第9章-直流電源課件

直流電源第9章第9章

直流電源9.1直流電源的組成及各部分作用9.2整流電路9.3濾波電路9.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路9.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路9.6開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路本章重點(diǎn)和考點(diǎn)：1.重點(diǎn)掌握整流、濾波和穩(wěn)壓的流程及參數(shù)的計(jì)算。2.掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理及集成穩(wěn)壓器的使用。本章教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)

本章討論的問(wèn)題：1.如何將50Hz、220V的交流電壓變?yōu)?V的直流電壓？2.220V的交流電壓經(jīng)整流后是否輸出220V的直流電壓？3.將市場(chǎng)銷(xiāo)售的6V直流電源接到收音機(jī)上，為什么有的聲音清晰，有的含有交流聲？4.對(duì)于同樣標(biāo)稱輸出電壓為6V的直流電源，在未接收音機(jī)時(shí)，為什么測(cè)量輸出端子的電壓，有的為6V，而有的為7－8V？5.為什么有的直流電源在電網(wǎng)電壓變化和負(fù)載變化時(shí)輸出電壓不變，而有的隨之變化？6.一個(gè)5V交流電壓是否可能轉(zhuǎn)換為6V直流電壓？一個(gè)3V電池是否可以轉(zhuǎn)換成為6V的直流電壓？7.對(duì)于一般直流電源，若不慎將輸出端短路，則一定會(huì)使損壞嗎？8.線性電源和開(kāi)關(guān)型電源有和區(qū)別？它們分別應(yīng)用在什么場(chǎng)合？本章討論的問(wèn)題：9.1直流電源概述電網(wǎng)電壓電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路負(fù)載9.1.1直流電源的組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓。組成:變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路電源變壓器:

將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:

將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓uR。濾波電路:

將脈動(dòng)直流電壓uR轉(zhuǎn)變?yōu)檩^平滑的直流電壓uF。穩(wěn)壓電路:

清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出直流電壓U0的穩(wěn)定。二.各部分功能電網(wǎng)電壓電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路負(fù)載9.1.2直流穩(wěn)壓電源種類(lèi)和特點(diǎn)1.線性穩(wěn)壓電源

線性穩(wěn)壓電源調(diào)整元件串聯(lián)在負(fù)載回路，工作在線性放大區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)壓性能好，紋波小，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換效率低，且體積大，份量重，需要龐大的散熱裝置，2.開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，優(yōu)點(diǎn)：是效率高，體積較小，重量輕．缺點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性能較差，電路也較復(fù)雜，成本較高。1.輸入電壓及其變化范圍2.輸出電壓及其可調(diào)范圍3.額定輸出電流及過(guò)流保護(hù)電流1.穩(wěn)壓系數(shù)Sr9.1.3直流穩(wěn)壓電源主要性能指標(biāo)一.特性指標(biāo)二.質(zhì)量指標(biāo)

輸出電壓的相對(duì)變化量△U

O／UO

與輸入電壓相對(duì)變化量△UI／UI之比它表明穩(wěn)壓電路對(duì)輸入電壓波動(dòng)的抑制能力，Sr越小越好。2.電壓調(diào)整率SU負(fù)載電流和溫度不變，輸入電壓變化10%時(shí)輸出電壓的變化量。3.電流調(diào)整率SI當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電流從0變化到最大時(shí)輸出電壓的相對(duì)變化量。4.輸出電阻RO當(dāng)輸入電壓和溫度不變，輸出電壓變化量與負(fù)載電流變化量之比。5.溫度系數(shù)ST6.紋波電壓及紋波抑制比SR當(dāng)輸入電壓和負(fù)載電流不變，溫度變化所引起的輸出電壓相對(duì)變化量與溫度變化量之比。紋波電壓：疊加在直流輸出電壓上的交流電壓，通常用有效值或峰值表示。紋波抑制比SR

：輸入紋波電壓峰值與輸出紋波電壓峰值之比的分貝值。整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。

常見(jiàn)的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。分析時(shí)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦?.2整流電路uDO9.2.1單相半波整流電路2.工作原理u

