直流穩(wěn)壓電源(2)優(yōu)秀文檔

10直流穩(wěn)壓電源10.1小功率整流濾波電路10.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路10.3開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源*1將交流電網(wǎng)電壓v1變?yōu)楹线m的交流電壓v2………..….電源變壓器v1穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路將交流電壓v2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓v3……….整流電路將脈動(dòng)直流電壓v3變?yōu)槠交闹绷麟妷簐4…………...…..濾波電路

清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓vo的穩(wěn)定引言:直流穩(wěn)壓電源的組成環(huán)節(jié)及功能v1RLvov2v2整流電路整流電路v3濾波電路濾波電路v4v3v2v4vo…………穩(wěn)壓電路2整流電路的任務(wù)：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓?！?0.1小功率整流濾波電路一、單相整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流等。整流電路的類(lèi)型：處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。整流電路的分析方法：為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件3（一）、單相半波整流電路忽略二極管正向壓降：

vL=v2當(dāng)v1為負(fù)半周時(shí)，

v2<0，vL=0１、工作原理當(dāng)v1為正半周時(shí)，

v2>0，二極管導(dǎo)通。二極管截止,輸出電流為0。iL2、輸入、輸出電壓波形v2v2DRLvLiLv1v2DRLvLv1vL設(shè)：43、vL、iL中的直流成分電壓VL、電流IL和交流成分電壓vLr及波紋系數(shù)Ｋr的計(jì)算vL用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì)vL的波形進(jìn)行分解可得：（１）直流電壓VL：（2）直流電流IL：（3）波紋系數(shù)Ｋr波紋系數(shù)Ｋr表征了信號(hào)的波動(dòng)程度，其值越大，波動(dòng)程度越大；反之，越小。半波整流電路的電源利用很低。5(2)二極管上承受的最高電壓：(1)二極管上的平均電流：4、整流二極管的參數(shù)：v2DRLvLiLv1v2DRLvLv1平均電流(ID)與反向峰值電壓(ＶRM)是選擇整流二極管管的主要依據(jù)。二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：6（二）、單相橋式整流電路1、工作原理當(dāng)v1為負(fù)半周時(shí)，

v2<0，當(dāng)v1為正半周時(shí)，

v2>0，D4D3D2D1D1和D3導(dǎo)通,D2和D4截止電流通路:

D1RLD3vL=v2D4D3D2D1D2和D4導(dǎo)通,D1和D3截止電流通路:

D2RLD4vL=v2iLvLv1v2RLiLvLv1v2RLvL的極性為上,下vL的極性為上,下7v2>0時(shí)D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:A

D1RLD3Bv2<0時(shí)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:BD2RLD4Av22、橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形vD4,vD2vD3,vD1vLv2D4D2D1D3RLuLAB83、橋式整流電路輸出直流電壓、電流VL、IL和波紋系數(shù)Ｋr的計(jì)算用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì)vL的波形進(jìn)行分解可得：（１）直流電壓VL：（2）直流電流IL：（3）波紋系數(shù)Ｋr說(shuō)明橋式整流電路輸出電壓的波動(dòng)程度比半波整流電路大大減低了。vL橋式整流電路的電源利用很高。94、提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的措施：2、輸出電壓和電壓調(diào)節(jié)范圍計(jì)算將交流電壓v2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓v3……….W78ＭXX(0.當(dāng)RW2=0(電位器往下調(diào)到底)時(shí),獲得最大輸出電壓(1)、未接入負(fù)載電阻RL時(shí)的輸出電壓波形：2、具有短路保護(hù)的固定輸出電壓電路四、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路缺點(diǎn)：（二）、橋式整流電容濾波電路2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路有電容、有RL時(shí)的輸出電壓波形V0(=Vi-VCE1）調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí):在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過(guò)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(shí)兩端承受的最大反向電壓：4、橋式整流電路中整流二極管的參數(shù)：(2)二極管上承受的最高電壓：(1)整流二極管上的平均電流：10幾種常見(jiàn)的硅整流橋外形：+AC-~+~-~+-~11二、濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):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(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓原理：利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)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。種類(lèi)：可分為電容濾波電路、電感濾波電路、電容電感倒L型濾波電路、電容電感∏型濾波電路、電容電阻∏型濾波電路等。12v2(一)、半波整流電容濾波電路的濾波原理vCCv2DvLv1SRLvL１、無(wú)電容C時(shí)的輸出電壓波形：2、加入電容C：(1)、未接入負(fù)載電阻RL時(shí)的輸出電壓波形：剛開(kāi)始時(shí),D導(dǎo)通,vL=

