直流穩(wěn)壓電源2016

1、直流穩(wěn)壓電源難點 在不同的電路中，輸出電壓平均值與輸入電壓有效值之間的關(guān)系以及輸出電壓的波形 uRLuo+C整流濾波電路輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系Ui-Uo電路無電容濾波有電容濾波有電容濾波但負載斷開單向半波整流Uo=0.45UiUo=UiUo=1.4Ui單向橋式整流Uo=0.9UiUo=1.2UiUo=1.4Uiu4uou3u2u1將雙向脈動變單向脈動濾除交流成分，脈動程度減小將輸出電壓穩(wěn)定改變電改變電壓幅值，壓幅值，不改變不改變相位相位導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體特特 點點舉舉 例例導(dǎo)體導(dǎo)體容易傳導(dǎo)電流容易傳導(dǎo)電流如銅、鋁、銀等金屬如銅、鋁、銀等金屬絕絕緣絕絕緣體體幾乎不傳導(dǎo)電流

2、幾乎不傳導(dǎo)電流如塑料、陶瓷、橡皮、玻如塑料、陶瓷、橡皮、玻璃等璃等半導(dǎo)體半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕練體之間。絕練體之間。另具有另具有光敏光敏、熱敏熱敏及及摻雜摻雜等特性等特性如硅如硅SiSi、鍺、鍺GeGe、砷化鎵、砷化鎵GaAsGaAs等等5.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性5.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性共價健共價健 Si Si Si Si價電子價電子 Si Si Si Si價電子價電子 發(fā)生本征激發(fā)：發(fā)生本征激發(fā)： 產(chǎn)生電子空穴對產(chǎn)生電子空穴對空穴空穴自由電子自由電子 Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子失去一個失去一個電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x

3、子正離子N N型型半半導(dǎo)導(dǎo)體體 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴P P型型半半導(dǎo)導(dǎo)體體內(nèi)電場內(nèi)電場2.少子的漂移運動少子的漂移運動多子的擴散運動多子的擴散運動1.濃度差濃度差 擴散的結(jié)果使空擴散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。間電荷區(qū)變寬?？臻g電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負接負 外電場外電場IF內(nèi)電場內(nèi)電場PN+IR+反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+電擊穿可以恢復(fù)；電擊穿可以恢復(fù)；熱擊穿管子損壞，不可恢復(fù)。熱擊穿管子損壞，不可恢復(fù)。反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特

4、性UIPN+PN+陰極陰極陽極陽極 D補充：二極管命名命名：2（二極管），字母表示材料和極性，（C-N型硅材料）字母表示類型，（Z整流管）數(shù)字表示序號，（55序號）字母表示規(guī)格；（A規(guī)格號）2CZ55A（N型硅材料整流二極管）定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+V sin18itu t uo8V分析之初認(rèn)為二極管斷開，則分析之初認(rèn)為二極管斷開，則UZIZIZM UZ IZ_+UIO加正向電壓作為普通二極管使用加正向電

5、壓作為普通二極管使用使用 在使用穩(wěn)壓管用來穩(wěn)定某一電壓在使用穩(wěn)壓管用來穩(wěn)定某一電壓U UO O時，將穩(wěn)壓管時，將穩(wěn)壓管D DZ Z并聯(lián)接在需穩(wěn)壓的部分電路兩端；而且穩(wěn)壓管并聯(lián)接在需穩(wěn)壓的部分電路兩端；而且穩(wěn)壓管應(yīng)工作在反向擊穿區(qū)；為保證穩(wěn)壓管安全工作，應(yīng)工作在反向擊穿區(qū)；為保證穩(wěn)壓管安全工作，應(yīng)串入一限流電阻應(yīng)串入一限流電阻R R。RLRDZuiUZUO+使用注意使用注意 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)；穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)； 使用時串入限流電阻；使用時串入限流電阻； 要穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管必須電擊穿；要穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管必須電擊穿； 當(dāng)穩(wěn)壓管工作在正向偏置時，是一個普通二極管。當(dāng)穩(wěn)壓管工作在正向偏置時，是一個普

6、通二極管。UU0ZZ ZIUrNNPBECBECIBIEICBECIBIEICEEBRBRCBECIBIEICBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCIICEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略結(jié)論結(jié)論: :BECIBIEICIB+IC=IEVCVBVE 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)

7、射極接法的特性曲線重點討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A40 A60 A80 A100 A常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)O BCII_ BCII 53704051BC.II 400400605132BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)ICUCEO5.65.6直流

8、穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源整流電路整流電路u4uou3u2u1功能：功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適 的直流電壓的直流電壓將雙向脈動變單向脈動濾除交流成分，脈動程度減小將輸出電壓穩(wěn)定改變電改變電壓幅值，壓幅值，不改變不改變相位相位 將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓。將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓。 半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。等。 二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?u 負半周，負半周，VauC時，二極管導(dǎo)通，電源在

9、給負載時，二極管導(dǎo)通，電源在給負載RL供電的同時也給供電的同時也給電容充電，電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+C +aDuoubRLio二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為此時負載斷開。此時負載斷開。 uoU2U2u tO tOUU22DRM 25)(3LTCR 一一般般取取(1) (1) 輸出電壓的脈動程度與平均值輸出電壓的脈動程度與平均值Uo與放電時間與放電時間 常數(shù)常數(shù)RLC有關(guān)。有關(guān)。 近似估算?。航乒浪闳。?Uo = 1. 0 U （半波）半波）為了得到比較平直的輸出電壓為了得到比較平直的輸出電壓U2有電容濾波有電容濾波 無電容濾波無電容濾波0

