電工電子技術(shù) 課件 第9章 直流穩(wěn)壓電源

第9章直流穩(wěn)壓電源9.1整流電路9.2濾波電路9.3直流穩(wěn)壓電路9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路實(shí)訓(xùn)9直流穩(wěn)壓電源的測試9.1整流電路直流穩(wěn)壓電源就是將交流電轉(zhuǎn)換成功率較小的直流電，一般由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等幾部分組成。變壓器用來將標(biāo)準(zhǔn)交流電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷褐?。整流電路用來將交流電壓轉(zhuǎn)換為單向脈動的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路的作用是輸入交流電源電壓波動和負(fù)載變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。9.1整流電路圖9.1直流穩(wěn)壓電源組成框圖9.1整流電路單向整流電路有半波整流、全波整流、橋式整流。目前廣泛使用的是橋式整流電路。單相半波整流電路如圖9.2（a）所示，由電源變壓器T、整流元件VD及負(fù)載電阻

組成。9.1.1單相半波整流電路圖9.2（a）單相半波整流電路

9.1.1單相半波整流電路圖9.2

（b）單相半波整流電路波形9.1.1單相半波整流電路半波整流電路輸出電壓的平均值流過二極管的電流等于負(fù)

為二極管承受的反向峰值電壓9.1.2單相橋式整流電路為了克服單相橋式整流電路的缺點(diǎn)，常采用圖9.3所示的單相橋式整流電路。（a）原理電路

（b）簡化畫法圖9.3單相橋式整流電路9.1.2單相橋式整流電路圖9.4單相橋式整流電路的波形9.1.2單相橋式整流電路由圖可知，橋式整流電路輸出電壓平均值為流過負(fù)載電阻

的電流平均值為9.1.2單相橋式整流電路流過每個(gè)二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半，即每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的最高反向電壓

為的最大值9.1.2單相橋式整流電路例9.1有一單相橋式整流電路如圖9.4所示，要求輸出電壓

=110V，

，交流電壓為220V。（1）如何選用整流二極管?（2）若VD1短路，電路會出現(xiàn)什么情況？9.1.2單相橋式整流電路(1)由已知條件可得（2）當(dāng)VD1短路后，在電源負(fù)半周內(nèi)電流的流向?yàn)?/p>

b→VD2→VD1→a。9.2濾波電路交流電壓經(jīng)過整流電路整流歐輸出的是脈動直流，既有直流成分又有交流成分。這種輸出電壓不是平滑的直流電，不能作為電子設(shè)備的直流電源，要想或得平滑的直流電，需要對整流后的波形進(jìn)行整形。用來對波形整形的電路稱為濾波電路，濾波電路是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分，保留其直流成分，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。9.2.1電容濾波電路圖9.5單相橋式整流電容濾波電路9.2.1電容濾波電路圖9.6電容濾波電路電壓、電流波形9.2.2電感濾波電路圖9.7電感濾波電路9.2.3復(fù)式濾波圖9.8復(fù)式濾波電路9.3直流穩(wěn)壓電路整流、濾波后得到的直流輸出電壓往往會隨時(shí)間而有些變化，造成這種直流輸出電壓不穩(wěn)定的原因有兩個(gè)：其一是當(dāng)負(fù)載改變時(shí)；其二是電網(wǎng)電壓常有變化，在正常情況下變化正負(fù)10%是常見的。因此常在濾波電路后面再加一級穩(wěn)壓電路，以獲得穩(wěn)定的直流輸出電壓。9.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路圖9.9硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路9.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路若負(fù)載不變，當(dāng)交流電源電壓增時(shí)的穩(wěn)壓過程：若電源電壓不變，整流濾波后的輸出電壓

