维修电工 第2章(下)直流稳压电源ppt课件.ppt

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1、维修电工电子教案,谭显石 联系电话：18975154218 QQ: 987356989,曙光电子信息学校,第2章（下） 直流稳压电源,第一节 整流电路 第二节 滤波电路 第三节 分立元件稳压电路 第四节 集成稳压电路,变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路,交流电源,负载,整流-将交流电压变换为单向脉动的直流电,滤波-将脉动电压中的交流分量滤除,稳压使传输的直流电压稳定、平滑,电路组成：,第一节 整流电路,单相半波整流电路 单相桥式全波整流电路,一、单相半波整流电路,1. 电路分析 正半周(0) a (+) b () D导通,负半周() a () b () D截止 uo= 0,uo= u2,单相

2、半波整流电压平均值,2. 参数计算,3. 元件选择,RL中电流平均值,二、单相桥式全波整流电路,1. 电路分析正半周() a() b(),电流方向,负半周() a() b() 电流方向,2. 参数计算,桥式整流电路电压平均值,RL中电流平均值,3. 元件选择,例：桥式整流电路如图,画出uo、io、uD 波形。,D1,u2,uo,u1,RL,a,b,D2,D3,D4,uD,若D1 的正负极反接，则,正半周电路截止，负半周电源短路。,若D1 开路，则,电路变为半波整流电路,io,例：桥式整流电路如图, 若D3管烧断, 输出电压波形为_,D2,u2,uo,RL,D3,D4,D1,u2,C,例：桥式整

3、流电路的变压器副边电压为20V，每个整流二极管所承受的最大反向电压为_,A. 20V B. 28.28V C. 40V D. 56.56V,B,例：测量桥式整流电路的输出电压为9V，此时发现有一只二极管已经断开，其变压器副边电压为 _ A. 10V B. 15V C. 20V D. 25V,C,第二节 滤波电路,电容滤波电路电感滤波电路其它滤波电路,一、电容滤波电路,1. 滤波原理,滤波电路是利用储能元件(与负载并联电容或与负载串联电感)滤掉整流所得的单向脉动电压的交流分量，保留直流分量，使输出电压脉动减小。,2. 电容滤波,电容两端电压不能跃变，在整流电路中加入电容，由于电容不断的充放电，使

4、输出电压的脉动减小。,3. 性能分析,空载时，（RL=）,带电阻负载时，,半波整流电容滤波电路 UOU2,桥式整流电容滤波电路 UO1.2U2,一般要求,电容C放电的快慢取决于时间常数(=RLC）的大小，时间常数越大，电容C放电越慢，输出电压 就越平坦，平均值也越高。,电容滤波电路,(2)接入RL(且RLC较大)时:,二极管中的电流,uc= uL,电容滤波电路的特点：,(2)UL与RLC的关系：,RLC愈大C放电愈慢UL(平均值)愈大,近似估算: UL=1.2U2,(1)整流管导电时间越短 的峰值电流越大,*使用条件：,各种电路参数比较：,电感滤波电路,电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一

5、电感。,当负半周时，电感中的电流将经由D2、D4提供。,当 正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后 。,波形图中 为交流电源整流后的波形。,电感滤波电路,电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感。,因桥式电路的对称性，和电感中电流的连续性，四个二极管D1、D3；D2、D4的导通角都是180。,电感滤波电路,电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感。,输出电压平均值: UL=0.9U2,电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。,例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压 V，已知负载电阻 ，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和

6、滤波电容器。,解：流过整流二极管的平均电流：,mA,变压器副边电压有效值：,V,整流二极管承受的最高反向电压：,V,例：设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压 V，已知负载电阻 ，交流电源频率为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。,解：因此可选择2CZ11B作整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向工作电压为200V。,取 S 则,F,其它滤波电路,为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。,倒L型滤波电路,型滤波电路,和C型滤波电路多用于小功率电源中,多用于较大功率电源中(而且当电流很大时仅用一电感器与负载相连)。,表1 各种滤波器的比较,例1: 桥式整流滤波电路测出

7、RL两端电压为30V，求负载断路时的输出电压；电容断路时的输出电压。一只二极管断开时的输出电压。一只二极管和电容断开时的输出电压。,负载断路时,解：,UO1.2U230V,加载时,U2301.2,电容断路无滤波,UO0.9U2,= 25V,= 35.35V,22.5V,一只二极管断路半波整流滤波,UOU2,22.5V,一只二极管、电容断路半波整流,UO0.45U2,11.25V,第三节 分立元件稳压电路,稳压管稳压电路串联型晶体管稳压电路,一、稳压管稳压电路,稳压管稳压是利用它的反向击穿特性，当电路电源电压或负载电流变化时，引起IZ变化，使R上的电压发生变化来维持输出电压不变。,U2UO IZ

