第18章 直流穩(wěn)壓電源

1、2/543/54第第章直流穩(wěn)壓電源章直流穩(wěn)壓電源功能：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。4/54 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、橋式和倍壓整流半波、全波、橋式和倍壓整流; 單相和三相整流等。單相和三相整流等。 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。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娦浴＠枚O管的單向?qū)щ娦浴?下面下面重點分析半波和橋式整流、濾波電路。重點分析半波和橋式整流、濾波電路。5/54t uDOuOOt U2 6/54u tOt uDOuOOt U2

2、U2VauC時，二極管導通時，二極管導通, 電源在給負載電源在給負載RL供電的同時供電的同時也給電容充電，也給電容充電， uC 增加，增加，uO= uC 。 CC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 。UU22RM 23/54截止二極管上的最高反向電壓截止二極管上的最高反向電壓URM24/54 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 和放電時間常數(shù)和放電時間常數(shù) RLC有關(guān)。有關(guān)。 U2 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25)(3LTCR 一般取一般取25/54例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源有一單相橋式整流濾波電路，已知交

3、流電源頻率頻率 f = 50Hz，負載電阻，負載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出，要求直流輸出電壓電壓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 35V2522RM UU A075. 0A20030212121LOOD RUII解：解：25VV1.230 2 . 1O UUIOM =100mA URWM =50V 可選用二極管可選用二極管2CZ52B26/54取取 RLC = 5 T/2已知已知 RL = 50 s 05. 0s25015L CR2. 選擇濾波電容器選擇濾波電容器2505F10250F2000.05 05. 06L RC可選用可選用C =

4、250 F，耐壓為，耐壓為 50 V 的極性電容器。的極性電容器。解：解： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率頻率 f = 50Hz，負載電阻，負載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出，要求直流輸出電壓電壓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。例：例：27/54 28/54 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，濾波器更好，但二極管的沖但二極管的沖擊電流較大。擊電流較大。 比比 形形 LC 濾波器的體積濾波器的體積小、成本低。小、成本低。 29/54交直流收擴兩用機電源交直流收擴兩用機電源 如圖電源輸出電壓如圖電源

5、輸出電壓為為24V, 電流為電流為1.8A。變。變壓器二次繞組壓器二次繞組N3 的電壓的電壓約為約為20V, C2起抑制高頻起抑制高頻干擾作用；二次繞組干擾作用；二次繞組N2的電壓為的電壓為 5.5V, 供照明供照明指示燈用。直流指示燈用。直流 24V電電池的極性可任意接入。池的極性可任意接入。30/5431/54UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 設(shè)設(shè)UI一定，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 UO (UZ ) IZ IRIZ限流調(diào)壓限流調(diào)壓RDZ穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路32/54UO = UZ IR = IO

6、+ IZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR UIUZ33/54ZMOOIMmin IIRUU (1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM(3) UI = (2 3) UO(4) RIIUU OminZMOIM OMZOImin IIUU ZOMOIminIIRUU 34/54 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般串聯(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)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中。電路中

7、。35/54調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準基準電壓電壓取樣取樣電路電路穩(wěn)壓的實質(zhì)：穩(wěn)壓的實質(zhì)： UCE 的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定。36/54若若UI增大時，自動調(diào)整過程如下：增大時，自動調(diào)整過程如下：UIUOVB2 UBE2IB2IC2UCE2 UO UCE1 IC1 IB1 UBE1 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路輸出電壓的大小具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路輸出電壓的大小,決定于電路的分壓比和基準電壓，調(diào)節(jié)電位器決定于電路的分壓比和基準電壓，調(diào)節(jié)電位器RP的滑的滑動端即可改變輸出電壓。動端即可改變輸出電壓。37/54調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準基準電壓電壓

8、采樣采樣電路電路 典型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)定精度不高典型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路溫度穩(wěn)定性和穩(wěn)定精度不高, 采用線性集成運放作為比較放大器，以減小穩(wěn)壓電路采用線性集成運放作為比較放大器，以減小穩(wěn)壓電路輸出電壓的溫漂和提高輸出電壓穩(wěn)定精度。輸出電壓的溫漂和提高輸出電壓穩(wěn)定精度。38/54 當由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓當由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓UO 升高時，有如下穩(wěn)壓過程：升高時，有如下穩(wěn)壓過程：O2121FURRRRUU ZUU )(FBZoUUAUu 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)壓由于引入的是串聯(lián)電壓負反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)

9、壓電路。電路。39/54Z211BO)(1URRRUU 40/54 單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用靈活靈活, ,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、輸出和公共引最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓的數(shù)值, 以以V為單位。為單位。輸出電流：輸出電流：78L / 79L 輸出電流輸出電流100 mA78M/ 79M 輸出電流輸出電流500 mA78/ 79 輸出電流輸出電流 1.5 A5V, 6V,

