直流穩(wěn)壓電源(1)(1)ppt課件

1、第第9章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 9.1 直流電源的組成直流電源的組成9.2 單相整流電路單相整流電路9.3 濾濾 波波 電電 路路9.4 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源，通常都是由交流電網(wǎng)供電，直流電源，通常都是由交流電網(wǎng)供電，因此需要把交流電變成穩(wěn)定的直流電。因此需要把交流電變成穩(wěn)定的直流電。直流穩(wěn)壓電源就是把交流電經(jīng)過整流變直流穩(wěn)壓電源就是把交流電經(jīng)過整流變成脈動(dòng)的直流電，然后通過濾波穩(wěn)壓轉(zhuǎn)成脈動(dòng)的直流電，然后通過濾波穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電的儀器。它由電源變換成穩(wěn)定的直流電的儀器。它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電

2、路壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。四部分組成。9.1 直流電源的組成直流電源的組成電源變壓器電源變壓器 電源變壓器，一方面是電源變壓器，一方面是“變壓變壓”（大（大多情況下是進(jìn)行多情況下是進(jìn)行“降壓降壓”，即將，即將220V降降為較低的交流電壓）；另一方面是為較低的交流電壓）；另一方面是“隔隔離離”，把電子設(shè)備與電網(wǎng)隔開。，把電子設(shè)備與電網(wǎng)隔開。 整流電路的目的是利用具有單向?qū)щ娬麟娐返哪康氖抢镁哂袉蜗驅(qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正弦交流電性能的整流元件，將正負(fù)交替的正弦交流電壓整流成為單方向的脈動(dòng)電壓。這種單方向壓整流成為單方向的脈動(dòng)電壓。這種單方向的脈動(dòng)電壓有很大的脈

3、動(dòng)成分。的脈動(dòng)電壓有很大的脈動(dòng)成分。整流電路整流電路 濾波電路的功能是將整流后的單向脈動(dòng)電濾波電路的功能是將整流后的單向脈動(dòng)電壓中的脈動(dòng)成分盡可能地濾掉，使輸出電壓成為壓中的脈動(dòng)成分盡可能地濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。它由電容、電感等儲(chǔ)能元比較平滑的直流電壓。它由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。件組成。濾波電路濾波電路穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路的功能是采取一些措施，當(dāng)穩(wěn)壓電路的功能是采取一些措施，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，使輸出的直電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，使輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。流電壓保持穩(wěn)定。D+-2vOv輸出信號(hào)平均值輸出信號(hào)平均值/22220212sin0.45ToVVVtd

4、tVT一、單相半波整流電路一、單相半波整流電路+-1vLR9.2 單相整流電路單相整流電路 單相半波整流電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使單相半波整流電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少的優(yōu)點(diǎn)。但是也存在著一些缺點(diǎn)：用元件少的優(yōu)點(diǎn)。但是也存在著一些缺點(diǎn)：如輸出波形脈動(dòng)大、直流的成分較低、變壓如輸出波形脈動(dòng)大、直流的成分較低、變壓器只有半個(gè)周期導(dǎo)電，利用率低；變壓器電器只有半個(gè)周期導(dǎo)電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。因而，一般只流含有直流成分，容易飽和。因而，一般只在輸出電流較低，要求不太高的電路中運(yùn)用。在輸出電流較低，要求不太高的電路中運(yùn)用。二、橋式全波整流電路二、橋式全波整流電路VDDD1+2v-D

5、2D2D3D4RL+ov-輸出信號(hào)平均值輸出信號(hào)平均值222 20.9oVVV22RMVV二極管最高反向電壓：二極管最高反向電壓：二極管的平均電流：二極管的平均電流：210.452DLLVIIR紋波系數(shù)：紋波系數(shù)：22222420.483oooooooVVVVVKVVV 表示了直流輸出電壓中紋波電壓的大小表示了直流輸出電壓中紋波電壓的大小K二、橋式全波整流電路二、橋式全波整流電路橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓比較低，同時(shí)由于電源變壓器在正、負(fù)半比較低，同時(shí)由于電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電

