串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路課件

12.1整流與濾波電路12.2

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路12.3串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.4

開關(guān)穩(wěn)壓電源第十二章直流穩(wěn)壓電源12.1整流與濾波電路第十二章直流穩(wěn)壓電源22023/1/312.1.1直流穩(wěn)壓電源的組成12.1整流與濾波電路22022/12/2712.1.1直流穩(wěn)壓電源的組成12.32023/1/3整流：是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。濾波：將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。穩(wěn)壓：采用負反饋技術(shù)，對整流后的直流電壓進一步進行穩(wěn)定。32022/12/27整流：是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。12.1.2整流電路【整流】利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動直流電的電路的過程稱為整流。【整流分類】

整流電路按輸入電源相數(shù)：分為單相整流電路和三相整流電路整流電路按輸出波形：分為半波整流電路和全波整流電路。目前廣泛使用的是橋式整流電路。12.1.2整流電路【整流】利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?2023/1/31．單相半波整流電路單向半波整流電路及工作波形52022/12/271．單相半波整流電路單向半波整流電路及輸出整流電壓的平均值為：輸出整流電壓的平均值為：72023/1/3流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)二極管的電流平均值與負載電流平均值相等為：二極管截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值為：72022/12/27流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)二82023/1/32．單相橋式整流電路82022/12/272．單相橋式整流電路92023/1/3單向橋式整流電路工作波形92022/12/27單向橋式整流電路工作波形102023/1/3當正半周時，二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。當負半周時，二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相全波整流電壓的平均值為：102022/12/27當正半周時，二極管D1、D3導通，在112023/1/3流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)每個二極管的電流平均值為負載電流的一半：每個二極管在截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值：112022/12/27流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)122023/1/3整流變壓器副邊電壓有效值為：整流變壓器副邊電流有效值為：由以上計算，可以選擇整流二極管和變壓器。122022/12/27整流變壓器副邊電壓有效值為：整流變壓132023/1/3【注意】整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用的，整流電路既有交流量，又有直流量輸入（交流）——用有效值或最大值；輸出（交直流）——用平均值；整流管正向電流——用平均值；整流管反向電壓——用最大值。132022/12/27【注意】整流電路中的二極管是作為開關(guān)濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波，得到平穩(wěn)的直流電源。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲功能來實現(xiàn)的。12.1.3濾波電路濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波，得到平152023/1/31．電容濾波電路電容濾波電路及工作波形152022/12/271．電容濾波電路電容濾波電路及工作波為了獲得較平滑的輸出電壓，一般要求：162023/1/3—般常用如下經(jīng)驗公式估算電容濾波時的輸出電壓平均值：半波：全波：為了獲得較平滑的輸出電壓，一般要求：162022/12/27172023/1/3單相半波整流、電容濾波電路中，二極管承受的反向電壓為：當負載開路時，承受的反向電壓為最高。【例1】單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率

f=50Hz，負載電阻

RL=40Ω，要求直流輸出電壓

UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。172022/12/27單相半波整流、電容濾波電路中，二極管182023/1/3解：選二極管：

電流平均值：承受最高反壓：182022/12/27解：選二極管：電流平均值：承受最高192023/1/3選二極管應滿足：IF=(2--

3)ID192022/12/27選二極管應滿足：IF=(2--202023/1/32．電感濾波電路電感濾波適用于負載電流較大的場合。它的缺點是制做復雜、體積大、笨重且存在電磁干擾。橋整流電感濾波電路202022/12/272．電感濾波電路電感濾波適用于負212023/1/31.輸入調(diào)整系數(shù)Siu和電壓調(diào)整率Su輸出電流和環(huán)境溫度不變時，穩(wěn)壓電路輸入電壓變化△Ui對輸出電壓的影響12.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路12.2.1穩(wěn)壓電路的性能指標212022/12/271.輸入調(diào)整系數(shù)Siu和電壓調(diào)整率S222023/1/32.輸出電阻Ro和電流調(diào)整率輸入電壓和環(huán)境溫度不變時，穩(wěn)壓電路由于負載變化對輸出電壓的影響222022/12/272.輸出電阻Ro和電流調(diào)整率232023/1/312.2.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理

