第8章直流穩(wěn)壓電源

1、第第8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 8.1 直流穩(wěn)壓電路的組成直流穩(wěn)壓電路的組成8.2 整流電路整流電路 8.3 濾波電路濾波電路8.4 倍壓整流電路倍壓整流電路 8.5 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路8.6 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路8.7 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源8.1 直流穩(wěn)壓電路的組成直流穩(wěn)壓電路的組成一、直流穩(wěn)壓電源的作用一、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。作電源。二、組成二、組成變壓器：變壓器：整流：整流：濾波：濾波：穩(wěn)壓：穩(wěn)壓：一、直流穩(wěn)壓電源的作用一、直流穩(wěn)壓電源的作用

2、三、引起電壓不穩(wěn)定的原因三、引起電壓不穩(wěn)定的原因1、交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)；、交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)；2、負(fù)載的變化（由于整流濾波電路存在內(nèi)阻）；、負(fù)載的變化（由于整流濾波電路存在內(nèi)阻）；3、溫度的影響；、溫度的影響；8.2 整流電路整流電路 單相單相三相三相二極管二極管可控硅可控硅橋式橋式倍壓整流倍壓整流半波半波全波全波本課主要介紹：本課主要介紹：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ?，單相全波整流，單相橋式整流單相半波整流，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。把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。整流電路分類：整流電路分類：整流電路的任務(wù)：整流電路的任務(wù)：一、單相半波整流電路一、單相半波整流電路1、工作原理

3、iDu2tuot2設(shè)變壓器輸出電壓：u2= sint u1 u2uoRL+則輸出電壓：2t0t0tsin2uo=2、電路特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少。 缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大，利用率低+一、單相半波整流電路一、單相半波整流電路2t0t0tsin2uo=3、電路分析tttUuo4cos1522cos32sin211(2222045. 02UUuLLRURuI20045. 022UURM57. 12001uUSm輸出電壓的平均值的幅值負(fù)載上最低次諧波分量（1）輸出直流電壓：（2）負(fù)載平均電流（3）二極管所承受的最大反向電壓（4）整流管平均整流電流=負(fù)載平均電流4、整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)二、單相全波整

4、流電路二、單相全波整流電路ttU4cos1542cos342(222209 . 022UUuLLRURuI2009 . 0222UURMu1u2u2D1RLD2u2tuot電路分析：2sin20sin2ttttu0=67. 0322232422UUS三、單相橋式整流電路三、單相橋式整流電路ttU4cos1542cos342(222209 . 022UUuLLRURuI2009 . 022UURMu2tuot正確利用二極管的引導(dǎo)作用 2sin20sin2ttttu0=67. 0322232422UUSu1u2RL8.3 濾波電路濾波電路幾種濾波電路幾種濾波電路（a）電容濾波電路）電容濾波電路（b

5、）電感電容濾波電路（倒）電感電容濾波電路（倒L型）型）（c） 型濾波電路型濾波電路濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 電容與負(fù)載電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，或電感并聯(lián)，或電感與負(fù)載與負(fù)載RL串聯(lián)。串聯(lián)。一、電容濾波電路一、電容濾波電路充電放電 tuoDu1u2 C RL uoi0 1、空栽時(shí)的情況22輸出電壓為 U2，二極管承受的最高反向電壓URM=2 U22、接負(fù)載的情況在工作過(guò)程中，二極管并非在整個(gè)半周內(nèi)導(dǎo)電，按能量守恒的觀點(diǎn)，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)釋放的電荷等于在較短時(shí)間內(nèi)沖得的電荷，所以充電電流較大。3、結(jié)論（1）二極管的導(dǎo)通角IB2，這樣，當(dāng)IB2變化時(shí)取樣比n才能基本不變。但R1、R2不能過(guò)