v2,同時(shí)v2對(duì)電容C充電;當(dāng)vC=

時(shí),vC>v2,D截止,電容C無(wú)放電回路,其電壓保持恒定,故輸出電壓也恒定不變,即vL=

vc=

沒(méi)有電容時(shí)的輸出電壓波形有電容、無(wú)RL時(shí)的輸出電壓波形13(一)、半波整流電容濾波電路的濾波原理vCCv2DvLv1SRLvL2、加入電容C：(2)、接入負(fù)載電阻RL時(shí)的輸出電壓波形：沒(méi)有電容時(shí)的輸出電壓波形有電容、無(wú)RL時(shí)的輸出電壓波形D導(dǎo)通,

vL=

vC=

v2,同時(shí)v2對(duì)電容C充電;當(dāng)vC>v2時(shí)(因?yàn)関2按正弦變化,vC按變化)，D截止,電容C對(duì)RL放電,這時(shí)vL=

vC，其電壓vL=有電容、有RL時(shí)的輸出電壓波形3、結(jié)論及參數(shù)τ=RLC越大,輸出電壓越平穩(wěn)電容的理論放電波形14（二）、橋式整流電容濾波電路1、濾波原理vLv2D4D2D1D3RLSC+–v1(1).RL未接入時(shí)的輸出電壓波形v2tvLt充電結(jié)束無(wú)電容時(shí)，輸出電壓波形有電容、無(wú)RL時(shí)的輸出電壓波形15VI的數(shù)值應(yīng)比Vo大在RL一定時(shí),有電容比無(wú)電容的VL大。2、輸出電壓和電壓調(diào)節(jié)范圍計(jì)算１、Ui變化,負(fù)載不變清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓vo的穩(wěn)定(2)二極管上承受的最高電壓：τ=RLC越大,輸出電壓越平穩(wěn)(1)整流二極管上的平均電流：3、三端集成穩(wěn)壓電源的分類(lèi)二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的分析在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。電路最簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí):濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。（二）、橋式整流電容濾波電路2、輸出電壓和電壓調(diào)節(jié)范圍計(jì)算(2).RL接入（且RLC較大）時(shí)：v2tvLt當(dāng)整流電路電壓大于電容電壓時(shí),二極管導(dǎo)通,向電容CL放充；當(dāng)整流電路電壓小于電容電壓時(shí),二極管截止，電容通過(guò)RL放電，vL會(huì)逐漸下降。1、濾波原理vLv2D4D2D1D3RLSC+–v1無(wú)電容時(shí)，輸出電壓波形有電容、有RL時(shí)的輸出電壓波形16近似估算:VLV2，ILV2/RL2、橋式整流電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓VL與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC愈大電容器放電愈慢VL(平均值)愈大當(dāng)取(T:電源電壓的周期)時(shí)輸出波形隨負(fù)載電阻RL或C的變化而改變,VL

也隨之改變。如:RL愈小(IL越大),VL下降多;(2)輸出特性(外特性)VL電容濾波純電阻負(fù)載(無(wú)電容)1.4V20.9V20IL在RL一定時(shí),有電容比無(wú)電容的VL大。17(3)、整流二極管導(dǎo)電角變小、瞬時(shí)電流很大RLC越大VL越平滑、越大負(fù)載電流的平均值越大；整流管導(dǎo)電角越小iD的峰值電流越大（對(duì)整流管的沖擊越大）。故一般選管時(shí)，取只有整流電路輸出電壓大于vC時(shí),二極管才導(dǎo)通,并形成電流iL、iD

。整流電路的輸出電流iL可見(jiàn)，采用電容濾波時(shí)，整流管的導(dǎo)通角θ較小。整流管的導(dǎo)通角θvLtθθθθθθ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(dòng)不大的場(chǎng)合。vLv2D4D2D1D3RLSC+–v1iLiD18（三）、電感濾波１、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。v2v1RLLvo2、濾波原理對(duì)直流分量:XL=0電感相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對(duì)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。VLV2輸出平均電壓約為：3、電感濾波的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦。缺點(diǎn)：是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。適用于低電壓、大電流(RL較小)的場(chǎng)合。19RC–型濾波電路v2v1LvLCRLL-C倒L型濾波電路v2v1LvLC2RLC1vLRv2v1C1C2RLLC–