8、 IR UR UO ,IOUO IZ IR UR UO ,二、串联型晶体管稳压电路,UI=U0+UCE1UBE1=UB1UE1 =UC2U0,U0 UB2 UC2 UBE1 U0 UCE1,C,R1,R2,R3,R4,RP,RL,VZ,UZ,UI,UBE1,UCE2,UBE2,UO,IO,UCE1,UI U0 U UB UCE U0 ,采用集成运放,例: 已知U2=20V，UZ10V，S闭合，求UI、UO S断开，求UI ，并标出C的极性。,S闭合，电路经整流、滤波、稳压输出,UI,UI1.2U2 = 24V,依电路，输出电压上负下正,UO10V,S断开，电路经整流、稳压输出,UI0.9U2

9、= 18V,+,第四节 集成稳压电路,W78系列稳压器 W79系列稳压器 LM317/337系列稳压器,以工作方式分：a. 串联型稳压电路 b. 并联型稳压电路 c. 开关型稳压电路,以输出电压分：a. 固定稳压电路 b. 可调式稳压电路,集成稳压电路,集成稳压电路,按电压变换过程,线性,开关式,按输出电压可调性,固定式,可调 式,(1).分类：,(2).固定式线性集成稳压器：,7800系列与7900系列,例： CW 78 L 05,三端式固定输出集成稳压器,CW7800 系列(正电源),CW7900 系列(负电源),5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V,

10、78、79 系列的型号命名,输出电流,78L / 79L 输出电流 100 mA,78M / 9M 输出电流 500 mA,78 / 79 输出电流 1.5 A,输出电压,例如：,CW7805 输出 5 V，最大电流 1.5 A,CW78M05 输出 5 V，最大电流 0.5 A,CW78L05 输出 5 V，最大电流 0.1 A,(3).CW7800 内部电路结构框图,5.集成稳压电路,(4).三端固定式集成稳压器封装及管脚排列图,5.集成稳压电路,集成稳压电源的主要参数 1. 电压调整率SV 表征负载不变，输出电压变化的稳压能力。,2. 输出电阻R0表征输入电压不变，负载变化时的稳压能力。

11、,3. 输出电压温度系数ST 指负载、输入电压不变时，温度引起的输出变化。,W78 X X系列集成稳压电源,W78系列输出固定的正电压有5V、8V、12V、15V、18V、24V，最高输入电压为35V，如W7815，在1、3脚输入35V，在2、3脚输出15V。,基本应用电路,CO用于消除引线的电感效应引起的自激振荡 CL用于削弱高频噪声,提高输出电压的稳压电路,W78,1,2,3,CO,CL,UI,UO,UZ,UO=UXX+UZ,提高输出电流的稳压电路,UI,IO=I2+IC,输出电压可调的稳压电路,U+=U3,当RP调到最上端,当RP调到最下端,二、 W79 X X系列集成稳压电源,W79系

12、列输出固定的负电压， 如W7912，在2、3脚输出12V。,例: 利用W7812 接成输出电压可调的稳压电路，试求输出电压可调范围。,当滑动头调到最下端,当滑动头调到最上端,解：,例: 利用W7808 接成输出电压可调的稳压电路，试求输出电压可调范围。,解：,当R1=0 U+=UO,当R2=0 U+=0,U3 = 0,UO U238V,(5).三端集成稳压器的应用,.单电压电路：,C1:防自激电容,作用为抵消输入长接线的电感效应，防止自激现象。,C2:抗干扰电容，作用为改善负载的瞬态响应，消除高频噪声。,VD1:输入短路时，C2放电保护二极管,5.集成稳压电路,选用不同稳压值的 78XX 和

13、79XX, 可构成同时输出不对称正、负电压的稳压电路。,.正、负电压电路：,(5).三端集成稳压器的应用,5.集成稳压电路,. 扩大输出电流的电路：,当负载电流 Io 小于稳压器电流 IOXX = 15 时，三极管 1 截止,当负载电流 Io IOXX 时, 1 导通,则有Io = IOXX + IC1 IOXX,(5).三端集成稳压器的应用,5.集成稳压电路,输出电压 ：,此电路既提高了输出电压Uo,又使Uo成为可调。,稳压器静态电流IQ很小,. 改变输出电压的稳压电路：,(5).三端集成稳压器的应用,5.集成稳压电路,(6)、 三端式可调集成稳压器,一、概述,CW117/217/317系列

