直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2024/12/2直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)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u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。一.直流穩(wěn)壓電源的組成和功能整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動(dòng)電壓合適的交流電壓濾波穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)單相三相二極管可控硅橋式倍壓整流半波全波本課主要介紹：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ?，單相全波整流，單相橋式整流把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。整流電路分類：整流電路的任務(wù)：直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)二.單相整流電路1.單相半波整流電路二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降，

uo=u2u1u2aTbDRLuo為分析簡(jiǎn)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。二極管截止,uo=0+–io+–u2>0時(shí):u2<0時(shí):直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)單相半波整流電壓波形u1u2aTbDRLuouDu2uouD

t

2340直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io)：()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22U=p2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo

20tUo=0.45U2直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbDRLuouDiouD

20tUDRM二極管上的平均電流：ID=IOUDRM=22U承受的最高反向電壓:直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.單相全波整流電路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理：+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)u1u2aTbD1RLuoD2u2io單相全波整流電壓波形u2uouD1

t

2340uD2+–+–0~：uD2=2u2+忽略二極管正向壓降直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo

20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22U=p229.02UU=2Io=Uo/RL=0.9U2/RL

Uo=0.9U2直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二極管上的平均電流：oDII21=uD

20tDRM22UU=2二極管承受的最高反向電壓：直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)3.單相橋式整流電路u1u2TD3D2D1D4RLuo組成：由四個(gè)二極管組成橋路RLD1D3D2D4u2uou2uo直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周時(shí)電流通路D1、D4導(dǎo)通，D2、D3截止直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2負(fù)半周時(shí)電流通路D2、D3導(dǎo)通，D1、D4截止直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)u2>0時(shí)D1,D4導(dǎo)通D2,D3截止電流通路:a

D1

RL

D4bu2<0時(shí)D2,D3導(dǎo)通D1,D4截止電流通路:b

D2

RL

D4a輸出波形及二極管上電壓波形u2D3D2D1D4RLuoab整流輸出電壓平均值：

Uo=0.9U2負(fù)載電流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

二極管平均電流：ID=Io/2二極管最大反向電壓：DRM22UU=u2uD2,uD3uD1,uD4uo直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)集成硅整流橋：u2uo+

–

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)4.整流電路的主要參數(shù)

負(fù)載電壓Uo的平均值為:()ò=πootduπU2021w負(fù)載上的(平均)電流:LoRUIo=(1)整流輸出電壓的平均值uo

20t直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)

S定義：整流輸出電壓的基波峰值Uo1M與Uo平均值之比。S越小越好。(2).脈動(dòng)系數(shù)Ｓ用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)全波整流的輸出uo

分解后可得:uo

20t基波基波峰值輸出電壓平均值直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)平均電流(ID)與反向峰值電壓(UDRM)是選擇整流管的主要依據(jù)。oDII21=例如：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：(3)二極管平均電流與反向峰值電壓（選購時(shí)：二極管額定電流

2ID)（選購時(shí)：最大反向電壓

2URM)直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)三.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RLLRLC直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)1.電容濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。(1)電容濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)RL未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)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)束沒有電容時(shí)的輸出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)RL接入（且RLC較大）時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot無濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)uotu2上升，u2大于電容上的電壓uc，u2對(duì)電容充電，uo=uc

u2u2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RL放電，uc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)

=RLC直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)u2tuot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u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)u2tuot電容充電時(shí)，電容電壓滯后于u2。RLC越小，輸出電壓越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且RLC較大）時(shí)

(考慮整流電路內(nèi)阻)直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)一般取)105(TCRτL-3=(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=(1.2~1.4)U2Io=Uo/RL(b)流過二極管瞬時(shí)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(shí)間越短

iD的峰值電流越大(2)電容濾波電路的特點(diǎn)(a)輸出電壓平均值Uo與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大

電容器放電愈慢

Uo(平均值)愈大(c)二極管承受的最高反向電壓直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.電感濾波電路電路結(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。u2u1RLLuo適于大電流負(fù)載！直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)電感濾波原理對(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。Uo=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：u2u1RLLuo對(duì)直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)3.RC–