正半周，Va>Vb，D導(dǎo)通；u負(fù)半周，Va<Vb，D截止。1.電路結(jié)構(gòu)

–++–aTrDuoubRLioutOuoO3.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)二極管電流平均值ID(4)最高反向電壓

UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I(6)脈動(dòng)系數(shù)輸出電壓的基波最大值UO1M與輸出電壓平均值UO(AV)之比，即因此脈動(dòng)系數(shù)為因此，單相半波整流電路的脈動(dòng)成分很大。4.整流二極管的選擇

平均電流ID與最高反向電壓UDRM

是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足：IOM

ID

，URWMUDRM

（為了使用安全，反向工作峰值電壓URWM要選的比URM大一倍左右）5、半波整流電路的特點(diǎn)及應(yīng)用應(yīng)用：只用在要求不高，輸出電流較小的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少。缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大；直流成分?。蛔儔浩骼寐实??！纠肯聢D電路，已知R=20，若要求。求變壓器二次電壓U2、二極管電流平均值ID及承受的反向電壓UDRM。試選用適當(dāng)?shù)亩O管型號(hào)。

–++–aTrDuoubRLio【解】

要求整流二極管最高反向耐壓不小于UDRM，每個(gè)管子的平均工作電流為ID，為留有余量，查元器件手冊(cè)，二極管選用2CZ56E（3A，300V）。+-9.2.2單相全波整流電路當(dāng)u2>0,D1導(dǎo)通，D2截止；當(dāng)u2<0,D2導(dǎo)通，D1截止。1.電路結(jié)構(gòu)2.工作原理返回3.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值:(3)流過(guò)每管電流平均值:(4)變壓器副邊電流有效值I(5)每管承受的最高反向電壓:4、二極管的選擇（為了使用安全，反向工作峰值電壓URWM要選的比URM大一倍左右）9.2.3單相橋式整流電路2.工作原理

u

正半周，D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)－uouDttRLuiouo1234ab+–+–－u9.2.3單相橋式整流電路2.工作原理uD2uD41.電路結(jié)構(gòu)RLuiouo1234ab+–+–uouDttuD1uD3－－u

u

負(fù)半周，D2、

D4

導(dǎo)通，D1、

D3

截止。9.2.3單相橋式整流電路3.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值:(3)流過(guò)每管電流平均值:(4)每管承受的最高反向電壓:(5)變壓器副邊電流有效值:(6)脈動(dòng)系數(shù)輸出電壓基波的最大值UO1M與輸出平均值UO(AV)之比，即因此脈動(dòng)系數(shù)為即橋式整流電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為67%。

4、二極管的選擇

(1)輸出直流電壓高；

(2)脈動(dòng)較??；

(3)二極管承受的最大反向電壓較低；

(4)電源變壓器得到充分利用。5.橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)際中單相橋式整流應(yīng)用較多。把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~整流電橋可由四個(gè)整流二極管組成，也可直接用集成的整流橋塊代替。幾種常見(jiàn)的硅整流橋外形：6.橋式整流電路的基本電路

【例1】：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。解：變壓器副邊電壓有效值

【例1】：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。每只二極管承受的最高反向電壓考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出5%~10%，即取

U=1.1111122V

I=1.11Io=21.11=2.2A

變壓器副邊電流有效值變壓器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA變壓器副邊電壓U

122V可選用二極管2CZ55E，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。流過(guò)每只二極管電流平均值整流電流的平均值例2：試分析橋式整流電路中的二極管D2

或D4

斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果D2

或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？

uo+_~u+_RLD2D4D1D3解：當(dāng)D2或D4斷開(kāi)后電路為單相半波整流電路,負(fù)載電壓的波形為半波波形。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

如果D2或D4接反則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時(shí)，情況與D2或D4接反類(lèi)似，電源及D1或D3也將因電流過(guò)大而燒壞。uo+_~u+_RLD2D4D1D3表9-1單相整流電路的主要參數(shù)