不變，負(fù)載減小時(shí)的穩(wěn)壓過程：9.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖9.10串聯(lián)型穩(wěn)壓電路及其框圖9.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（1）取樣環(huán)節(jié)。（2）基準(zhǔn)電壓環(huán)節(jié)。（3）比較放大環(huán)節(jié)。（4）調(diào)整環(huán)節(jié)。穩(wěn)壓的過程實(shí)質(zhì)上是通過負(fù)反饋輸出電壓維持穩(wěn)定的過程。9.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路在具體電路中，比較放大電路可由差動放大器或集成運(yùn)放組成圖9.11采用集成運(yùn)放的穩(wěn)壓電路9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電源中的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、放大環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)和其他附屬電路大多可以制作在一塊硅片內(nèi)，形成集成穩(wěn)壓組件，稱為集成穩(wěn)壓電路或集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓電路按輸出電壓是否可調(diào)分為固定式或可調(diào)式；按輸出電壓的極性分為正電壓穩(wěn)壓器和負(fù)電壓穩(wěn)壓器；按電路引腳又可分為三端和多端穩(wěn)壓器。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器1.三端固定式集成穩(wěn)壓器（a）正電壓三端穩(wěn)壓器（78系列）圖9.12三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及引腳排列9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器（b）負(fù)電壓三端穩(wěn)壓器（79系列）

圖9.12三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及引腳排列9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.13三端固定式集成穩(wěn)壓器型號組成及其意義9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器（1）基本應(yīng)用電路在實(shí)際中可根據(jù)所需輸出電壓、電流，選用符合要求的CW78XX系列產(chǎn)品。如某電視機(jī)電源正常工作電流為0.8A，工作電壓12V，則可選CW7812。它的輸出電流可達(dá)1.5A，最大輸入電壓允許為36V，最小輸入電壓允許為14V，輸出電壓為12V。這樣的直流穩(wěn)壓電路如圖9.14所示。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.14固定輸出的直流穩(wěn)壓電路

9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器電路中，C1為濾波電容；C2的作用是用于抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時(shí)也可不用；輸出端C3的作用是用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，減少電路的高頻噪聲。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器（2）提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路

實(shí)際需要的直流穩(wěn)壓電源，如果超過集成穩(wěn)壓器的輸出電壓數(shù)值時(shí)，可以外接一些元件提高輸出電壓，圖9.15所示電路能使輸出電壓高于固定電壓9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.15（a）用穩(wěn)壓管提高輸出電壓

9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器也可采用圖9.15（b）所示的電路提高輸出圖9.15（b）用外接電阻提高輸出電壓9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器（3）輸出正負(fù)壓電路

當(dāng)需要正、負(fù)兩組電源輸出時(shí)，可以采用W78××系列正壓單片穩(wěn)壓器和W79××系列負(fù)壓單片穩(wěn)壓器各一塊，組成如圖9.16所示電路，可以同時(shí)輸出正負(fù)電壓。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.16可輸出正負(fù)電壓的電路9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器（4）當(dāng)負(fù)載電流大于三端穩(wěn)壓器輸出電流時(shí)，可采用圖9.17所示的提高輸出電流的穩(wěn)壓電路。

為三端穩(wěn)壓器的輸出電流，

為外接功率管集電極電流。圖9.17提高輸出電流的穩(wěn)壓電路9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器

由圖可知，由于

>>1，且

很小，可忽略不計(jì)，所以

可見，接了功率管VT后，使輸出電流擴(kuò)大了。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器例9.3由三端集成穩(wěn)壓器CW7806構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電路，如圖9.18所示。

已知

，

，

，電路的輸入電壓

，

、

選擇合理，求：(1)電路的輸出電壓

為多少？(2)若

改用0～100Ω的電位器，則

的可調(diào)范圍是多少?9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.18

由三端集成穩(wěn)壓器CW7806構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電路9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器(1)由于提高輸出電壓電路的輸出電壓