1.穩(wěn)壓原理232022/12/2712.2.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理242023/1/3穩(wěn)壓二極管工作在擊穿狀態(tài)，電流變化范圍大而電壓幾乎不變。通過負反饋用電阻R上的壓降來調(diào)整輸出電壓，使其達到穩(wěn)定作用。輸出電壓Uo=Uz（穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值）。2.限流電阻的選擇穩(wěn)壓管穩(wěn)壓限流電阻是不可少的。選擇限流電阻主要考慮穩(wěn)壓管工作電流的允許范圍Izmin≤Iz≤Izmax242022/12/27穩(wěn)壓二極管工作在擊穿狀態(tài)，電流變化范252023/1/3由于:所以:解得：（Izmin發(fā)生在輸入電壓最小、限流電阻最大和輸出電流最大時）252022/12/27由于:所以:解得：（Izmin發(fā)生在（Izmax發(fā)生在輸入電壓最大、限流電阻最小和輸出電流最小時）一般選擇Rmin≤R≤Rmax又：解得：（Izmax發(fā)生在輸入電壓最大、限流電阻最小和輸出電流最小時272023/1/312.3串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.3.1線性穩(wěn)壓電路概述引起輸出電壓變化的原因是負載電流的變化和輸入電壓的變化，將不穩(wěn)定的直流電壓變換成穩(wěn)定且可調(diào)的直流電壓的電路稱為直流穩(wěn)壓電路。直流穩(wěn)壓電路按調(diào)整器件的工作狀態(tài)可分為線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路兩大類。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負載串聯(lián)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負載并聯(lián)272022/12/2712.3串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.3.1線282023/1/3

12.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成與工作原理分立元件串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路組成282022/12/2712.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成1．電路的組成及各部分的作用（1）取樣環(huán)節(jié)由R1、RP、R2組成的分壓電路構(gòu)成，它將輸出電壓Uo分出一部分作為取樣電壓UF，送到比較放大環(huán)節(jié)。（2）基準電壓由穩(wěn)壓二極管DZ和電阻R3構(gòu)成的穩(wěn)壓電路組成，它為電路提供一個穩(wěn)定的基準電壓UZ，作為調(diào)整、比較的標準。1．電路的組成及各部分的作用（3）比較放大環(huán)節(jié)由V2和R4構(gòu)成的直流放大器組成，其作用是將取樣電壓UF與基準電壓UZ之差放大后去控制調(diào)整管V1。（4）調(diào)整環(huán)節(jié)由工作在線性放大區(qū)的功率管Vl組成，Vl的基極電流IB1受比較放大電路輸出的控制，它的改變又可使集電極電流IC1和集、射電壓UCEl改變，從而達到自動調(diào)整穩(wěn)定輸出電壓的目的。（3）比較放大環(huán)節(jié)由V2和R4構(gòu)成的直流放大器組成，其作用2.穩(wěn)壓的實質(zhì)：UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。3．電路的輸出電壓設(shè)V2發(fā)射結(jié)電壓UBE2可忽略，則：或用電位器RP即可調(diào)節(jié)輸出電壓Uo的大小，但Uo必定大于或等于UZ。2.穩(wěn)壓的實質(zhì)：UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。3．電路的

12.3.3線性集成穩(wěn)壓器1.固定式三端穩(wěn)壓器外形和管腳排列12.3.3線性集成穩(wěn)壓器CW7800系列(正電源)

CW7900系列(負電源)輸出電壓5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V輸出電流78L××/79L××—