主要參數(shù)電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/IO（AV）URM/U2半波整流0.45157%100%1.41全波整流0.9067%50%2.83橋式整流0.9067%50%1.41單相橋式全波整流單相全波整流變壓器二極管反向電壓輸出電壓波形整流元件數(shù)量二極管平均電流輸出電壓平均值無(wú)中心抽頭4全波有中心抽頭2全波9.2.4倍壓整流電路1.二倍壓整流電路iD1iD2負(fù)載上的電壓在理想情況下是變壓器副邊電壓的二倍+_倍壓整流電路：即用低電壓的交流電源和低耐壓的整流二極管獲得高于輸入電壓許多倍的輸出電壓。2.多倍壓整流電路+-+--+u2+-+-+-+-+-應(yīng)用：適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。特點(diǎn)：直流輸出電壓較高，但輸出特性很差。9.2.5三相橋式整流電路2.工作原理在每一瞬間共陰極組中陽(yáng)極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。1.電路D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––o三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形共陽(yáng)極組共陰極組在t1~

t2

期間共陰極組中a點(diǎn)電位最高，D1導(dǎo)通；

共陽(yáng)極組中b點(diǎn)電位最低，D4導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uab。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9在t2~

t3

期間共陰極組中a點(diǎn)電位最高，D1導(dǎo)通；

共陽(yáng)極組中c點(diǎn)電位最低，D6導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uaC。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo在t3~

t4

期間共陰極組中b點(diǎn)電位最高，D3導(dǎo)通；

共陽(yáng)極組中c點(diǎn)電位最低，D6導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓ubC。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo在t4~

t5

期間共陰極組中b點(diǎn)電位最高，D3導(dǎo)通；

共陽(yáng)極組中a點(diǎn)電位最低，D2導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uba。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2.工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo2.工作原理結(jié)論：

在一個(gè)周期中，每個(gè)二極管只有三分之一的時(shí)間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為120°）。D1RLuoD6D3D5D4D2iocbau++––

o變壓器副邊電壓負(fù)載電壓負(fù)載兩端的電壓為線電壓。uouaubuC23.參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過(guò)每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓

UDRM濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載RL并聯(lián)，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RLLRLC9.3濾波電路濾波：將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?.3.1電容濾波電路1.濾波電路濾波電容容量較大，一般采用電解電容器。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（電容器的充、放電）RL未接入時(shí)：u2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束uc2.濾波原理RL接入（且RLC較大）時(shí)：u2tuot充電放電放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)間常數(shù)，濾波效果取決于放電，其值愈大，濾波效果愈好。3.電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓的脈動(dòng)程度與Uo與放電時(shí)間RLC有關(guān)。

RLC越大C放電越慢輸出Uo

越大，波形越平滑。(T—電源電壓的周期)近似估算取：

Uo

=1.2U(

橋式、全波）

Uo

=1.0U

（半波）當(dāng)負(fù)載RL開(kāi)路時(shí)，UO

為了得到比較平直的輸出電壓(2)輸出電壓的平均值Uo(2)流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大選管時(shí)一般?。篒OM

(23)

ID

RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短iD

的峰值電流越大。uotOiDtO（3）脈動(dòng)系數(shù)S

約為10%~20%輸出波形隨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。(4)輸出特性和濾波特性特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便；濾波電容大，效果好。應(yīng)用：適用于輸出電壓較高、工作電流較小的場(chǎng)合?！纠?/p>

有一單相橋式電容濾波整流電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓UO=30V，選擇整流二極管及濾波電容器?！窘狻?1)選擇整流二極管二極管的電流取UO=1.2U，uRLuo++––~+C二極管所承受的最高反向電壓

因此可選用2CZ52B型二極管，其最大整流電流為100mA，反向工作峰值電壓為50V。(2)選擇濾波電容器選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器。【例2】

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，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?！窘狻?.選二極管選二極管應(yīng)滿足：IOM

(23)

ID可選：2CZ55B(IF=1A，URWM=50V)

或1A、50V

整流橋2.選濾波電容可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。9.3.2

電感濾波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。1、電感濾波電路結(jié)構(gòu)返回2、電感濾波原理對(duì)直流分量(f=0):XL=0,L相當(dāng)于短路,電壓主要降在RL上。U0=0.9U2

