大電容C并接在負(fù)載電阻兩端就構(gòu)成了電容濾波電路， 其電路和工作波形如圖所示。電容充電電容放電RLV1V4V3V2ioC + uo= uc +uV導(dǎo)通時(shí)給C 充電 V截止時(shí)C 向RL放電濾波后uo 的波形變得平緩,平均

5、值提高。RL接入（且RLC較大）時(shí) (忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot無(wú)濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形u2上升, u2大于電容上的電壓uc,u2對(duì)電容充電，uo= uc u2, ,u2下降， u2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過(guò)RL放電， uc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RL Cu2tuot只有整流電路輸出電壓大于uc時(shí)，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。二極管中的電流 經(jīng)上述分析可知， 由于在二極管截止期間電容向負(fù)載電阻緩慢放電， 使得輸出電壓的脈動(dòng)減小， 結(jié)果平滑了許多。 輸出電壓平均值也得到了提高。 顯然RLC的值越大， 濾波效果越好， 當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)（

6、RL=）,為了取得良好的濾波效果， 一般取式中， T為交流電源的周期。 此時(shí)的輸出電壓平均值為 Uo1.2 U2例 1.1 單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f = 50 Hz,負(fù)載電阻RL = 40 ,要求直流輸出電壓UO = 20V, 選擇整流二極管及濾波電容。 解:選變壓器選二極管應(yīng)滿足:IF (2 3) ID可選: 2CZ55C(IF = 1 A， URM = 100 V)或1 A、100 V 整流橋電流平均值:承受最高反壓：2. 選濾波電容可選： 1000 F, 耐壓50 V 的電解電容二、其他形式濾波1. 電感濾波RLL+u2整流后的輸出電壓：直流分量被電感L 短路交流分量主要降在

7、L 上電感越大，濾波效果越好2. 型濾波L C1RL+u2 C2C1、C2對(duì)交流容抗小L 對(duì)交流感抗很大負(fù)載電流小時(shí)L8+Uo+UIRLV1+UCE 2 線性集成穩(wěn)壓器并聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)整管與負(fù)載并聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)2.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理+UI取樣電路調(diào)整管比較放大電路基準(zhǔn)電壓UZUF一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理 穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)：UCE的自動(dòng)調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP2.2 三端固定集成穩(wěn)壓器CW7800系列(正電源)CW7900系列(負(fù)電源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V一、78、79系列的型號(hào)命名輸出電流

8、78L / 79L 輸出電流100 mA78M / 9M 輸出電流500 mA78 / 79 輸出電流1.5 A輸出電壓例如:CW7805 輸出5 V，最大電流1.5 ACW78M05 輸出5 V，最大電流0.5 ACW78L05 輸出5 V，最大電流0.1 A封裝CW78051 2 3UIUOGNDCW79051 2 3UIUOGND符號(hào)CW7800+213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝312二、CW7800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)+UI取樣電路調(diào)整電路保護(hù)電路基準(zhǔn)電壓比較放大啟動(dòng)電路+UO基本應(yīng)用電路Uo = 12VW7812123C2+UiC1C30.33 F0.1 F1

9、00 FRL防止輸入端短路時(shí)C3反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng),消除高頻噪聲提高輸出電壓電路W78132 Ci C2+UO+UI +U R1R2IQI1I2靜態(tài)電流5 8 mA要求輸出電壓 UO U 輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓電路W78 C1 C2+UI + U +UOR1R2R3R48(虛短)可產(chǎn)生小于U 的輸出電壓UO輸出正、負(fù)電壓的電路24V24V220VW7815W79151323211000 F 220 F 0.33 F0.33 F0.1 F+15 V15 V+1000 F 0.1 F220 F 恒流源電路12+UI = 10VW78053+UORRLI

10、QIO0.1 F0.33 F10 2.3 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器一、典型產(chǎn)品型號(hào)命名CW117/217/317系列（正電源）CW137/237/337系列（負(fù)電源）工作溫度CW117(137) -55 150CCW217(237) -25 150CCW317(337) 0 125C基準(zhǔn)電壓1. 25 V輸出電流L型 輸出電流100 mAM型 輸出電流500 mA二、CW117內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整電路基準(zhǔn)電路誤差放大啟動(dòng)電路偏置電路保護(hù)電路IREFUIUOADJ123外形引腳CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A 基本應(yīng)用電路Uo CW317