6、流供給負(fù)載，電源變壓器的利周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器的利用率高。因而，此電路在整流電路中有了用率高。因而，此電路在整流電路中有了較為廣泛的運(yùn)用。較為廣泛的運(yùn)用。- + 整流橋堆外形9.3 濾濾 波波 電電 路路 從前面的分析可知，無論何種整流電路，從前面的分析可知，無論何種整流電路，它們的輸出電壓都含有較大的脈動(dòng)成分。為了它們的輸出電壓都含有較大的脈動(dòng)成分。為了減少脈動(dòng)，就需要采取一定的措施，即濾波。減少脈動(dòng)，就需要采取一定的措施，即濾波。濾波的作用是一方面盡量降低輸出電壓中的脈濾波的作用是一方面盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成分，另一方面又要盡量保留其中的直流成動(dòng)成分，另一方面又要盡量保留其

7、中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。 因?yàn)殡娍乖陔娐分心軆?chǔ)存能量，并聯(lián)的電容器因?yàn)殡娍乖陔娐分心軆?chǔ)存能量，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)電在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)電壓降低時(shí)，能量就釋放出來，因此負(fù)載得到的電壓比較平壓降低時(shí)，能量就釋放出來，因此負(fù)載得到的電壓比較平滑，即電容滑，即電容C具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感L，當(dāng)，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它把能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)電流減小電源供給的電流增加時(shí)，它把能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)電流減小時(shí)，就將能量釋放出來，因此負(fù)載

8、電流也較平滑，即電感時(shí)，就將能量釋放出來，因此負(fù)載電流也較平滑，即電感L也有平波作用。也有平波作用。 濾波電路一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并濾波電路一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容器、電感，以及由電容器、電感器復(fù)合而成的各種組合式濾波電路。器復(fù)合而成的各種組合式濾波電路。 濾波電路的形式多種多樣，可分為電容輸入式電濾波電路的形式多種多樣，可分為電容輸入式電容容C接在最前面，如圖接在最前面，如圖a、c和電感輸入式電感和電感輸入式電感L接在接在最前面，如圖最前面，如圖b）。前一種濾波電路常用于小功率的電源）。前一

9、種濾波電路常用于小功率的電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中。中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中。一、電容濾波電路一、電容濾波電路D1D2D3D4+-v2RL+-voC電容電容濾波濾波220V50Hz+-1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)2 2、工作原理、工作原理D1D3導(dǎo)通導(dǎo)通電容電容充電充電D1D4截止截止電容電容放電放電D2、D4導(dǎo)通，電導(dǎo)通，電容充電容充電u電容的選擇電容的選擇電容耐壓電容耐壓22V電容容量電容容量2)53(TCRLu輸出電壓平均值輸出電壓平均值Vo1.2V2一、電容濾波電路一、電容濾波電路濾波電容后電路的特點(diǎn)濾波電容后電路的特點(diǎn)(1) 提高了輸出電壓的提高了輸出

10、電壓的直流成分直流成分(2) 降低了輸出電壓的降低了輸出電壓的脈動(dòng)成分脈動(dòng)成分(3) 二極管導(dǎo)通角度變二極管導(dǎo)通角度變小而導(dǎo)通時(shí)的最大電小而導(dǎo)通時(shí)的最大電流變大流變大(4) 電容濾波電路的外電容濾波電路的外特性差特性差電感濾波電路電感濾波電路二、其他形式濾波電路二、其他形式濾波電路RC 型濾波電路型濾波電路LC濾波電路濾波電路倒倒L濾波電路濾波電路9.4 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 和理想的直流電源相比，整流濾波電路和理想的直流電源相比，整流濾波電路的輸出電壓還有一定的差距，問題是，當(dāng)負(fù)的輸出電壓還有一定的差距，問題是，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)，導(dǎo)致輸出直流電壓的變化；載電流變化時(shí)，導(dǎo)致輸出直流電壓的變化