10、UooIO 結(jié)論結(jié)論 因此電容濾波適合于要求輸出電壓較因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負載電流較小且負載變化較小的場高、負載電流較小且負載變化較小的場合合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二極管導(dǎo)通時間越短整流二極管導(dǎo)通時間越短 iD 的的峰值電流越大峰值電流越大( (沖擊電流沖擊電流) )。iD tuoU2 tOO Uo = 1. 2 U ( 橋式、全波）橋式、全波） uRLuo+C輸出波形更加平緩，電壓值也輸出波形更加平緩，電壓值也有所增加，使用更多有所增加，使用更多。C增大增大 例例:有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源

11、頻率 f=50Hz，負載電阻，負載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。選擇整流二極管及濾波電容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可選用二極管可選用二極管2CP11IOM =100mA UDRM =50V 例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率 f=50Hz，負載電阻，負載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器

12、。選擇整流二極管及濾波電容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 選擇濾波電容器選擇濾波電容器F250F102502000.05 0506L R.C可選用可選用C=250 F，耐壓為，耐壓為50V的極性電容器的極性電容器 L uRLuo+C 濾波效果比濾波效果比LC濾濾波器更好，但二極管波器更好，但二極管的沖擊電流較大。的沖擊電流較大。 比比 形形 LC 濾濾波器的體積小、波器的體積小、成本低。成本低。 L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1實驗UO = UZ IR = IO + IZUIUZ設(shè)設(shè)UI一定

13、，負載一定，負載RL變化變化UO 基本不變基本不變 IR (IRR) 基本不變基本不變限流調(diào)壓限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路RL (IO ) IR IZ UR UO (UZ ) +UIRL+CIOUO+uIRRDZIzUI=1.2U，UO = UZ ， IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz計算公式 UO = UZ =IORL ， UR=IR=UI-UZ, UI=1.2U IR = IO + IZUR電路中電路中R起起限流作用，限流作用，不能缺少，不能缺少，否則穩(wěn)壓管否則穩(wěn)壓管會容易損壞。會容易損壞。穩(wěn)壓管工作

14、穩(wěn)壓管工作于反向擊穿于反向擊穿狀態(tài)，起穩(wěn)狀態(tài)，起穩(wěn)壓作用。反壓作用。反之，輸出為之，輸出為零壓降。零壓降。+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz1根據(jù)輸出電壓的極性，正確畫出橋路四個二極管和標(biāo)出電容的極性。2 以上直流電源是 （ ）、（ ） 、 （ ） 、（ ） 四部分組成。3當(dāng)開關(guān)K閉合時，U1= 。如果開關(guān)K斷開，U1= 。4在整流濾波穩(wěn)壓電路中，如果R短路，電路產(chǎn)生的后果是( ) 。5在開關(guān)閉合時，若電路參數(shù)已知，R=400，RL=600，則IR =（ ），IL=（ ） 12v0.9v穩(wěn)壓管擊穿穩(wěn)壓管擊穿 由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運算放大器可組成恒壓源。由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運算放大器可組成恒壓

15、源。UZRFR2R1+ RL+UZRDZ+UUORFR2R1+ +RLRDZ+UZ+U反相輸入恒壓源反相輸入恒壓源同相輸入恒壓源同相輸入恒壓源ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改變改變 RF 即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。路和調(diào)整元件四部分組成。調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓取樣取樣電路電路當(dāng)由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓當(dāng)由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓UO

16、升高時，有如下穩(wěn)壓過程：升高時，有如下穩(wěn)壓過程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串聯(lián)電壓負反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)由于引入的是串聯(lián)電壓負反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。壓電路。UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用靈活用靈活, ,價格低廉等優(yōu)點。價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1. 分類分

17、類兩位數(shù)字為輸出電壓值兩位數(shù)字為輸出電壓值三三端端穩(wěn)穩(wěn)壓壓器器輸出固定電壓輸出固定電壓輸出正電壓輸出正電壓78XX 輸出負電壓輸出負電壓79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)）W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1輸入端輸入端3 公共端公共端2 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1 公共端公共端3輸入端輸入端2 輸出端輸出端 輸出電流超過輸出電流超過 1. 5 A（加散熱器）（加散熱器） 不需要外接元件不需要外接元件 內(nèi)部有過熱保護內(nèi)部有過熱保護 內(nèi)部有過流保護內(nèi)部有過流保護 調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護 輸出電壓容差為輸出電壓容差為 4%

18、5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。輸出為固定正電壓時的接法如圖所示。輸出為固定正電壓時的接法如圖所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F直流穩(wěn)壓電源難點 在不同的電路中，輸出電壓平均值與輸入在不同的電路中，輸出電壓平均值與輸入電壓有效值之間的關(guān)系以及輸出電壓的波電壓有效值之間的關(guān)系以及輸出電壓的波形形 在直流穩(wěn)壓電源電路中，計算有關(guān)電量。在直流穩(wěn)壓電源電路中，計算有關(guān)電量。整流濾波電路如圖所示，二極管整流濾波電路如圖所示，二極管 是是 理理 想想 元元 件，電件，電 容容 ，負，負