當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：對(duì)諧波分量:

f

越高,XL越大,電壓主要降在XL上。3、電感濾波的特點(diǎn)缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重,體積大,易引起電磁干擾。返回L愈大，濾波效果愈好；適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。一、LC濾波器應(yīng)用：

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更為合適。9.3.3其它形式的濾波電路輸出直流電壓為：脈動(dòng)系數(shù)S：二、LC-π

型濾波電路LC-π

型濾波電路特點(diǎn)濾波效果比LC濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。返回應(yīng)用：常用于負(fù)載電流較大或電源頻率較高的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：是電感體積大、笨重、成本高，三、RC-π

型濾波電路RC-

型濾波電路特點(diǎn)

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R太大，將使直流壓降增加。主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。返回9.3.4有源濾波電路特點(diǎn)：有源濾波電路可以大大地減小濾波電容容量及直流損耗，同時(shí)又能提高濾波效果。應(yīng)用：它在小型電子設(shè)備中的應(yīng)用很普遍。

有源濾波電路：由工作于線性放大區(qū)的三極管T

和R、C2等元件組成。9.3.5各種濾波電路的比較表9.3.1各種濾波電路的性能比較序號(hào)

性能類(lèi)型UO（AV）/U2適用場(chǎng)合整流管的沖擊電流和導(dǎo)通角外特性1電容濾波1.2小電流大/小軟2RC-型濾波1.2小電流大/小更軟3LC-

型濾波1.2小電流大/小軟4電感濾波0.9大電流小/大硬5LC濾波0.9適應(yīng)性較強(qiáng)小/大硬

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。

9.4穩(wěn)壓電路整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：·負(fù)載變化；·電網(wǎng)電壓波動(dòng)。

穩(wěn)壓電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，也可以是一個(gè)獨(dú)立的電子部件。硅穩(wěn)壓管的伏安特性O(shè)圖

10.5.1

硅穩(wěn)壓管的伏安特性在反向擊穿區(qū)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很大變化，兩端電壓基本不變。穩(wěn)壓管的伏安特性在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只要使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)壓區(qū)，保證穩(wěn)壓管的電流：IZ≤IDZ≤IZM

輸出電壓UO就基本穩(wěn)定。2.穩(wěn)壓原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR設(shè)UI一定，負(fù)載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZ1.穩(wěn)壓電路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz9.4.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.穩(wěn)壓原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUIUZ設(shè)負(fù)載RL一定，UI變化

UO

基本不變IRRIZIR1.電路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz參數(shù)的選擇(1)UZ

=UO(2)IZM=(1.5~5)IO(3)UI

=(2~3)UO應(yīng)用：適用于輸出電壓固定、輸出電流不大、且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。3、電路特點(diǎn)及應(yīng)用缺點(diǎn)：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元件少?！纠?/p>

有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，負(fù)載電阻RL

由開(kāi)路變到3k，交流電壓經(jīng)整流濾波后得出UI=30V。今要求輸出直流電壓UO=12V，試選擇穩(wěn)壓管DZ。【解】

根據(jù)電壓UO=12V的要求，負(fù)載電流最大值可選擇穩(wěn)壓管2CW60，其穩(wěn)定電壓UZ=(11.5~12.5)V，其穩(wěn)定電流Io=5mA，最大穩(wěn)定電流IZM=19mA。4、性能指標(biāo)（1）內(nèi)阻Ro（2）穩(wěn)壓系數(shù)Sr內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算1.內(nèi)阻Ro2.穩(wěn)壓系數(shù)Sr當(dāng)rZ