型濾波電路（四）、其他形式的濾波電路20三、并聯(lián)型穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路）１、Ui變化,負(fù)載不變2、Ui不變負(fù)載變化穩(wěn)壓原理Uo穩(wěn)定是Dz通過(guò)Iz的電流調(diào)節(jié)和Ｒ的電壓調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的---URIRUO-Ui(=I0+IZ)?-IZ?--?--?UO-(=UI-UR)--UoIZDZRI0IRUiRLu2u1Cu0iZ21思考：開(kāi)關(guān)Ｓ閉合、斷開(kāi)時(shí)，u0的波形相同嗎？結(jié)論是什么？uoDZRuiRLu2u1Csuituitu0tUzu0tUzUzUz1、開(kāi)關(guān)Ｓ閉合時(shí)，即有濾波時(shí)：2、開(kāi)關(guān)Ｓ斷開(kāi)時(shí)，即無(wú)濾波時(shí)：結(jié)論：整流環(huán)節(jié)與穩(wěn)壓環(huán)節(jié)之間須加濾波環(huán)節(jié)22§10.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)也稱串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓效果好，但效率不太高。電路最簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。穩(wěn)壓效果好、效率較高，目前使用也比較多。23并聯(lián)型穩(wěn)壓電路VoIZVZRILIRViRL不足之處：①.輸出電流IL?。虎?穩(wěn)壓效果不理想；③.輸出電壓VO不可調(diào)。一、并聯(lián)型串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的演變③.輸出電壓VO不可調(diào)。①.輸出電流IL擴(kuò)大；②.穩(wěn)壓效果不理想；Ｖo=ＶZ–ＶBE串聯(lián)式穩(wěn)壓電路特點(diǎn)：串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路(基本型）VOT1RLVZViiRiZiLR3串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路(改進(jìn)型）VOR3T1T2VZRR1RWR2RLViVFViT1R1R2VFRLVoRWR3VZ-+24二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)ViT1R1R2VFRLVoRWR3VZ-+串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓調(diào)整管取樣基準(zhǔn)電壓、比較放大比較放大、取樣電路調(diào)整管、四部分組成。2、調(diào)整管：起擴(kuò)大輸出電流、電壓調(diào)整作用。3、比較放大：可以是單管放大電路，差動(dòng)放大電路，集成運(yùn)算放大器。4、取樣電路：起檢測(cè)輸出電壓V0和實(shí)現(xiàn)輸出電壓的可調(diào)。1、基準(zhǔn)電壓：可以是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、帶隙基準(zhǔn)電壓源等。對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比較、放大作用。可以是單個(gè)功率管、復(fù)合管。251、穩(wěn)壓原理ＶoVFVBE2(=VF-VZ）當(dāng)Vi增加使Vo升高時(shí)：二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的分析(一)、基本型串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的分析IB2IC2VC2V0(=Vi-VCE1）VCE12、輸出電壓和電壓調(diào)節(jié)范圍計(jì)算VCE1VOR3T2VZRR1RWR2RLViT1RW1RW2VFIB2VC2IC2當(dāng)RW2=0(電位器往下調(diào)到底)時(shí),獲得最大輸出電壓當(dāng)RW2=RW(電位器往上調(diào)到頂)時(shí),獲得最大輸出電壓3、電路不足之處:①.溫度變化時(shí)，T2組成的比較放大電路產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，輸出電壓的穩(wěn)定度變差。

②.T2為單級(jí)放大,電壓增益小,對(duì)誤差的放大能力不強(qiáng),故輸出電壓的穩(wěn)定精度不太高。26(二)、改進(jìn)型串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的分析2、輸出電壓和電壓調(diào)節(jié)范圍計(jì)算當(dāng)RW2=0(電位器往下調(diào)到底)時(shí),獲得最大輸出電壓當(dāng)RW2=RW(電位器往上調(diào)到頂)時(shí),獲得最大輸出電壓①.能抑制零點(diǎn)漂移，輸出電壓的穩(wěn)定度很好。②.

對(duì)誤差的放大能力強(qiáng),故輸出電壓的穩(wěn)定精高。1、電路的特點(diǎn):由于運(yùn)放是差分式輸入方式且增益很高,故：當(dāng)VF趨近等于VZ時(shí)（即誤差趨近于零）,VB1趨近等于零,調(diào)整管T1的電壓調(diào)整作用結(jié)束,從而得到穩(wěn)定輸出電壓。ViT1R1R2VFRLVoRWR3VZ-+RW1RW2VB1

③.