型濾波器改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波uoRu2u1C1C2uo1′RLRC–

型濾波器將RC–

型濾波器中的電阻換為電感，變?yōu)長(zhǎng)C–

型濾波器直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)分析時(shí)的兩個(gè)要點(diǎn)：設(shè)①負(fù)載開路，②電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。u2負(fù)半周，u2加C1上電壓對(duì)C2充電：P→D2→C2→A，最終u2正半周C1充電：A→D1→C1→B，最終P附：倍壓整流電路直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)四.穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)穩(wěn)壓電源類型:以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(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)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。效率較高，目前應(yīng)用的也比較廣泛。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)1.穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)(1)穩(wěn)壓系數(shù)S（越小越好）

穩(wěn)壓系數(shù)S反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。定義為當(dāng)負(fù)載固定時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比。(2)輸出電阻Ro（越小越好）

輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響。定義為當(dāng)輸入電壓固定時(shí)輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實(shí)際上就是電源戴維南等效電路的內(nèi)阻。質(zhì)量指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(5)輸出電壓Uo及其調(diào)節(jié)范圍(4)額定輸出電流Io輸出電壓紋波因數(shù)(3)電壓紋波因數(shù)是直流穩(wěn)壓電源的重要品質(zhì)指標(biāo)之一。定義為輸出電壓交流成分有效值(紋波電壓)uo與輸出電壓平均值之比。性能指標(biāo)(6)輸入電壓Ui及其變化范圍直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓穩(wěn)定電流IZ：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流最大耗散功率PZM：允許的最大功率，PZM=IZMUZ動(dòng)態(tài)電阻rz：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，rz＝ΔU/ΔI(1).穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)伏安特性符號(hào)等效電路直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(2).穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(3).穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)（a）輸出電壓UO＝UZ（b）輸出電流IZmax－IZmin≤IZM－IZ（c）穩(wěn)壓系數(shù)（d）輸出電阻(4).特點(diǎn):簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場(chǎng)合。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(5).穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)（1）UI的選擇UI＝（2～3）UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇UZ＝UO

IZM－IZ>ILmax－ILmin（3）限流電阻的選擇保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。電網(wǎng)電壓最低且負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最小。電網(wǎng)電壓最高且負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最大。為減小Sr,取值矛盾!直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)討論：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)依次選擇穩(wěn)壓管、UI、R、C、U2、二極管1.輸出電壓、負(fù)載電流→穩(wěn)壓管2.輸出電壓→UI3.輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、UI→R4.UI、R→濾波電路的等效負(fù)載電阻→C5.UI→U26.U2、R中電流→整流二極管已知輸出電壓為6V，負(fù)載電流為0～30mA。試求圖示電路的參數(shù)。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。穩(wěn)壓原理：電路引入電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓。3、基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路

不管什么原因引起UO變化，都將通過UCE的調(diào)節(jié)使UO穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。

若要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應(yīng)加深電路的負(fù)反饋，即提高放大電路的放大倍數(shù)。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)4.串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路(1)電路結(jié)構(gòu)的一般形式串聯(lián)式穩(wěn)壓電路的組成：（1）基準(zhǔn)電壓；（2）比較放大；（3）輸出電壓取樣電路；（4）調(diào)整元件UOT+_UI比較放大基準(zhǔn)電壓Uo取樣URFUORL調(diào)整元件+–+–直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)

因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱之為：

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。若因輸入電壓變化或負(fù)載變化而使UO加大,比較放大電路使UB1變小,從而使UO降低.UOT1+_UI比較放大基準(zhǔn)電壓Uo取樣URFUORL調(diào)整元件+–+–UB1+UIUoRLR3比較放大直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)T1調(diào)整管R3、T2比較放大R1、RW、R2采樣電阻R、UZ基準(zhǔn)電壓(2)一種實(shí)際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)穩(wěn)壓原理UoUB2UBE2=（UB2-UZ）UC2（UB1）Uo當(dāng)UI增加或輸出電流減小使Uo升高時(shí)R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2UC2（UB1）直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(3)輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍因?yàn)椋篛U2BEZUU+22WRR+21WRRR++=()22221BEZWWOUURRRRRU++++=所以：2221ZWWURRRRR+++=忽略UBE2R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2221ZWWOminURRRRRU+++=

