模電課件-9直流穩(wěn)壓電源a

10.1小功率整流濾波電路10直流穩(wěn)壓電源10.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路

電源變壓器:

將交流電網(wǎng)電壓v1變?yōu)楹线m的交流電壓v2。

整流電路:

將交流電壓v2變?yōu)槊}動的直流電壓v3。

濾波電路:

將脈動直流電壓v3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簐4。

穩(wěn)壓電路:

清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓vo的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路v1v2v3v4vo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路++++12L+vR-L1v2v220VD半波整流電路二極管導(dǎo)通，vL=v2二極管截止,

vL=0+–io+–v2>0時:v2<0時:單相整流電路v2vLvD

t

2340

t

t主要參數(shù)：IL=VL/RL=0.45V2

/RL

vL

20

t（2）輸出電流平均值Io：IL

（1）輸出電壓平均值VL：++++12L+vR-L1v2v220VD（3）流過二極管的平均電流：vD

20

tVRMID

=ILVRM=22v（4）二極管承受的最高反向電壓：IL

++++12L+vR-L1v2v220VD220V1212R2+Lvvv·2L··－1DD22.全波整流電路原理：變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個相等的電壓v2當(dāng)v2正半周時，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)v2負(fù)半周時，D2導(dǎo)通，D1截止。+–+–+–+–全波整流電壓波形

tv2vLvD1

2340vD2V22012122·vvDD22·1·+v－LLR電路的缺點(diǎn)：二極管承受的最高反向電壓：v1v2~220V+-RLvLD2D1D3D4Trab10.1小功率整流濾波電路一、單相橋式整流電路1.工作原理：⑴v2正半周時:D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。v2twvLtwvDtw⑵v2負(fù)半周時:D2、D4

導(dǎo)通，D1、D3截止。v1v2~220V+-RLvLD2D1D3D4Trabv2twvLtwvDtw設(shè)-+輸出電壓平均值：輸出電流平均值:2.負(fù)載上的直流電壓VL和直流電流IL的計算用傅氏級數(shù)對橋式整流的輸出

vL

分解后可得:p2)6cos3544cos1542cos34(22LtttVvLwpwwp---=p22L9.0π22VVV==LLRVI29.0=2次諧波紋波系數(shù):流過二極管的平均電流：ID=IL/23.整流元件參數(shù)的計算二極管承受的最大反向電壓：VRM=22VLRV245.0=橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓較低，電源變壓器的利用率高。例2：試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2或D4斷開時負(fù)載電壓的波形。如果D2或D4接反，后果如何？如果D2或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？

vo+_~v+_RLD2D4

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

=0。

vo

vi

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

如果D2或D4接反則正半周時，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。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時，情況與D2或D4接反類似，電源及D1或D3也將因電流過大而燒壞。vo+_~v+_RLD2D4

D1

D3D4vo+_~v+_RLD2

D1

D3vo+_~v+_RL

D1

D3集成硅整流橋v2vL+

–

+–-~~+C(a)LC(b)C2R(c)C1濾波電路的基本形式(a)C型濾波電路(b)倒L型濾波電路(c)Ⅱ型濾波電路10.1.2濾波電路1.電容濾波電路二、濾波電路2RL+vL-v1D4D3DD1Cv2（1）空載（RL=∞）時2+vL-v1D4D3DD1Cv2vCvLtvc=vLv2＞

vC時：二極管導(dǎo)通，C充電v2＜vC時：二極管截止，C放電。由于RL=∞，無放電回路，所以vC保持不變。v2t（2）接入RL（且RLC較大）時v2＞vC時：二極管導(dǎo)通，C充電v2＜vC時：二極管截止，C放電。2RL+vL-v1D4D3DD1Cv2放電時間常數(shù)充電時間常數(shù)（1）二極管的導(dǎo)電角

<流過二極管的瞬時電流很大。整流電路必須選用大容量的整流二極管電容濾波的特點(diǎn)近似估算:

VL=1.2V2電容濾波電路的特點(diǎn)：(2)VL與RLC的

關(guān)系：RLC愈大

C放電愈慢

VL(平均值)愈大RLC較大vCtiDtvc=vL一般?。?T:電源電壓的周期)TCRL)53(-3=t2（3）負(fù)載直流電壓隨負(fù)載電流增加而減小

整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負(fù)載電流IO的變化關(guān)系曲線如圖所示。

整流濾波電路的外特性曲線電容濾波的特點(diǎn):電路簡單,VL較高,紋波較小,但輸出特性差.適用于負(fù)載電壓較高,負(fù)載變動不大的場合++++4123LD+DLv4-R220V32DD1v21vL2.電感濾波電路電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L。輸出電壓平均值:

VL=0.9V2對諧波分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。對直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上.