14、(正电源)CW137/237/337系列(负电源),工作温度,CW117(137) - 55 150CCW217(237) - 25 150CCW317(337) 0 125C,基准电压,1.25 V,输出电压,1.2 37V（可调）,最大输出电流,1.5A,电压调整率,0.01%/V,负载调整率,0.1%/,输入与输出电压差允许范围,3 40 V,(6).三端可调式集成稳压器,.分类：,.引脚排列：,5.集成稳压电路,. 基本应用电路：,输出电压的调节：,CW317的电压范围为1.232V，（ADJ）调整,U最小值1.2V。,(6).三端可调式集成稳压器,5.集成稳压电路,R1、R2的选择：

15、,保证负载开路时，输出电流不小于5mA,R2的选择滿足,求出：R2max6.8K,其它元件的作用：,C1：抗干扰电容；C2:防自激电容；C3：滤波电容；C2:防阻尼振荡,VD1、VD2:保护二极管,. 基本应用电路：,(6).三端可调式集成稳压器,5.集成稳压电路,三、基本应用电路,UREF = 1.25 V,I A 50 A,使 UREF 很稳定,一般 RL 开路时流过 R1 电流 IR1= 5 10 mA，,R1 = UREF/ IR1 = 125 250 ,C2用于提高纹波抑制比，可达 80 dB。,C3用于抑制容性负载时的阻尼振荡。,C1用于消除输入长线引起的自激振荡。,D1防止输入端

16、短路时C3反向放电损坏稳压器,D2防止输出端短路时C2 通过调整端放电损坏稳压器,总结：电路基本知识,电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,直流稳压电源的组成和功能,.u2正半周时:,VD1 、VD3导通;VD2、 VD4截止,（1）.工作原理：,1.桥式二极管整流电路,应用：电路基本知识,.u2负半周时：,VD2、VD4 导通，V D1 、VD3截止,（1）.工作原理：,1.桥式二极管整流电路,1

17、.4 实施,应用：电路基本知识,UO = 0.9U2 ,（3）.整流二极管的选择:,0.48,IFIL/20.45U2/RL,（2）.负载上的电压、纹波系数,1.桥式二极管整流电路,（3）.硅桥式整流器（桥堆）：,(b)方桥,(a)扁桥,(c)圆桥,提问：220V 交流电不用变压器能进行桥式整流吗？,1.桥式二极管整流电路,2. 电容滤波电路,估算公式: UO=(1.01.1)U2,利用电容器的充放电,*二极管导通时间比不加C时短，流过二极管的瞬时电流很大，C越大，冲击电流越大，选用二极管时要求IF=(23)ID,(1).半波整流电容滤波电路,电路基本知识,电容充电,电容放电,二极管导通时给电

18、容充电,二极管截止时电容向负载放电,(2).单相桥式整流电容滤波电路,u2,T,u1,RL,VD1,VD4,VD3,VD2,uo,iL,uC,滤波后输出电压 uo 的波形变得平缓,平均值提高。,2. 电容滤波电路,工作波形：,基本参数：,与半波整流基本相同，但在半个周期内u2对C充电一次，电容对负载放电时间缩短，输出电压波形更加平滑。,UO= U2,负载开路时：,滤波电容的选取：,耐压：1.5UO,UO=1.2U2,(2).单相桥式整流电容滤波电路,2. 电容滤波电路,3. 并联型稳压电源的组成及工作原理,(2).工作原理：,例如：UI（或RL）UO I Z UR ,UOUIUR,UO,可见：

19、并联型稳压电源中的关键元件是稳压管和限流电阻,(1). 电路的组成：,(4). 稳压管参数的选择：,UZ= UO,IZmax 2 3 IOmax,(3). 限流电阻的选择：,3. 并联型稳压电源的组成及工作原理,4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,(1).串联型稳压框图,比较放大,调整元件,(2).串联型稳压电路,基准电压,取样电路,4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,(3).稳压原理,若U增大时，自动调整过程如下：,4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,令n=R2/(R1+R2),4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,(4).过载保护电路,4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,目的：避免负载短路或过载时使调整管电流过大而损坏。,4. 具有放大环节的串联型晶体管稳压电路,谢谢观看,