4=6V4.74.7++=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU++=

4=12V4.74.7++=4.74.7直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(4)實(shí)際的穩(wěn)壓電源采取的改進(jìn)措施1.比較放大級(jí)采用差動(dòng)放大器或集成運(yùn)放2.調(diào)整管采用復(fù)合三極管3.采用輔助電源(比較放大部分的電源)4.用恒流源負(fù)載代替集電極電阻以提高增益5.內(nèi)部加短路和過熱保護(hù)電路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)1.穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使UO增大2.輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍同相比例運(yùn)算電路則UO↑→UN↑→UB↓→UO↓5、具有集成放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)集成運(yùn)放的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路分析調(diào)整管取樣電阻調(diào)整管：是電路的核心，UCE隨UI和負(fù)載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓：是UO的參考電壓。取樣電阻：對(duì)UO的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決定UO。比較放大：將UO的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大，決定電路的穩(wěn)壓性能。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇IEmax＝IR1＋I(xiàn)Lmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM根據(jù)極限參數(shù)ICM、U(BR)CEO、PCM選擇調(diào)整管！應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化！直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)討論一：對(duì)于基本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論3.若電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10％，UI為28V，UO為10V～20V；晶體管的電流放大系數(shù)為50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成運(yùn)放最大輸出電流為10mA，則最大負(fù)載電流約為多少？1.若UO為10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，則R3和UZ各為多少？2.若電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10％，UO為10V～20V，UCES＝3V，UI至少選取多少伏？0.9U2>UOmax+UCES

應(yīng)取幾個(gè)極限值求出的負(fù)載電流最大值中最小的那個(gè)作為電源的性能指標(biāo)——最大負(fù)載電流直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)討論二：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論1.標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；2.電路由哪些部分組成？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？4.如何選取R’和R？限流型過流保護(hù)電路輸出電流取樣電阻直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)討論三：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論5.取樣電阻的取值應(yīng)大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6.若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？7.根據(jù)圖中過流保護(hù)電路的原理組成一種限流型過流保護(hù)電路。其電流應(yīng)大于調(diào)整管的穿透電流電路可能產(chǎn)生了自激振蕩直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)五.集成穩(wěn)壓電源特點(diǎn)：體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類型：三端固定輸出、三端可調(diào)輸出直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)封裝CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號(hào)CW7800++213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝1.三端固定輸出集成穩(wěn)壓器直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)W7800系列——穩(wěn)定正電壓W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15VW7900系列——穩(wěn)定負(fù)電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)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

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)基本應(yīng)用電路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33

F0.1

F100

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CW7800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路u2u1C1300μFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1

F1.參考應(yīng)用電路直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.輸出正、負(fù)電壓的電路~24V~24V~220VW7815W79151323211000

F220

F0.33F0.33F0.1F+15V

15V++++1000

F0.1F220

F直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)3.恒流源電路12+UI=10V

W78053+UO

RRLIQIO0.1F0.33F10

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器A、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)—

-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500mA直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)B、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

50

A直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)基本應(yīng)用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1

F10

F33

FR1R2C4IOIQIIREF0.1

FV1V2UREF=1.25V使UREF很穩(wěn)定120IREF

50

A2.2kV1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通過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)R1=

UREF/

IQ=125

靜態(tài)電流IQ(約10mA)從輸出端流出，RL開路時(shí)流過R1R2=

02.2k

時(shí)，UO=

1.2524V直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)0

30V連續(xù)可調(diào)電路Uo

CW317123++UiC10.33

F10

FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V當(dāng)R2=0時(shí)，UO=0V直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)第二部分開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源

引言1.開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理2.集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)引言線性穩(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)降低調(diào)整管功耗直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)開關(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直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)構(gòu)成開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本思路:

將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波得到直流電壓↓控制調(diào)整管按一定頻率開關(guān)，得到矩形波↓濾波，得到直流電壓引入負(fù)反饋，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。AC→DC→AC→DC直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)開關(guān)電源基本電路框圖

交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)開關(guān)電源基本電路框圖

控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理

開關(guān)式穩(wěn)壓電源按控制方式分為調(diào)寬式PWM和調(diào)頻式PFM兩種，在實(shí)際的應(yīng)用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源。

當(dāng)Um與T不變時(shí)，直流平均電壓Uo將與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要我們?cè)O(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)開關(guān)穩(wěn)壓電源的分類根據(jù)電源部分是否要與輸入電源隔離對(duì)于不隔離式開關(guān)電源，大體上有降壓（buck）、升壓（boost）、極性反轉(zhuǎn)（負(fù)輸出，降升壓buck-boost）、斬波（cuck）3種類型。對(duì)于隔離式開關(guān)電源，分正激、反激、半橋、全橋、推挽5種類型。

