直流穩(wěn)壓電源17460課件

第二節(jié)直流穩(wěn)壓電源主要內(nèi)容:1.1小功率整流濾波電路1.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路基本要求:1.1掌握單相橋式整流電容濾波電路的工作原理及各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算1.2了解帶放大器的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理及輸出電壓的計(jì)算，三端集成穩(wěn)壓電源的使用方法及應(yīng)用教學(xué)要點(diǎn)：重點(diǎn)介紹單相橋式整流電容濾波電路的工作原理及各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算，介紹串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路及三端集成穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理電子電路工作時(shí)都需要直流電源提供能量，電池因使用費(fèi)用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。本章討論如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源，一般直流電源由如下部分組成：

整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動(dòng)直流電。

濾波電路是將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。

穩(wěn)壓電路對(duì)整流后的直流電壓采用負(fù)反饋技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。直流電源的方框圖如圖15.01所示。1.1.1單相橋式整流電路(1)工作原理

單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如圖15.02（a）所示。（a）橋式整流電路（b）波形圖圖15.02單相橋式整流電路根據(jù)圖15.02（b）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為（2）參數(shù)計(jì)算流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓1.1.2濾波電路

幾種濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒L型）（c）型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)。一、電容濾波電路

充電放電tuoDu1u2CRLuoi0

1、空載時(shí)的情況輸出電壓為U2，二極管承受的最高反向電壓URM=2U22、接負(fù)載的情況在工作過程中，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θ<π，流過二極管的瞬時(shí)電流大，故常串入一個(gè)限流電阻(1/25)RL。一、電容濾波電路充電放電tuoDu1u2CRLuoi0（3）脈動(dòng)系數(shù)?。ò礃蚴秸麟娐酚?jì)算，參見清華本）（4）電路的外特性一般情況ULI00.45U2半波0.9U2全波SI0157%67%半波全波外特性濾波特性電容濾波電路使用于負(fù)載電流變化不大，負(fù)載整流電壓較高的場(chǎng)合。一、電容濾波電路充電放電tuoDu1u2CRLuoi04、電路參數(shù)的近似估算（1）整流二極管的選擇濾波電容的容量愈大，導(dǎo)通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。但流過整流管的平均電流：

半波整流時(shí)：全波整流時(shí)：整流管的耐壓：由于電容電壓最高為U2，所以UDRM=一、電容濾波電路充電放電tuoDu1u2CRLuoi04、電路參數(shù)的近似估算

（2）濾波電容的估算容量：C≥耐壓：（3）變壓器次級(jí)參數(shù)的估算U2=U0/1.2（全波整流）I2=（1.5~2）I0二、電感濾波電路u0Lωtωt工作原理：當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，負(fù)載上的直流電壓與不加濾波時(shí)負(fù)載上的直流電壓相同。特點(diǎn)：（1）電感濾波電路的外特性是很平坦的，U0隨I0增大而略有下降的原因是輸出電流增大時(shí)，整流電路的內(nèi)阻和電感的整流電阻壓降也略有增加的緣故。I00.9U2三、電感濾波電路特點(diǎn)：（2）導(dǎo)通角θ=π，因而避免了過大的沖擊電流。（3）輸出電壓沒有電容濾波高。電感濾波電路適用于負(fù)載所需的直流電壓不高，輸出電流較大及負(fù)載變化較大的場(chǎng)合。（4）缺點(diǎn)：電感體積大，成本高，輸出電壓稍低。（5）為了提高濾波效果，通常采用倒L型濾波電路。u0LωtωtI00.9U2C1.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路1.2.1穩(wěn)壓電源概述1.2.2線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源1.2.3集成穩(wěn)壓電源（三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用）1.2.2線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大，效率低。一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理二、穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié)一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理(1)線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用圖16.03來說明。

顯然，VO=VI-VR，當(dāng)VI增加時(shí)，R受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VI增加對(duì)輸出電壓的影響。若負(fù)載電流IL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI減小，對(duì)輸出電壓減小的影響。圖16.03串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖圖16.03串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖

在實(shí)際電路中，可變電阻R是用一個(gè)三極管來替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖16.04所示。它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。

圖16.04串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖（動(dòng)畫16-2）2．負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變

負(fù)載電流IL的增加，必然會(huì)使輸入電壓VI有所減小，輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得的誤差信號(hào)使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算根據(jù)圖16.04可知Vf≈VREF調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。（動(dòng)畫16-1）1.2.3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：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一、集成穩(wěn)壓電路1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負(fù)電壓79

）恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護(hù)過熱保護(hù)啟動(dòng)電路取樣電路1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端1、W7800系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1μF+1V+5V注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！二、集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用1端:公共端2端:輸入端3端:輸出端2、W7900系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1FCo1μF-1V-5V二、集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用u2u1C1300μFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1F二、集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用3、實(shí)際應(yīng)用接線圖三、三端集成穩(wěn)壓器(1)概述

將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。它的電路符號(hào)見圖16.07，外形如圖16.08所示。

圖16.07集成穩(wěn)壓器符號(hào)要特別注意，不同型號(hào)，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的，要查手冊(cè)確定。圖16.08外形圖照片(2)線性三端集成穩(wěn)壓器的分類三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：1.三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器6.大電流三端集成穩(wěn)壓器

以上1---為軍品級(jí)；2---為工業(yè)品級(jí)；3---為民品級(jí)。

軍品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃；

工業(yè)品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25℃～150℃；

民品級(jí)多為塑料封裝，工作溫度范圍0℃～125℃。(3)應(yīng)用電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖16.09所示?？烧{(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是1.25

V的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調(diào)節(jié)。

16.09應(yīng)用電路(固定)三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖16.1所示。

圖