<<RL，rZ

<<R時(shí)，圖

10.4.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的交流等效電路10.4.4電路參數(shù)的選擇在選擇元件時(shí)，應(yīng)首先知道負(fù)載所要求的輸出電壓UO，負(fù)載電流IL的最小值ILmin和最大值ILmax，輸入電壓UI的波動(dòng)范圍。1.穩(wěn)壓電路輸入電壓UI的選擇UI＝（2~3）UO2.穩(wěn)壓管的選擇UZ＝UOIZM－IZ>ILmax－ILminIZM>ILmax+IZ5.限流電阻R的選擇流過(guò)穩(wěn)壓管的電流IZ為 當(dāng)輸入U(xiǎn)Imax和負(fù)載RLmax最大時(shí)，穩(wěn)壓管電流IZ值最大，它應(yīng)小于穩(wěn)壓管最大允許值IZmax，即而可得限流電阻R為

當(dāng)輸入U(xiǎn)Imin和負(fù)載RLmin最小時(shí)，穩(wěn)壓管電流IZ值最小，它應(yīng)大于穩(wěn)壓管最小允許值IZmin，即而可得限流電阻R為

限流電阻R的選取范圍為

[例10.4.1]在10.4.1所示的電路中，已知UI

＝15V，負(fù)載電流為10~20mA；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ＝6V，最小穩(wěn)定電流IZ

＝5A，最大穩(wěn)定電流IZM＝40A動(dòng)態(tài)電阻rZ＝15Ω

。（1）求解R的取值范圍；解：（1）＝360Ω＝180Ω（2）＝15Ω（3）在允許范圍內(nèi)R的取值應(yīng)當(dāng)偏大些。（2）若R＝250Ω

，則穩(wěn)壓系數(shù)和輸出電阻各為多少？（3）為使穩(wěn)壓性能好一些，R的值是大還是小些，為什么？9.4.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路輸出電流較小，輸出電壓不可調(diào)。穩(wěn)壓原理：利用晶體管的電流放大作用，增大負(fù)載電流；

在電路中引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定；可通過(guò)改變反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路：基準(zhǔn)電壓比較放大取樣電路調(diào)整元件UiTR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓取樣電路9.4.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1、電路組成和工作原理

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：2.穩(wěn)壓過(guò)程由電路圖可知UOUf

UBUOICUCE由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1

輸出電壓UiTR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1當(dāng)R1

滑動(dòng)至最上端時(shí)，UO為最小值當(dāng)R1滑動(dòng)至最下端時(shí)，UO為最大值，3.輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍4.調(diào)整管的選擇一、集電極最大允許電流ICM二、集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓U(BR)CEO三、集電極最大允許耗散功率PCM≥≥≥四、穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓五、變壓器副邊電壓優(yōu)點(diǎn)：輸出U穩(wěn)定度高、輸出電壓可調(diào)、紋波系數(shù)小、線路簡(jiǎn)單和工作可靠.5、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)缺點(diǎn)：調(diào)整管的管耗較大，電源轉(zhuǎn)換效率比較低，一般只有30%~50%，有時(shí)還需要配備龐大的散熱裝置。解決方法：采用開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓器電路圖恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護(hù)過(guò)熱保護(hù)啟動(dòng)電路取樣電路9.4.3

集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓：78XX輸出負(fù)電壓：79XX（1.25~37V連續(xù)可調(diào)）W117、W217、W317。W78XX三端穩(wěn)壓器——穩(wěn)定正電壓輸出電壓有七個(gè)等級(jí)：5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。如W7805，輸出+5V；W7809，輸出+9V輸出電流有三個(gè)等級(jí)：1.5A、0.5A（M）和0.1A（L）。如W7805，輸出+5V；最大輸出電流為1.5A；W78M05，輸出+5V；最大輸出電流為0.5A；W78L05，輸出+5V；最大輸出電流為0.1A。W79XX系列

——穩(wěn)定負(fù)電壓一、輸出固定電壓集成穩(wěn)壓器1.三端集成穩(wěn)壓器管腳排列78系列－輸出正電壓79系列－輸出負(fù)電壓7805＋5V7806＋6V7808＋8V7809＋9V7810＋10V7812＋12V7815＋15V7818＋18V7824＋24V……7905－5V7906－6V7908－8V7909－9V7910－10V7912－12V7915－15V7918－18V7924－24V……輸入輸出公共端輸入輸出公共端返回2.外形及電路符號(hào)圖

