集成直流穩(wěn)壓電源

第十章集成直流穩(wěn)壓電源10.1單相整流濾波電路10.4

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路10.3

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路10.2

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路引言小功率直流穩(wěn)壓電源的組成功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓u4uou3u2u1交流電源負(fù)載穩(wěn)壓濾波整流變壓整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓

常見(jiàn)的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等分析時(shí)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦評(píng)DO一、單相整流電路（2）工作原理u正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；（3）工作波形

u負(fù)半周，Va<Vb，二極管D截止。（1）電路結(jié)構(gòu)

–++–aTrDuoubRLioutOuoOu=1、半波整流10.1單相整流濾波電路（4）參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過(guò)每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I2、單相全波整流電路（2）工作原理

u正半周，Va>Vb，二極管D2截止，D1導(dǎo)通。u

負(fù)半周，Va<Vb，二極管D1截止，D2導(dǎo)通。（3）工作波形（1）電路結(jié)構(gòu)uotu–++–aTrD1uoubRLioD2u+–（4）參數(shù)計(jì)算1)整流電壓平均值Uo2)整流電流平均值Io3)流過(guò)每管電流平均值ID4)每管承受的最高反向電壓UDRM5)變壓器副邊電流有效值I3、單相橋式整流電路（2）工作原理

u正半周，Va>Vb，二極管D2、D4截止，D1、D3導(dǎo)通。u

負(fù)半周，Va<Vb，二極管D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通。（3）工作波形uD2uD4（1）電路結(jié)構(gòu)uouDttRLuiouo1234ab+

–+

–uuD1uD3（4）參數(shù)計(jì)算1)整流電壓平均值Uo2)整流電流平均值Io3)流過(guò)每管電流平均值ID4)每管承受的最高反向電壓UDRM5)變壓器副邊電流有效值ILLRURUI9.0oo==（5）簡(jiǎn)化畫(huà)法+uoRLio~+u2（6）整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~例：試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2

或D4

斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果D2

或D4接反，后果如何？uo+_~u+_RLD2D4

D1D3解：當(dāng)D2或D4斷開(kāi)后電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和D3導(dǎo)通，負(fù)載中有電流過(guò)，負(fù)載電壓uo=u；負(fù)半周時(shí)，D1和D3截止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

如果D2或D4接反則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。uo+_~u+_RLD2D4

D1

D3二、濾波電路

交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波原理：濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。io

+

uo=uc

RLD1D4D3D2+u1、電容濾波（1）電路和工作原理Cio

+

uo=ucRLD1D4D3D2+uD導(dǎo)通時(shí)給C充電；濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電CD截止時(shí)C向RL放電；（2）波形及輸出電壓當(dāng)RL=時(shí)：OtuO2當(dāng)RL

為有限值時(shí)：通常取RLC越大UO越大RL=UO=1.2Uio

+

uo=ucRLD1D4D3D2+uC（3）電容濾波電路的特點(diǎn)(T—電源電壓的周期)1)輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC

越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo越大，波形越平滑。近似估算取：

Uo

=1.2U(

橋式、全波）

Uo

=1.0U

（半波）為了得到比較平直的輸出電壓當(dāng)負(fù)載RL開(kāi)路時(shí)，UO

2)外特性曲線有電容濾波1.4U無(wú)電容濾波0.45U

UooIO結(jié)論

采用電容濾波時(shí)，輸出電壓受負(fù)載變化影響較大，即帶負(fù)載能力較差。因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場(chǎng)合。3)流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大

RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短iD

的峰值電流越大。iDtuotOO2、其他形式濾波（1）電感濾波RLL~+u2整流后的輸出電壓：直流分量被電感L

短路交流分量主要降在L上電感越大，濾波效果越好（2）電感電容濾波器1）.電路結(jié)構(gòu)L

uRLuo++––~+C2）.濾波原理對(duì)直流分量:XL=0，L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對(duì)諧波分量:f越高,XL越大,電壓大部分降在L上。因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)流過(guò)電感的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電勢(shì)阻礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動(dòng)減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更為合適。（3）形濾波器形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。L

uRLuo++––~+C2+C1形RC濾波器R

uRLuo++––~+C2+C1

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。10.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電路的輸出電壓大小基本上與電網(wǎng)電壓、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化無(wú)關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實(shí)際上，它是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，也可以是一個(gè)獨(dú)立的電子部件。2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR設(shè)UI一定，負(fù)載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZ+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路1.電路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUIUZ設(shè)負(fù)載RL一定，UI變化UO

基本不變IRRIZIR1.電路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz[例]在圖示電路中，已知，RL＝100Ω,R=120Ω,穩(wěn)壓管的UZ＝6V，IZmax＝80mA。試求：（1）當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，整流輸出電壓Ui的平均值；（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，Ui的平均值；（3）當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸出電壓Uo的平均值，并計(jì)算穩(wěn)壓管中流過(guò)的電流IZ。+–UiDZ

u2RLU0++––~CSRUiTR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1一、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理1.電路結(jié)構(gòu)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。調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓取樣電路10.3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓UO升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：2.穩(wěn)壓過(guò)程由電路圖可知UOUfUBUOICUCE由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R13.輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍

輸出電壓UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1二、三端固定集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)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。1.

分類XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓78XX輸出負(fù)電壓79XX（1.25~37V連續(xù)可調(diào)）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輸出電壓例如：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

0.1A封裝符號(hào)CW7800CW7900塑料封裝金屬封裝基本應(yīng)用電路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL防止輸入端短路時(shí)C3反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲提高輸出電壓電路W78132

Ci

C2+UO+UI

+UR1R2I