輸出電流100mA78M××/9M××—

輸出電流500mA78××/79××—

輸出電流1.5A例如：CW7805輸出5V，最大電流1.5ACW78M05輸出5V，最大電流0.5ACW78L05輸出5V，最大電流0.1A78/79××三端參數(shù)CW7800系列(正電源)78/79××三端參數(shù)2．固定式集成穩(wěn)壓器的應用電路（1）基本電路2．固定式集成穩(wěn)壓器的應用電路（2）提高輸出電壓的電路輸出電壓Uo=U××+UZ（2）提高輸出電壓的電路輸出電壓Uo=U××+UZ（3）擴大輸出電流的電路。圖中I3為穩(wěn)壓器公共端電流，其值很小，可以忽略不計，所以，則可得：（3）擴大輸出電流的電路。圖中I3為穩(wěn)壓器公共端電流，其值很（4）能同時輸出正、負電壓的電路。（4）能同時輸出正、負電壓的電路。382023/1/33．可調(diào)式三端穩(wěn)壓器外形和管腳排列382022/12/273．可調(diào)式三端穩(wěn)壓器外形和管腳排列392023/1/3可調(diào)式三端穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓。常見產(chǎn)品有CW117/CW217/CW317：系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓；CW137/CW237/CW337：系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負電壓，可調(diào)范圍為1.2V～37V,最大輸出電流均可達1.5A。可調(diào)式三端穩(wěn)壓器的應用電路與固定三端相似。392022/12/27可調(diào)式三端穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的直流電12.4開關(guān)穩(wěn)壓電源1．開關(guān)電源特點調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換效率高，一般可達65%～90%體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬，電網(wǎng)電壓可在130V～256V波動12.4.1開關(guān)穩(wěn)壓電源概述12.4開關(guān)穩(wěn)壓電源1．開關(guān)電源特點12.4.1開關(guān)穩(wěn)壓電2．開關(guān)電源缺點存在尖峰干擾與電磁干擾輸出紋波電壓較大控制電路復雜3．開關(guān)電源類型調(diào)整管與負載的連接方式：串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路、并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路。調(diào)整管基極脈沖占空比按控制方式：脈寬控制、頻率控制、混合控制脈沖源產(chǎn)生電路：自激式、他激式2．開關(guān)電源缺點422023/1/34．串聯(lián)型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)框圖422022/12/274．串聯(lián)型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)框圖432023/1/3開關(guān)電源用脈沖占空比控制電路的輸出矩形波，來控制調(diào)整管的飽和與截止時間，從而穩(wěn)定輸出電壓。當輸出電壓較低時：調(diào)整管飽和，輸出電壓升高當輸出電壓較高時：調(diào)整管截止，由續(xù)流電路維持負載電流，輸出電壓下降。12.4.2開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理432022/12/27開關(guān)電源用脈沖占空比控制電路的輸出矩調(diào)整管截止調(diào)整管飽和導通調(diào)整管截止調(diào)整管飽和導通12.4.2集成開關(guān)穩(wěn)壓電源器集成開關(guān)穩(wěn)壓器：將調(diào)整管、比較放大電路、基準電壓、采樣電路（輸出可調(diào)的除外）、啟動電路、輸入欠壓縮定控制和保護電路都集成在同一個芯片上。常用的集成芯片：有五端CW2575/2576（串聯(lián)型）/2577（并聯(lián)型）外接續(xù)流電路就可構(gòu)成開關(guān)穩(wěn)壓電源。12.4.2集成開關(guān)穩(wěn)壓電源器作業(yè)1、3、4、7作業(yè)1、3、4、712.1整流與濾波電路12.2

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路12.3串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.4

開關(guān)穩(wěn)壓電源第十二章直流穩(wěn)壓電源12.1整流與濾波電路第十二章直流穩(wěn)壓電源482023/1/312.1.1直流穩(wěn)壓電源的組成12.1整流與濾波電路22022/12/2712.1.1直流穩(wěn)壓電源的組成12.492023/1/3整流：是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。濾波：將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。穩(wěn)壓：采用負反饋技術(shù)，對整流后的直流電壓進一步進行穩(wěn)定。32022/12/27整流：是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。12.1.2整流電路【整流】利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動直流電的電路的過程稱為整流?！菊鞣诸悺?/p>