6、小，過(guò)小的分壓電路，將浪費(fèi)過(guò)多的電流，通常選擇I1（510）IB2。（6）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本組成RL變壓器整流濾波比較放大基準(zhǔn)電壓取樣調(diào)整管交流輸入二、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路二、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路IC1T1RC IR Ib1 R3 R1Ib2 I1UI T2 RL U0UZ R2 3、討論（7）電路的不足流過(guò)穩(wěn)壓管的電流隨U0而波動(dòng)，使UZ不穩(wěn)定，從而降低了穩(wěn)壓精度，T2的發(fā)射極電流也會(huì)影響UZ。當(dāng)溫度變化時(shí)，由T2組成的放大環(huán)節(jié)將產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，使U0穩(wěn)定度變差。當(dāng)負(fù)載電流變化較大時(shí)，相應(yīng)地要求調(diào)整管的基極電流也有較大的變化范圍，這部分電流要由放大管的集電極來(lái)提供，一般三極管不易達(dá)到這樣

7、的要求。輸出電壓固定，不能調(diào)節(jié)。T2的C極電阻RC接至電路的不穩(wěn)定的輸入端，UI的變化，通過(guò)RC加到T1的b極而被放大。IC1T1RC IR Ib1 R3 R1Ib2 I1UI T2 RL U0UZ R2 ZwwUnUURRRRR00212三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施1、改變?nèi)颖纫哉{(diào)節(jié)輸出電壓的范圍T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R2顯然，調(diào)節(jié)Rw，可改變?nèi)颖?，從而使輸出電壓U0得到調(diào)整。ZwWZURRRRRnUU2210或 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ

8、 R2mAAIICb67. 01500121122、調(diào)整管采用復(fù)合管例如：I0=1A，T1的=30，則IB1Ie/=1A/30=33mA。而T2的IC2約為12mA，因此，不能對(duì)T1進(jìn)行有效控制，這就得采用復(fù)合管。設(shè)1=30，2=50，則 12=1500這時(shí)調(diào)整管的基極電流只需 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R23、說(shuō)明：（1）若兩只管子組成的復(fù)合管還不能滿足要求，可用三只或四只管子組成復(fù)合管，但此時(shí)會(huì)產(chǎn)生穿透電流過(guò)大的問(wèn)題。（2）T1通常選用大功率管，為了充分利用管子，一般都加有散熱片。兩只電阻起平衡作用（3

9、）在一個(gè)大功率管不能負(fù)擔(dān)輸出電流時(shí)，可采用兩管或多管并聯(lián)運(yùn)用。CBE1. 比較放大級(jí)采用差動(dòng)放大器或集成運(yùn)放比較放大級(jí)采用差動(dòng)放大器或集成運(yùn)放2.2.調(diào)整管采用復(fù)合三極管調(diào)整管采用復(fù)合三極管3. 采用輔助電源采用輔助電源(比較放大部分的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(guò)熱保護(hù)電路內(nèi)部加短路和過(guò)熱保護(hù)電路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成化集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施3、說(shuō)明：（4）其它措施 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施

10、三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R2例： UBE3=0.7v，UZ=5.3vUI=20v，1=202=50，R1=R2=200R3=1k，RC3=2k（1）要使Rw滑到最下端時(shí)，U0=15v，Rw應(yīng)為多少？（2）當(dāng)Rw滑到最上端時(shí)，此時(shí)的U0為多少？（3）當(dāng)U0=15v，I0=500mA時(shí)，求通過(guò)RC3的電流IRC3和流過(guò)穩(wěn)壓管的電流IZ？ 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R2例： UBE3=0.7v，UZ=5.3vUI=20v，1=202=50，R1=R2

11、=200R3=1k，RC3=2kT1T3都工作于放大區(qū)，其中，T1、T2組成復(fù)合管，其電流放大系數(shù) =12=2050=1000T1管的基極電位：UB3=UZ+UBE3=5.3v+0.7v=6V調(diào)節(jié)Rw的滑動(dòng)端，可改變輸出U0，當(dāng)Rw的滑動(dòng)端往下調(diào)，則T2管的基極電位UB2=UIIRC3RC3愈高，T1管的管壓降UCE1愈小，輸出電壓U0愈高。反之，Rw的滑動(dòng)端往上調(diào)，U0愈低。 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R2例： UBE3=0.7v，UZ=5.3vUI=20v，1=202=50，R1=R2=200R3=1k