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)T截止，D導(dǎo)通，uE≈－UD；L釋放能量，C放電。T、D均工作在開關(guān)狀態(tài)。T飽和導(dǎo)通，D截止，uE≈UI；L儲(chǔ)能，C充電。uB＝UH時(shí)uB＝UL時(shí)1.電路組成及工作原理(一)、串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路（BUCK降壓型）一.非隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源原理直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.波形分析及輸出電壓平均值關(guān)鍵技術(shù)：大功率高頻管，高質(zhì)量磁性材料穩(wěn)壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應(yīng)減小占空比。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)3.穩(wěn)壓原理脈沖寬度調(diào)制式：PWM電路作用：

UO↑→Ton↓→δ↓→UO↓其它控制方式：PFM脈沖頻率調(diào)制式：UO↑→T↑（脈寬不變）→δ↓→UO↓混合調(diào)制式：UO↑→T↑Ton

↓→δ↓→UO↓在串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中UO<UI，故為降壓型電路。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)調(diào)整管取樣電路開關(guān)調(diào)整管控制組成框圖濾波+UI

+Uo

RLV18A8C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)流串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式(PWM)直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)+UI

V1LuEIO+Uo

RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)+UI

+Uo

RLV18A8C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)稱值直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)(二)、并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路（BOOST升壓型）T截止，L產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，D導(dǎo)通；UI與L所產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)相加對(duì)C充電。T飽和導(dǎo)通，L儲(chǔ)能，D截止，C對(duì)負(fù)載放電。uB＝UH時(shí)uB＝UL時(shí)

要研究調(diào)整管在飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)下電路的工作情況。1.工作原理直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2.輸出電壓只有L足夠大，才能升壓；只有C足夠大，輸出電壓交流分量才足夠小!在周期不變的情況下，uB占空比越大，輸出電壓平均值越高。＋－＋－直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路+UI

+Uo

RLV1R1R2LC+UREFuFuB控制電路V2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2iL高電平iO低電平uBtofftonT截止截止iL直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)二.隔離式開關(guān)穩(wěn)壓電源原理1.單端反激式開關(guān)電源

開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量。開關(guān)管VT1截止時(shí)，變壓器Ｔ初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量，通過次級(jí)繞組及VD1整流和電容Ｃ濾波后向負(fù)載輸出。反激式是磁性元件T在前半周儲(chǔ)能，后半周期傳遞能量。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)

單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對(duì)固定的負(fù)載。單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍(電源電壓與反激電壓之和)，工作頻率在20－200kHz之間。一般220V整流后開關(guān)管要選用耐壓700V以上的功率管。1.單端反激式開關(guān)電源

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)2．單端正激式開關(guān)電源

開關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ通過續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。

正激式是在前半周期直接傳遞能量，后半周期泄放磁場(chǎng)。若磁場(chǎng)泄放不掉，則后面的周期中會(huì)因磁飽和而燒毀功率器。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。

電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。

開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，VD2也導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲(chǔ)存能量；直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)3．自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源

利用間歇振蕩電路組成的開關(guān)電源

當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動(dòng)電流，使VT1開始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長(zhǎng)，在L2中感應(yīng)出使VT1基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使VT1很快飽和。與此同時(shí)，感應(yīng)電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū)，Ic開始減小，在L2中感應(yīng)出使VT1基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使VT1迅速截止，這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。

在VT1截止時(shí)，L2中沒有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)3．自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源

自激式開關(guān)電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作用，也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級(jí)且工作在反激狀態(tài)，具有輸入和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)4．推挽式開關(guān)電源

屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開關(guān)管VT1和VT2，兩個(gè)開關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器Ｔ次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)管容易驅(qū)動(dòng)，主要缺點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500Ｗ范圍內(nèi)。

直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)單片脈寬調(diào)制式(外接開關(guān)功率管)CW1524三.集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用類型單片集成開關(guān)穩(wěn)壓器

CW4960/4962一、CW1524/2524/3524(區(qū)別在于溫度范圍)參數(shù)：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、2只輸出功率管、過熱保護(hù)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)組成：直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)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12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補(bǔ)償CW1524系列引腳排列直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)實(shí)踐基礎(chǔ)防止寄生振蕩外接復(fù)合管擴(kuò)流產(chǎn)生振蕩12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k

3k

5k

5k

5k

2k

50k

180

68

0.1

UIUOR00.1

F0.02

F0.01

F500

F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取樣電阻(1

A)直流穩(wěn)