11、；以及當(dāng)電壓波動(dòng)時(shí)，整流電路的輸出電壓也以及當(dāng)電壓波動(dòng)時(shí)，整流電路的輸出電壓也隨之相應(yīng)地變化。因而，就引出了穩(wěn)壓電路。隨之相應(yīng)地變化。因而，就引出了穩(wěn)壓電路。所謂穩(wěn)壓電路，就是在負(fù)載不變而輸入電壓所謂穩(wěn)壓電路，就是在負(fù)載不變而輸入電壓變化時(shí)，輸出電壓不變；并且當(dāng)輸入電壓不變化時(shí)，輸出電壓不變；并且當(dāng)輸入電壓不變而負(fù)載改變時(shí)，輸出電壓也不變的電路。變而負(fù)載改變時(shí)，輸出電壓也不變的電路。 一一. 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路負(fù)載電流最大變化范圍等于穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流和最小穩(wěn)定電流之差，即Izm-Iz）。 VoIZDZRILVIRL二、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路二、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路比較放大由于調(diào)整管

12、與負(fù)載相串聯(lián)，故稱這類電路為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。 由于調(diào)整管工作在線性區(qū)，故稱這類電路為線性穩(wěn)壓電源。 調(diào)整管基準(zhǔn)電壓 取樣電路穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電阻的變化當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓使輸出電壓VO上升時(shí)，取樣電壓上升時(shí)，取樣電壓VN增大，增大，由于穩(wěn)壓管的電壓由于穩(wěn)壓管的電壓VZ不變，運(yùn)放的輸入電壓不變，運(yùn)放的輸入電壓VNP(=VN-VP=VN-VZ)增大，使增大，使A的輸?shù)妮敵鰷p小即調(diào)整管的基極電位降低），而使出減小即調(diào)整管的基極電位降低），而使調(diào)整管調(diào)整管T的的c-e壓降增大，從而調(diào)節(jié)輸出電壓壓降增大，從而調(diào)節(jié)輸出電壓VO（=VI-Vce減小，使輸出電壓得到穩(wěn)

13、減小，使輸出電壓得到穩(wěn)定?？梢?，電路是靠引入深度電壓負(fù)反饋來定?？梢姡娐肥强恳肷疃入妷贺?fù)反饋來穩(wěn)定輸出電壓。穩(wěn)定輸出電壓。 輸出電壓的可調(diào)范圍輸出電壓的可調(diào)范圍 當(dāng)電位器當(dāng)電位器RP的滑動(dòng)端在最上端時(shí)，輸出電壓最小為的滑動(dòng)端在最上端時(shí)，輸出電壓最小為當(dāng)電位器當(dāng)電位器RP的滑動(dòng)端在最下端時(shí)，輸出電壓最大為的滑動(dòng)端在最下端時(shí)，輸出電壓最大為若若R1=RP=R2=300，VZ=6V，則輸出，則輸出電壓電壓9VVO18V。 12min2POZPRRRVVRR12max2POZRRRVVR調(diào)整管的選擇調(diào)整管的選擇 在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管是核心元在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管是核心元件，它的安全工作是

14、電路正常工作的保證。件，它的安全工作是電路正常工作的保證。調(diào)整管一般為大功率管，因而選用原則與功調(diào)整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極限參數(shù)限參數(shù)ICM、VBRCEO和和PCM。 ICM的選取的選取 調(diào)整管中流過的最大集電極電流為調(diào)整管中流過的最大集電極電流為ICmax=ILmax+IR1其中其中ILmax為負(fù)為負(fù)載電流最大額定值，載電流最大額定值，IR1為取樣、比較放大為取樣、比較放大和基準(zhǔn)環(huán)節(jié)所消耗的電流，通常和基準(zhǔn)環(huán)節(jié)所消耗的電流，通常R1上的電上的電流可忽略，所以流可忽略，所以ICMILmax 擊穿電壓的選取擊