10、 9V, 12V, 15V, 18V, 24V等多種等多種輸出電壓輸出電壓：型號命名型號命名W78 (輸出正電壓輸出正電壓)系列系列 W79 (輸出負電壓輸出負電壓)系列系列 (1)41/54W7800、W7900系列穩(wěn)壓器有系列穩(wěn)壓器有金屬封裝金屬封裝和和塑料封裝塑料封裝兩種兩種W78系列系列INOUTGND312IN 12 3OUTGND金屬封裝金屬封裝塑料封裝塑料封裝IN1 2 3 OUTGNDINOUTGND312金屬封裝金屬封裝塑料封裝塑料封裝W79系列系列外形封裝和引腳功能圖外形封裝和引腳功能圖 W7800+213_W790013_2符號符號 使用時必須注意引腳功能，不能接錯，否則

11、電路將使用時必須注意引腳功能，不能接錯，否則電路將不能正常工作，甚至損壞集成電路。不能正常工作，甚至損壞集成電路。 42/54 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% 三端集成穩(wěn)壓器因內(nèi)部有過熱、過流保護電路，三端集成穩(wěn)壓器因內(nèi)部有過熱、過流保護電路，因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。由于其具有體積小、因此它的性能優(yōu)良，可靠性高。由于其具有體積小、使用方便、價格低廉等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。使用方便、價格低廉等

12、優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。 43/54 反映當負載電流和環(huán)境溫度不變時，電網(wǎng)電壓波反映當負載電流和環(huán)境溫度不變時，電網(wǎng)電壓波動對穩(wěn)壓電路的影響。動對穩(wěn)壓電路的影響。0 0 IO %100oo TIU UUUS 反映當輸入電壓和環(huán)境溫度不變時，輸出電流變反映當輸入電壓和環(huán)境溫度不變時，輸出電流變化時輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負載化時輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負載能力。能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%44/54輸出電壓輸出電壓 UO 最大輸入電壓最大輸入電壓 UIM 最大功耗最大功耗 PM OMOIMM)(IUUP 最大輸出電流最

13、大輸出電流 IOM 最小輸入、輸出電壓差最小輸入、輸出電壓差 (UI UO ) min 45/54輸出電流：輸出電流： L型型(0.1A)、M型型(0.5A)，未標字母，未標字母(1.5A) W117/217/317系列系列 (輸出正電壓輸出正電壓)W137/W237/W337系列系列(輸出負電壓輸出負電壓)46/54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 F+_1 F47/5448/54 49/54 UU URRU)1(12O 可見移動電位器的滑動端，改變電阻可見移動電位器的滑動端，改變電阻 R2 和和 R1的比值，

14、便可調(diào)節(jié)輸出電壓的比值，便可調(diào)節(jié)輸出電壓 UO 的大小。的大小。50/54)1(25. 112ORRU 51/54 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，功耗串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，功耗較大、效率較低。開關(guān)型穩(wěn)壓電源調(diào)整管工作在飽和較大、效率較低。開關(guān)型穩(wěn)壓電源調(diào)整管工作在飽和導通和截止狀態(tài)導通和截止狀態(tài) (即開關(guān)狀態(tài)即開關(guān)狀態(tài))，與負載連接方式有串，與負載連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。聯(lián)和并聯(lián)兩種。 開關(guān)型穩(wěn)壓電源具有效率高、體積小、適用面廣、開關(guān)型穩(wěn)壓電源具有效率高、體積小、適用面廣、可靠性高等特點，符合現(xiàn)代電子設(shè)備向小型化發(fā)展的可靠性高等特點，符合現(xiàn)代電子設(shè)備向小型化發(fā)展的方向

15、，因而被廣泛采用。相對于電子設(shè)備中的其他模方向，因而被廣泛采用。相對于電子設(shè)備中的其他模塊，開關(guān)型穩(wěn)壓電源工作電壓較高，電流較大，故障塊，開關(guān)型穩(wěn)壓電源工作電壓較高，電流較大，故障率高。率高。 開關(guān)型穩(wěn)壓電源種類很多開關(guān)型穩(wěn)壓電源種類很多, 其基本工作原理相同其基本工作原理相同,均是市電整流濾波得到的。均是市電整流濾波得到的。52/54串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理電路串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理電路53/54 開關(guān)型穩(wěn)壓電源能獲得平穩(wěn)直流電壓輸出的關(guān)鍵在開關(guān)型穩(wěn)壓電源能獲得平穩(wěn)直流電壓輸出的關(guān)鍵在于二極管于二極管 D 的續(xù)流和的續(xù)流和L 、C 的濾波作用。的濾波作用。 當當uB為高電平時，為高電平時，T飽和導通飽和導通, uE UI，二極管承受反相電壓二極管承受反相電壓截止截止, uI 經(jīng)經(jīng) LC濾波電濾波電路后向負載供電，并路后向負載供電，并向電容向電容C充電充電, 輸出電輸出電壓的波形基本平滑。壓的波形基本平滑。 當當 uB為低電平時，為低電平時，T 截止，電路與電源截止，電路與電源脫開脫開, 電感電流電感電流 iL 不不變變, 流經(jīng)負載電阻流經(jīng)負載電阻 RL和續(xù)流二極管和續(xù)流二極管D，電，電容容 C 也