式中

為集成穩(wěn)壓器的輸出電壓；

為三端穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流?？傻茫?.3.3三端式集成穩(wěn)壓器2.三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器按輸出電壓分為正電壓穩(wěn)壓器CW317系列（有CWll7、CW217、CW317）和負(fù)電壓穩(wěn)壓器CW337系列（CW137、CW237、CW337）兩大類。按輸出電流的大小，每個(gè)系列又分為L型、M型等，L型為0.1A，M型為0.5A，無字母為1.5A。其塑料直插式封裝引腳排列如圖9.19所示。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.19W317和W337外形圖9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器圖9.20CW317基本應(yīng)用電路圖9.20所示是三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器CW317的基本應(yīng)用電路。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器2、三端式集成穩(wěn)壓器的使用注意事項(xiàng)（1）三端集成穩(wěn)壓器的輸入、輸出和接地端絕不能接錯(cuò)，不然容易燒壞。（2）一般三端集成穩(wěn)壓器的最小輸入、輸出電壓差約為2V，否則不能輸出穩(wěn)定的電壓。一般應(yīng)使電壓差保持在4～5V，即經(jīng)變壓器變壓、二極管整流、電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值高一些。（3）在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓器溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。9.3.3三端式集成穩(wěn)壓器（4）當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出1.5A以上電流的穩(wěn)壓電源時(shí)，通常采用多塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來，使其最大輸出電流為N個(gè)1.5A。但應(yīng)用時(shí)需注意，并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致性。另外，在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路1.開關(guān)穩(wěn)壓電路的組成

如圖9.21所示為一個(gè)串聯(lián)式開關(guān)型穩(wěn)壓電路的框圖，它由6部分組成，其中取樣電路、比較電路、基準(zhǔn)電路在組成及功能上都與普通的串聯(lián)穩(wěn)壓電路相同。不同的是增加了開關(guān)調(diào)整管、脈沖調(diào)制和濾波電路。9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路圖9.21串聯(lián)式開關(guān)型穩(wěn)壓電路的組成框圖9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電源的種類較多，可以按不同方式來分，有脈沖寬度調(diào)制型（PWM）、脈沖頻率調(diào)制型（PFM）和混合調(diào)制型；按是否使用工頻變壓器來分，有低壓開關(guān)穩(wěn)壓電路和高壓開關(guān)穩(wěn)壓電路；按激勵(lì)的方式分，有自激式和他激式；按所用開關(guān)調(diào)整管的種類分，有雙極型三極管、MOS場效應(yīng)管和可控硅開關(guān)電路等。9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路2.開關(guān)穩(wěn)壓電路的工作原理

圖9.22脈沖寬度調(diào)制式開關(guān)型穩(wěn)壓電路示意圖9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路3.單片脈寬調(diào)制式開關(guān)集成穩(wěn)壓電路SG3524圖9.23SG3524內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖9.4開關(guān)穩(wěn)壓電路4.采用開關(guān)電源的恒流源電路圖9.24SG3524構(gòu)成的恒流電路實(shí)訓(xùn)9直流穩(wěn)壓電源的測試1.實(shí)訓(xùn)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握橋式整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路的工作原理。（2）研究集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和性能指標(biāo)的測試方法。（3）了解集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展性能的方法。2.實(shí)訓(xùn)設(shè)備及器件(1）雙蹤示波器（2）可調(diào)工頻電源（3）交流毫伏表（4）直流電壓表（5）直流毫安表（6）三端穩(wěn)壓器W7812、W7815、W7915（7）橋堆2WO6(或KBP306)（8）電阻器、電容器若干實(shí)訓(xùn)9直流穩(wěn)壓電源的測試3.實(shí)訓(xùn)原理4.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟1）整流濾波電路測試按圖9.33連接實(shí)驗(yàn)電路，取可調(diào)工頻電源14V電壓作為整流電路輸入電壓。接通工頻電源，測量輸出端直流電壓，用示波器觀察，的波形，把數(shù)據(jù)及波形記入自擬表格中。圖9.33整流濾波電路實(shí)訓(xùn)9直流穩(wěn)壓電源的測試2）集成穩(wěn)壓器性能測試(1)初測(2)各項(xiàng)性能指標(biāo)測試(3)集成穩(wěn)壓器性能擴(kuò)展5.實(shí)訓(xùn)報(bào)告本章小結(jié)一般小功率直流電源由電源變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓電路等部分組成。整流電路的作用是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電壓變成單方向的脈動直流電壓，目前廣泛采用整流橋構(gòu)成橋式整流電路。為了消除脈動電壓的