(2)整流二極管的選擇。

ID＝0.5IL＝0.5×50＝25mA例設(shè)計一個橋式整流電容濾波電路，用

220V、50Hz交流供電，要求輸出直流電壓Vo＝30V，負(fù)載電流IL＝50mA。2RL+vL-v1D4D3DD1Cv2解:(1)電路如圖取VL=1.2V2,則每個二極管承受的最大反向電壓

根據(jù)ID和VRM進(jìn)行選管?？蛇x用整流二極管2CZ51D(最大整流電流為50mA,最大反向工作電壓為100V)。一般應(yīng)使放電時間常數(shù)RLC大于電容C的充電周期(3～5)倍。對橋式整流來說，C的充電周期等于交流電網(wǎng)周期的一半,即取

(3)濾波電容C的確定。其中：所以：若考慮電網(wǎng)電壓波動，則電容器承受的最高電壓為選取標(biāo)稱值為的電解電容3.其它濾波電路為進(jìn)一步改善濾波特性，可將上述濾波電路組合起來使用。LC濾波電路RCπ型濾波電路++++v++v-iC-oRC12++++vo+-LCv-i+10.2

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路10.2.1

穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)10.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路工作原理10.2.3

三端集成穩(wěn)壓器10.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用10.2.1

穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)輸出電壓：)(OIOTIVfV，，=

VI、

IO和

TO引起的

VO可用下式表示

(1)輸入調(diào)整因數(shù)定義輸入調(diào)整因數(shù)電壓調(diào)整率(2)輸出電阻Ro:反映負(fù)載電流的變化對VO的影響.（3）輸出電壓的溫度系數(shù)ST穩(wěn)壓系數(shù)有時穩(wěn)壓系數(shù)也用下式定義穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。ivVZ△I△VIzminIzmax++++VDziLRz-oV-++RVIZILI穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：（1）帶負(fù)載能力差（2）輸出電壓不可調(diào)1.組成：基準(zhǔn)電壓、調(diào)整管、取樣電路、放大比較環(huán)節(jié)。10.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理2.工作原理輸入電壓波動負(fù)載電流變化輸出電壓變化電壓串聯(lián)負(fù)反饋所以輸出電壓滿足深度負(fù)反饋，根據(jù)虛短和虛斷有(+)(+)(+)(+)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍

①當(dāng)電位器動端在最上端時，輸出電壓最小

②當(dāng)電位器動端在最下端時，輸出電壓最大調(diào)整管的選擇調(diào)整管一般為大功率管，其選用原則與功率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極限參數(shù)ICM、V(BR)CEO和PCM。選管標(biāo)準(zhǔn)：舉例：分立元件組成的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV穩(wěn)壓原理VoVB3VBE3=（VB3-VZ）VCE3（VB2）Vo當(dāng)Vi

增加或輸出電流減小使Vo升高時動畫演示VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV(3)輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍因為：所以：VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV將參數(shù)代入，可求出輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV例：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如下圖所示，V2=12v，穩(wěn)壓管DZ的穩(wěn)定電壓VZ=6v，R1=300Ω，R2=R3=500Ω。求：⑴當(dāng)C足夠大時，估算整流濾波電路的輸出電壓Vd；⑵求VO的最大值VOmax和最小值VOmin。（1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V2＝20V，求VI＝？說明電路中T1、R1、DZ2的作用；（2）當(dāng)VZ1＝6V，VBE＝0.7V，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻RL時，試計算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和VCE3的值；（3）計算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。（4）當(dāng)VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω時，計算調(diào)整管T3的功耗PC3。例10.2.1（1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V2＝20V，求VI＝？說明電路中T1、R1、DZ2的作用；例解：VI＝（1.1～1.2）V2取VI＝1.2V2則VI＝1.2V2＝1.2×20＝24VT1、R1和DZ2為啟動電路（2）當(dāng)VZ1＝6V，VBE＝0.7V，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻RL時，試計算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和VCE3的值；VA＝VI＝24VVE＝VO＋2VBE＝12V＋1.4V＝13.4VVCE3＝VA－VO＝24V－12V＝12VVC＝VD＝VZ1＝6V＝12VVB＝VO＝R2R1VREF（3）計算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。R2R1VREFVO＝=

9V=

18V（4）當(dāng)VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω時，計算調(diào)整管T3的功耗PC3。所以IC3＝IL＋I(xiàn)R3＋I(xiàn)R2

＝105mAPC3＝VCE3×IC3

＝（VA-VO）×IC3

＝1.5W10.1.3作業(yè)

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：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€電極的位置是不同的，要查手冊確定。照片三、三端集成穩(wěn)壓器1.三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為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，國標(biāo)型號為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；2---為工業(yè)品級；3---為民品級。軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃；工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工