15、穿電壓的選取 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)10%時(shí)，穩(wěn)壓電路時(shí)，穩(wěn)壓電路輸入電壓輸入電壓VI到最大值到最大值VImax，同時(shí)輸出電，同時(shí)輸出電壓又最低時(shí)，調(diào)整管承受的管壓降最大，所壓又最低時(shí)，調(diào)整管承受的管壓降最大，所以要求調(diào)整管擊穿電壓為以要求調(diào)整管擊穿電壓為VBRCEO VImax -VOmin 功率功率PCM的選取的選取 調(diào)整管可能承受的最大集電極功耗為調(diào)整管可能承受的最大集電極功耗為PCmax=VCEmax ICmax=（VImax -VOminICmax VImax是考慮到電網(wǎng)是考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)10%時(shí)，穩(wěn)壓電路輸入電壓的時(shí)，穩(wěn)壓電路輸入電壓的最大值，最大值，VOmin是輸

16、出電壓的最小額定值。是輸出電壓的最小額定值。所以要求所以要求PCM (VImax -VOmin)ILmax 實(shí)用的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源至少包含調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路和比較放大電路四個(gè)部分組成。此外，為使電路安全工作，還常在電路中加保護(hù)電路，如下圖。 三三.集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路 為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電為了適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。集成穩(wěn)壓器具有體積路也迅速實(shí)現(xiàn)集成化。集成穩(wěn)壓器具有體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、大規(guī)模生產(chǎn)、小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、大規(guī)模生產(chǎn)、使用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，越來越為大量電子設(shè)備所使用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，越來越為大量電子設(shè)備所使用。特別是具有輸入

17、端、輸出端和公共引使用。特別是具有輸入端、輸出端和公共引出端的三端式穩(wěn)壓器，因?yàn)椴恍枰饨釉龆说娜耸椒€(wěn)壓器，因?yàn)椴恍枰饨釉⑶冶旧碛邢蘖?、過壓和過流保護(hù)電路，所并且本身有限流、過壓和過流保護(hù)電路，所以運(yùn)用更加安全可靠。三端集成穩(wěn)壓器可分以運(yùn)用更加安全可靠。三端集成穩(wěn)壓器可分輸出電壓固定和輸出電壓可調(diào)兩種形式輸出電壓固定和輸出電壓可調(diào)兩種形式.1.輸出電壓固定輸出電壓固定( 78L)的三端集成穩(wěn)壓器原理圖的三端集成穩(wěn)壓器原理圖W78XX、W78MXX、W78LXX-輸出正電源輸出正電源-輸出負(fù)電源輸出負(fù)電源XXXX-輸出電壓大小輸出電壓大小 有有5 5、6 6、8 8、9 9、10

18、10、1212、1515、1818、24V24V九個(gè)等級(jí)九個(gè)等級(jí)-輸出電流大小輸出電流大小W79XX、W79MXX、W79LXX/ /、M M、L L有有1.51.5、0.50.5、0.1A0.1A三個(gè)等級(jí)三個(gè)等級(jí)u外形封裝：外形封裝：金金屬屬菱菱形形塑塑封封金金屬屬圓圓形形塑塑封封u型號(hào)：型號(hào)：三端穩(wěn)壓器的典型接法三端穩(wěn)壓器的典型接法220V50Hz+-+-+470uF0.33uF0.1uFW78XX+-V0123輸出直流輸出直流電壓電壓V0=XXV0=XXVI整流輸出電壓整流輸出電壓VIVI大于大于VO 3-5VVO 3-5V防止電路產(chǎn)防止電路產(chǎn)生自激振蕩生自激振蕩濾除輸出濾除輸出高頻信號(hào)高頻信號(hào)（1 1單電源穩(wěn)壓電路單電源穩(wěn)壓電路470uF電電容作用？容作用？（2 2雙電源穩(wěn)壓電路雙電源穩(wěn)壓電路220V50Hz+-+-+470uF0.33uF0.1uFW78XX+-V0123220V50Hz+-+-+470uF0.33uF0.1uFW79XX+-V01232.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器(LM317 ) 三個(gè)接線端分別稱為輸入端三個(gè)接線