整流電路按輸入電源相數(shù)：分為單相整流電路和三相整流電路整流電路按輸出波形：分為半波整流電路和全波整流電路。目前廣泛使用的是橋式整流電路。12.1.2整流電路【整流】利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?12023/1/31．單相半波整流電路單向半波整流電路及工作波形52022/12/271．單相半波整流電路單向半波整流電路及輸出整流電壓的平均值為：輸出整流電壓的平均值為：532023/1/3流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)二極管的電流平均值與負載電流平均值相等為：二極管截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值為：72022/12/27流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)二542023/1/32．單相橋式整流電路82022/12/272．單相橋式整流電路552023/1/3單向橋式整流電路工作波形92022/12/27單向橋式整流電路工作波形562023/1/3當正半周時，二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。當負半周時，二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相全波整流電壓的平均值為：102022/12/27當正半周時，二極管D1、D3導通，在572023/1/3流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)每個二極管的電流平均值為負載電流的一半：每個二極管在截止時承受的最高反向電壓為u2的最大值：112022/12/27流過負載電阻RL的電流平均值為：流經(jīng)582023/1/3整流變壓器副邊電壓有效值為：整流變壓器副邊電流有效值為：由以上計算，可以選擇整流二極管和變壓器。122022/12/27整流變壓器副邊電壓有效值為：整流變壓592023/1/3【注意】整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用的，整流電路既有交流量，又有直流量輸入（交流）——用有效值或最大值；輸出（交直流）——用平均值；整流管正向電流——用平均值；整流管反向電壓——用最大值。132022/12/27【注意】整流電路中的二極管是作為開關(guān)濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波，得到平穩(wěn)的直流電源。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲功能來實現(xiàn)的。12.1.3濾波電路濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波，得到平612023/1/31．電容濾波電路電容濾波電路及工作波形152022/12/271．電容濾波電路電容濾波電路及工作波為了獲得較平滑的輸出電壓，一般要求：622023/1/3—般常用如下經(jīng)驗公式估算電容濾波時的輸出電壓平均值：半波：全波：為了獲得較平滑的輸出電壓，一般要求：162022/12/27632023/1/3單相半波整流、電容濾波電路中，二極管承受的反向電壓為：當負載開路時，承受的反向電壓為最高。【例1】單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率

f=50Hz，負載電阻

RL=40Ω，要求直流輸出電壓

UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。172022/12/27單相半波整流、電容濾波電路中，二極管642023/1/3解：選二極管：

電流平均值：承受最高反壓：182022/12/27解：選二極管：電流平均值：承受最高652023/1/3選二極管應滿足：IF=(2--

3)ID192022/12/27選二極管應滿足：IF=(2--662023/1/32．電感濾波電路電感濾波適用于負載電流較大的場合。它的缺點是制做復雜、體積大、笨重且存在電磁干擾。橋整流電感濾波電路202022/12/272．電感濾波電路電感濾波適用于負672023/1/31.輸入調(diào)整系數(shù)Siu和電壓調(diào)整率Su輸出電流和環(huán)境溫度不變時，穩(wěn)壓電路輸入電壓變化△Ui對輸出電壓的影響12.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路12.2.1穩(wěn)壓電路的性能指標212022/12/271.輸入調(diào)整系數(shù)Siu和電壓調(diào)整率S682023/1/32.輸出電阻Ro和電流調(diào)整率輸入電壓和環(huán)境溫度不變時，穩(wěn)壓電路由于負載變化對輸出電壓的影響222022/12/272.輸出電阻Ro和電流調(diào)整率692023/1/312.2.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理