11、123C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4IOIQII REF0.1 FV1V2V1防止輸入端短路時(shí)C4反向放電損壞穩(wěn)壓器V2防止輸出端短路時(shí)C2通過(guò)調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器UREF = 1.25 V使UREF很穩(wěn)定R1 = UREF/ IQ =125 靜態(tài)電流IQ(約10 mA)從輸出端流出, RL開(kāi)路時(shí)流過(guò)R1R2 = 0 2.2 k 時(shí)，120 I REF 50A2.2 k UO = 1.25 24 V0 30V連續(xù)可調(diào)電路Uo CW317123+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FVC2R3+3 k120 680 +32 V10 VA當(dāng)R2 = 0時(shí)，UO=

12、0VUA= 1.25 V3 開(kāi)關(guān)集成穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn):調(diào)整管管耗大電源效率低(40% 60%)改進(jìn)思路:使調(diào)整管截止(電流小) 飽和(管壓降小)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn):效率高 （80% 90%）體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn):電路復(fù)雜對(duì)電網(wǎng)要求不高對(duì)電子設(shè)備干擾較大輸出電壓含較大紋波一、 串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路3.1 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理調(diào)整管取樣電路開(kāi)關(guān)調(diào)整管控制組成框圖濾波+UI+UoRLV18A8C基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定的三角波誤差放大續(xù)流工作波形+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuA

13、uTuBiL=DUI 占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式 （PWM）+UI+UoRLV18A8C基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO穩(wěn)壓原理UIUOuFuA占空比UOD = 50 %當(dāng)uF = UREF ,uA = 0,UO為預(yù)定標(biāo)稱值二、 并聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路+UI+UoRLV1R1R2LC+UREFuFuBV2控制電路+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高電平iO低電平iLuBtofftonT 3.2 集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用類型單片脈寬調(diào)制式(外接開(kāi)關(guān)功率管)單片集成

14、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器CW1524CW4960/4962一、CW1524/2524/3524（區(qū)別在于溫度范圍）組成：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出功率管(2)、過(guò)熱保護(hù)最大輸入電壓：40 V最高工作頻率：100 kHz每路輸出電流：100 mA內(nèi)部基準(zhǔn)電壓：5 V(承受50 mA電流)取樣電壓基準(zhǔn)電壓輸出方波定時(shí)電容定時(shí)電阻關(guān)閉,控制脈寬接擴(kuò)流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步1 234 5678161514131211109IN+INUINUREF (+ 5 V)EBCBCAEARTCTGND限流+限流斷路補(bǔ)償CW1524系列引腳排列外接復(fù)合管擴(kuò)流1 234 567816151

15、4131211109。+R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15 k3 k5 k5 k5 k2 k50k180 68 0.1 UIUOR00.1F0.02F0.01 F 500 F(28 V)CW1524L0.9 mH產(chǎn)生振蕩f0 = 1.15 / R5C2 = 19.2 kHz+ 5V2.5 V2.5 V+ 5 V限流取樣電阻(1 A)防止寄生振蕩二、CW4960/4962組成：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器 開(kāi)關(guān)功率管(內(nèi)接)、軟啟動(dòng)電路、 過(guò)流限制、過(guò)熱保護(hù)功能：慢起動(dòng)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù) 占空比可調(diào)（0 100 %）最大輸入電壓：50 V輸出電壓：5.1 40 V連續(xù)可調(diào)最高工作頻率：100 kHz額定輸出電流：CW4960 2.5 A (過(guò)流保護(hù) 3.0 4.5 A)CW4960 1.5 A (過(guò)流保護(hù) 2.5 3.5 A)小散熱片不用散熱片CW4960/4962系列引腳圖1 2 3 4 5 6 7CW4960IN反饋補(bǔ)償GNDRT/CT軟啟動(dòng)輸出1 234 5678161514131211109NC輸出NC補(bǔ)償NCGNDGNDNC輸入NC軟啟動(dòng)RT/CTGNDGN