模擬電子線路-第9章-直流穩(wěn)壓電源

9.1小功率整流濾波電路

9.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路9.3串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電路9.4直流變換型電源9直流穩(wěn)壓電源

9.0引言2009.9.9星期三引言直流穩(wěn)壓電源的作用將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工作電源。組成各部分功能變壓器：整流：濾波：穩(wěn)壓：降壓濾除脈動交流變脈動直流進一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力2009.9.9星期三9.1

小功率整流濾波電路9.1.2

單相橋式整流電路9.1.3

濾波電路9.1.1

單相半波整流電路2009.9.9星期三整流電路的任務(wù)：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓。常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。為分析簡單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。2009.9.9星期三u2>0時，二極管導(dǎo)通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二極管正向壓降：

uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u2<0時，二極管截止,輸出電流為0。uo=09.1.1

單相半波整流電路2009.9.9星期三uo(2)輸出電壓平均值（Uo）：(1)輸出電壓波形：u1u2aTbDRLuoiL(4)二極管上承受的最高電壓：(3)二極管上的平均電流：ID=U0/RLU2為變壓器次級電壓的有效值2009.9.9星期三u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理：+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時，D2導(dǎo)通，D1截止。9.1.2

單相全波整流電路2009.9.9星期三工作原理u1u2aTbD1RLuoD2u2iL(4)

uo平均值Uo：Uo=0.9U2(1)輸出電壓波形：(2)二極管上承受的最高電壓：uo(3)二極管上的平均電流：2009.9.9星期三1.工作原理9.1.3

單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦?009.9.9星期三1.工作原理9.1.3單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦?009.9.9星期三9.1.3

單相橋式整流電路3.紋波系數(shù)2.VL和IL2009.9.9星期三4.平均整流電流5.最大反向電壓2009.9.9星期三整流電路的主要參數(shù)1.整流輸出電壓平均值（Uo）全波整流時，負(fù)載電壓Uo的平均值為:負(fù)載上的(平均)電流:一、整流輸出電壓的平均值與脈動系數(shù)整流輸出電壓的平均值Uo和輸出電壓的脈動系數(shù)S是衡量整流電路性能的兩個主要指標(biāo)。2009.9.9星期三

S定義：整流輸出電壓的基波峰值Uo1m與平均值Uo之比。2.脈動系數(shù)Ｓ用傅氏級數(shù)對全波整流的輸出uo

分解后可得:2009.9.9星期三平均電流(ID)與反向峰值電壓(URM)是選擇整流管的主要依據(jù)。例如：在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電流ID

是負(fù)載平均電流的一半。二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：二、平均電流與反向峰值電壓2009.9.9星期三幾種常見的硅整流橋外形：+AC-~+~-

~+-~2009.9.9星期三集成硅整流橋：u2uo+

–

~+~-

+–2009.9.9星期三濾波電路的結(jié)構(gòu)特點:

電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓原理：利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,濾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。9.1.4

濾波電路

2009.9.9星期三幾種濾波電路9.1.4

濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒L型）（c）型濾波電路2009.9.9星期三9.1.4

濾波電路

1.電容濾波電路u2t無濾波電容時的波形加入濾波電容時的波形uotRLC越小，輸出電壓越低。2009.9.9星期三9.1.4

濾波電路電容濾波的特點A.二極管的導(dǎo)電角<，流過二極管的瞬時電流很大。一般取(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=1.2U2。C.流過二極管瞬時電流很大。RLC越大Uo越高負(fù)載電流的平均值越大;

整流管導(dǎo)電時間越短iD的峰值電流越大故一般選管時，取B.輸出電壓Uo與放電時間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC愈大電容器放電愈慢Uo(平均值)愈大2009.9.9星期三輸出波形隨負(fù)載電阻RL或C

的變化而改變,Uo

和S也隨之改變。如:RL愈小(IL

越大),Uo下降多,S增大。結(jié)論：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)載變動不大的場合。D.輸出特性(外特性)uo電容濾波純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL2009.9.9星期三電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。電感濾波電路u2u1RLLuo

2.電感濾波電路2009.9.9星期三1、濾波原理對直流分量:XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:f越高，XL越大,電壓大部分降在XL上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：u2u1RLLuo2009.9.9星期三2、電感濾波的特點整流管導(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(RL較小)的場合。缺點是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。u2u1RLLuo2009.9.9星期三9.2

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路9.2.1

穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)9.2.2

工作原理9.2.3

三端集成穩(wěn)壓器9.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用2009.9.9星期三輸出電壓9.2.1

穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)輸出電壓變化量輸入調(diào)整因數(shù)電壓調(diào)整率穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻溫度系數(shù)2009.9.9星期三1.結(jié)構(gòu)9.2.2

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理2009.9.9星期三9.2.2

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理2.工作原理(+)(+)(+)(+)輸入電壓波動負(fù)載電流變化輸出電壓變化電壓串聯(lián)負(fù)反饋輸出電壓（滿足深度負(fù)反饋）2009.9.9星期三隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(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。9.2.3

三端集成穩(wěn)壓器注：型號后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V、18V、24V等。三端集成穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式正穩(wěn)壓W78XX負(fù)穩(wěn)壓W79XX2009.9.9星期三9.2.3

三端集成穩(wěn)壓器1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負(fù)電壓79

）恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護過熱保護啟動電路取樣電路2009.9.9星期三1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形1231端:公共端2端:輸入端3端:輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形1232009.9.9星期三9.2.3

三端集成穩(wěn)壓器2.可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓LM317、負(fù)電壓LM337）輸出電壓2009.9.9星期三9.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用1.固定式應(yīng)用舉例注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！2009.9.9星期三9.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用1.固定式應(yīng)用舉例2009.9.9星期三輸出正負(fù)電壓的電路正負(fù)電壓同時輸出電路W78XXCIUI+_UO132+_CIW79XX13COCO2UO2009.9.9星期三9.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用2.可調(diào)式應(yīng)用舉例2009.9.9星期三9.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用2.可調(diào)式應(yīng)用舉例end2009.9.9星期三9.3開關(guān)型穩(wěn)壓電源線性穩(wěn)壓電路的缺點:調(diào)整管管耗大電源效率低(40%60%)改進思路:使調(diào)整管截止(電流小)飽和(管壓降小)開關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點:效率高（80%90%）體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬開關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點:電路復(fù)雜對電網(wǎng)要求不高對電子設(shè)備干擾較大輸出電壓含較大紋波2009.9.9星期三一、串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路9.3.1開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理調(diào)整管取樣電路開關(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2009.9.9星期三工作波形+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式（PWM）2009.9.9星期三+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2009.9.9星期三二、并聯(lián)型開關(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iLuBtofftonT2009.9.9星期三9.3.2集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用類型單片脈寬調(diào)制式(外接開關(guān)功率管)單片集成開關(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)、過熱保護最大輸入電壓：40V最高工作頻率：100kHz每路輸出電流：100mA內(nèi)部基準(zhǔn)電壓：5V(承受50mA電流)2009.9.9星期三取樣電壓基準(zhǔn)電壓輸出方波定時電容定時電阻關(guān)閉,控制脈寬接擴流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補償CW1524系列引腳排列2009.9.9星期三外接復(fù)合管擴流12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mH產(chǎn)生振蕩f0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取樣電阻(1

A)防止寄生振蕩2009.9.9星期三二、CW4960/4962組成：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器

開關(guān)功率管(內(nèi)接)、軟啟動電路、過流限制、過熱保護功能：慢起動、過流保護、過熱保護