1.穩(wěn)壓原理232022/12/2712.2.2穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理702023/1/3穩(wěn)壓二極管工作在擊穿狀態(tài)，電流變化范圍大而電壓幾乎不變。通過負反饋用電阻R上的壓降來調(diào)整輸出電壓，使其達到穩(wěn)定作用。輸出電壓Uo=Uz（穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值）。2.限流電阻的選擇穩(wěn)壓管穩(wěn)壓限流電阻是不可少的。選擇限流電阻主要考慮穩(wěn)壓管工作電流的允許范圍Izmin≤Iz≤Izmax242022/12/27穩(wěn)壓二極管工作在擊穿狀態(tài)，電流變化范712023/1/3由于:所以:解得：（Izmin發(fā)生在輸入電壓最小、限流電阻最大和輸出電流最大時）252022/12/27由于:所以:解得：（Izmin發(fā)生在（Izmax發(fā)生在輸入電壓最大、限流電阻最小和輸出電流最小時）一般選擇Rmin≤R≤Rmax又：解得：（Izmax發(fā)生在輸入電壓最大、限流電阻最小和輸出電流最小時732023/1/312.3串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.3.1線性穩(wěn)壓電路概述引起輸出電壓變化的原因是負載電流的變化和輸入電壓的變化，將不穩(wěn)定的直流電壓變換成穩(wěn)定且可調(diào)的直流電壓的電路稱為直流穩(wěn)壓電路。直流穩(wěn)壓電路按調(diào)整器件的工作狀態(tài)可分為線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路兩大類。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負載串聯(lián)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負載并聯(lián)272022/12/2712.3串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.3.1線742023/1/3

12.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成與工作原理分立元件串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路組成282022/12/2712.3.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成1．電路的組成及各部分的作用（1）取樣環(huán)節(jié)由R1、RP、R2組成的分壓電路構(gòu)成，它將輸出電壓Uo分出一部分作為取樣電壓UF，送到比較放大環(huán)節(jié)。（2）基準電壓由穩(wěn)壓二極管DZ和電阻R3構(gòu)成的穩(wěn)壓電路組成，它為電路提供一個穩(wěn)定的基準電壓UZ，作為調(diào)整、比較的標準。1．電路的組成及各部分的作用（3）比較放大環(huán)節(jié)由V2和R4構(gòu)成的直流放大器組成，其作用是將取樣電壓UF與基準電壓UZ之差放大后去控制調(diào)整管V1。（4）調(diào)整環(huán)節(jié)由工作在線性放大區(qū)的功率管Vl組成，Vl的基極電流IB1受比較放大電路輸出的控制，它的改變又可使集電極電流IC1和集、射電壓UCEl改變，從而達到自動調(diào)整穩(wěn)定輸出電壓的目的。（3）比較放大環(huán)節(jié)由V2和R4構(gòu)成的直流放大器組成，其作用2.穩(wěn)壓的實質(zhì)：UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。3．電路的輸出電壓設(shè)V2發(fā)射結(jié)電壓UBE2可忽略，則：或用電位器RP即可調(diào)節(jié)輸出電壓Uo的大小，但Uo必定大于或等于UZ。2.穩(wěn)壓的實質(zhì)：UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。3．電路的

12.3.3線性集成穩(wěn)壓器1.固定式三端穩(wěn)壓器外形和管腳排列12.3.3線性集成穩(wěn)壓器CW7800系列(正電源)

CW7900系列(負電源)輸出電壓5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V輸出電流78L××/79L××—

輸出電流100mA78M××/9M××—

輸出電流500mA78××/79××—

輸出電流1.5A例如：CW7805輸出5V，最大電流1.5ACW78M05輸出5V，最大電流0.5ACW78L05輸出5V，最大電流0.1A78/79××三端參數(shù)CW7800系列(正電源)78/79××三端參數(shù)2．固定式集成穩(wěn)壓器的應用電路（1）基本電路2．固定式集成穩(wěn)壓器的應用電路（2）提高輸出電壓的電路輸出電壓Uo=U××+UZ（2）提高輸出電壓的電路輸出電壓Uo=U××+UZ（3）擴大輸出電流的電路。圖中I3為穩(wěn)壓器公共端電流，其值很小，可以忽略不計，所以，則可得：（3）擴大輸出電流的電路。圖中I3為穩(wěn)壓器公共端電流，其值很（4）能同