12、，RC3=2k（1）要使Rw滑到最下端時(shí)，U0=15v，Rw應(yīng)為多少？ 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R20w2123BURRRRU100200200615200RRUURR213BD2w例： UBE3=0.7vUZ=5.3vUI=20v1=202=50R1=R2=200R3=1k，RC3=2k（1）當(dāng)Rw的滑動(dòng)端往下調(diào)到最下端時(shí)，電路滿足由此可解得： 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R20w21w23BURRRRRUv10URR

13、RRRU3Bw2w210例： UBE3=0.7vUZ=5.3vUI=20v1=202=50R1=R2=200R3=1k，RC3=2k（2）當(dāng)Rw的滑動(dòng)端往上調(diào)到最上端時(shí)，電路滿足 即 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R2mA8 . 1R)UUU(URUUI3C2BE1BE0I3C3CI3RCmARUUIZR7 . 9303210132112IIIIIRREB例： UBE3=0.7vUZ=5.3vUI=20v1=202=50R1=R2=200R3=1k，RC3=2k（3）因T1、T2均工作于放大區(qū)，其發(fā)射結(jié)電壓均為

14、0.7v左右，故通過(guò)RC3的電流流過(guò)穩(wěn)壓管的電流IZ=IR3+IE3IE3IC3=IRC3IB2 三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施三、提高穩(wěn)壓電源性能的措施T1RC3 T2 R3 R1UI T3 Rw RL U0DZ R2mARRRUIwR302101例： UBE3=0.7vUZ=5.3vUI=20v1=202=50R1=R2=200R3=1k，RC3=2k（3）因T1、T2均工作于放大區(qū)，其發(fā)射結(jié)電壓均為0.7v左右，故通過(guò)RC3的電流流過(guò)取樣電阻上的電流近似為（忽略IB3）代入數(shù)值可得：IB20.54mA，IE3=1.26mA，IZ=11mA8.7 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源特點(diǎn)：體積小特點(diǎn)：體積

15、小,可靠性高可靠性高,使用靈活使用靈活,價(jià)格低廉價(jià)格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類型：類型：W7800系列系列 穩(wěn)定正電壓穩(wěn)定正電壓W7805 輸出輸出+5V W7809 輸出輸出+9V W7812 輸出輸出+12V W7815 輸出輸出+15V W7900系列系列 穩(wěn)定負(fù)電壓穩(wěn)定負(fù)電壓W7905 輸出輸出-5V W7909 輸出輸出-9V W7912 輸出輸出-12V W7915 輸出輸出-15V一、集成穩(wěn)壓電路一、集成穩(wěn)壓電路1. 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 （正電壓（正電壓 78 、負(fù)電壓、負(fù)電壓 79 ）恒流源恒流源基準(zhǔn)

16、電壓電路基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路調(diào)整電路比較放大比較放大減流保護(hù)減流保護(hù)過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱保護(hù)啟動(dòng)電路啟動(dòng)電路取取樣樣電電路路R4T1T4T2T3T5DZ1DZ2R3R2R1VREFT14T13D2D1R5R7R6T6T7T8T9T12T10T11R8R9R10R11R12R13R14R15DZ3DZ4VFVOVI123IO2. 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓LM317、負(fù)電壓、負(fù)電壓LM337 ）輸出電壓輸出電壓)1(12REFORRVV 基準(zhǔn)電壓Iadj調(diào)整管TVREFIVBVI+VoR2R1I2I1一、集成穩(wěn)壓電路一、集成穩(wěn)壓電路1端端: 輸入端輸入端2端端: 公共端公共端3端端: 輸出端輸出端1、W7800系列穩(wěn)壓器外形及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：輸入與輸出端輸入與輸出端 之間的電壓不之間的電壓不 得低于得低于3V！二、集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用二、集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用1端端: 公共端公共端2端端: 輸入端輸入端3端端: 輸出端輸出端2、W7900系列穩(wěn)壓器外形及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及