10.7.2W7800INOUTGNDW7900INOUTGND金屬封裝塑料封裝一、三端穩(wěn)壓器的外形及電路方框圖圖10.5.16三端穩(wěn)壓器的外形和方框圖金屬封裝塑料封裝不同封裝形式、正負(fù)電源管腳號(hào)不同。圖(c)(d)為金屬封裝式。金屬封裝塑料封裝3.三端集成穩(wěn)壓器的組成調(diào)整管啟動(dòng)電路基準(zhǔn)電壓放大電路保護(hù)電路采樣電路輸入端輸出端++--UOUI圖

三端集成穩(wěn)壓器的組成4、三端集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)單位參型號(hào)數(shù)值7805780678087812781578187824輸入電壓UIV10111419232733輸出電壓UOV56812151824電壓調(diào)整率SU%/V0.00760.00860.010.0080.00660.010.011電流調(diào)整率SImV40434552525560最小壓差UI-UOV2222222輸出噪聲UNμV10101010101010輸出電阻Rom17171818191920峰值電流IOMA2.22.22.22.22.22.22.2輸出溫漂STmV/C1.01.01.21.51.82.4VD若輸出電壓較高，接一保護(hù)二極管VD，以保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。圖

三端集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路二、集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用1.

輸出為固定電壓2.同時(shí)輸出正、負(fù)電壓23220V

24V+C

24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO–15V1F1F0.33F0.33F1000F1000F3.擴(kuò)大輸出電流

VD

的作用：補(bǔ)償三極管的發(fā)射結(jié)電壓，使電路輸出電壓等于三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓。圖

擴(kuò)大三端集成穩(wěn)壓器的輸出電流負(fù)載電流的最大值4.提高輸出電壓5.輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路二、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器CW117/217/317系列(正電源)CW137/237/337系列(負(fù)電源)工作溫度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基準(zhǔn)電壓1.25V輸出電流L型—輸出電流100mAM型—輸出電流500mA2.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CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ約恒為

50A當(dāng)UI為2~40V時(shí)，U21=1.25V基本應(yīng)用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FV1V2V1

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=1.25VR1=

UREF/

IQ=125靜態(tài)電流IQ(約10mA)從輸出端流出，RL

開(kāi)路時(shí)流過(guò)R1R2=

02.2k

時(shí)，120IREF

50A2.2kUO=

1.2524V第8章集成直流穩(wěn)壓電源030V連續(xù)可調(diào)電路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FVC2R3+

3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V當(dāng)R2=0時(shí)，UO=0V第8章集成直流穩(wěn)壓電源當(dāng)R2=3k時(shí)，9.5開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路特點(diǎn)：效率高、體積小重量輕、對(duì)電網(wǎng)電壓要求不高、控制電路比較復(fù)雜、輸出電壓中紋波和噪聲成分較大。分類(lèi)：按激勵(lì)方式分為：自激式、他激式和同步式；按控制方式分為：脈寬調(diào)制（PWM）、脈頻調(diào)制（PFM）混合調(diào)制；按開(kāi)關(guān)管連接方式不同分為：串聯(lián)型和并聯(lián)型；按開(kāi)關(guān)電路分為：降壓型、反相型、升壓型和變壓器型；按開(kāi)關(guān)管分為：晶體三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和可控硅開(kāi)關(guān)電路。9.5.2開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的組成和工作原理開(kāi)關(guān)調(diào)整管脈沖調(diào)制比較放大濾波電路采樣電路基準(zhǔn)電壓+-UIUO+-圖

1

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路示意圖一、脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路二、工作原理當(dāng)ut

>uA

時(shí)，uB=+UOPP，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，iE

向負(fù)載提供電流，并將能量?jī)?chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中；當(dāng)ut

<uA

時(shí)，uB=-

UOPP，調(diào)整管截止，iE=0，電感釋放能量，產(chǎn)生的電流流過(guò)負(fù)載和二極管。圖

10.8.2結(jié)論：調(diào)整管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)射極電位是高低交替的脈沖波形，經(jīng)