電路啟動(dòng)時(shí)的電流很大。27三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的其它改進(jìn)措施ViT1R1R2RLVoRWR3VZ-+1、減小啟動(dòng)電流的措施：增加啟動(dòng)電路DZ1R4R5T2T1VoViR1R2RLRWR3VZ-+VB2、擴(kuò)大輸出電流的措施：調(diào)整管采用復(fù)合管DZ1R4R5T2VoViR1R2RLRWR3VZ-+VBT1T3T128當(dāng)Vi增加使Vo升高時(shí)：當(dāng)Vi增加使Vo升高時(shí)：2、Ui不變負(fù)載變化D1RLD3（二）、橋式整流電容濾波電路(1)整流二極管上的平均電流：１、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。運(yùn)算放大器作為電壓跟隨器使用,由于運(yùn)放的輸入阻抗很高,輸出阻抗很低，可以克服穩(wěn)壓器受輸出電流變化的影響。四、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路缺點(diǎn)：(2)二極管上承受的最高電壓：將交流電壓v2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓v3……….2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路有電容、有RL時(shí)的輸出電壓波形4、提高輸出電壓的電路當(dāng)VF趨近等于VZ時(shí)（即誤差趨近于零）,VB1趨近等于零,調(diào)整管T1的電壓調(diào)整作用結(jié)束,從而得到穩(wěn)定輸出電壓。近似估算:VLV2，ILV2/RL缺點(diǎn)：是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。3、過(guò)流保護(hù)的措施：給調(diào)整管增加旁路三極管改進(jìn)措施DZ1R4R5T2VoViR1R2RLRWR3VZ-+VBT1T3T４R當(dāng)IL不超過(guò)額定值時(shí),T４截止；當(dāng)IL超過(guò)額定值時(shí),T４導(dǎo)通,其集電極從T３的基極分流,使調(diào)整管的集電極、發(fā)射極電流不至于過(guò)大。4、提高基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性的措施：用帶隙基準(zhǔn)電壓源代替由ＤZ組成DZ1R4R5T2VoViR1R2RLRW-+VBT1T3T４RR3VZMC1403DZVREF的基準(zhǔn)電壓VREFVVI＋VREFRC1－RC2T1T2T3Re2I0＋－MC1403帶隙基準(zhǔn)電壓源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)29四、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路缺點(diǎn)：

損耗(P=VCEIL)大電源的效率(=Po/Pi=ＶoIL/ＶiIi)較低為了提高效率，可采用開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí):TＶiＶO比較放大基準(zhǔn)電壓取樣電路RL調(diào)整管+–+–30五、三端集成穩(wěn)壓電源三端集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高，使用靈活，不需調(diào)試、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，輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。本節(jié)主要介紹常用的W78XX系列、W79XX系列、LM317系列、LM337系列三端集成穩(wěn)壓電源。1、簡(jiǎn)介312、三端集成穩(wěn)壓電源的外形及配套的散熱片三端集成穩(wěn)壓電源的外形配套的散熱片323、三端集成穩(wěn)壓電源的分類(lèi)注：固定式型號(hào)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、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。三端集成穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式負(fù)壓W79ＬXX(0.1A)

W79ＭXX(0.5A)、W79XX(1.5A)正壓W78ＬXX

（０.1A)、

W78ＭXX

(0.5A)、W78XX(1.5A)負(fù)壓LM１37/237/337L（０.1A)

LM１37/237/337M（０.5A)

LM１37/237/337（1.5A)

正壓LM１17/217/317L（０.1A)LM１17/217/317M（０.5A)

LM１17/217/317（1.5A)

33W78XX4、固定式三端集成穩(wěn)壓器的引腳排列、符號(hào)W79XX地輸入輸出345、可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器的引腳排列、符號(hào)35

1、輸出為固定電壓的電路六、三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用注意：為使電路工作正常，VI的數(shù)值應(yīng)比Vo大C1、C2用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償防止自激振蕩抑制高頻干擾+_W78XX系列穩(wěn)壓器基本接線圖C2W78XXC1VI+_Vo1320.1~1F0.1μF10μFC3C3用來(lái)抑制低頻干擾36

2、具