《電工與電子技術(shù)：第18章 直流穩(wěn)壓電源.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電工與電子技術(shù)：第18章 直流穩(wěn)壓電源.pdf（52頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 本章要求：本章要求：1.理解單相整流電路和濾波理解單相整流電路和濾波電路電路的工作原理及的工作原理及 參數(shù)的計算參數(shù)的計算;2.了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作 原理原理;3.了解集成穩(wěn)壓電路的性能及應(yīng)用。了解集成穩(wěn)壓電路的性能及應(yīng)用。第第18章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 第第18章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 小功率直流穩(wěn)壓電源的組成小功率直流穩(wěn)壓電源的組成 功能：功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓把交流電壓變

2、成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓 u4 uo u3 u2 u1 交流電源交流電源 負(fù)載負(fù)載 變壓變壓 整流整流 濾波濾波 穩(wěn)壓穩(wěn)壓 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 變壓：變壓：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓 u4 uo u3 u2 u1 交流電源交流電源 負(fù)載負(fù)載 變壓變壓 整流整流 濾波濾波 穩(wěn)壓穩(wěn)壓 整流：整流：將交流電壓變換為單向脈動電壓將交流電壓變換為單向脈動電壓 濾波：濾波：減小整流電壓的脈動程度，以適合負(fù)載的需要減小整流電壓的脈動程度，以適合負(fù)載的需要 穩(wěn)壓：穩(wěn)壓：穩(wěn)定直流輸出電壓穩(wěn)定直流輸出電壓 下一頁下一頁

3、返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 18.1 整流電路整流電路 整流電路的作用整流電路的作用:將交流電源電壓變換為單向脈動電壓將交流電源電壓變換為單向脈動電壓 常見的整流電路：常見的整流電路：半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。等。分析時可把二極管當(dāng)作理想元件處理：分析時可把二極管當(dāng)作理想元件處理：二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。整流原理：整流原理：利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 +a Tr D uo

4、 u b RL io iD 18.1.1 單相半波整流電路單相半波整流電路 2.工作原理工作原理 u 正半周，正半周，VaVb，二極管二極管D 導(dǎo)通；導(dǎo)通；u0=u 3.工作波形工作波形 u 負(fù)半周，負(fù)半周，VaVb，二極管，二極管 D1、D3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2、D4 截止截止。1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) RL u io uo 1 2 3 4 a b+18.1.2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 u=uD1+uo+uD3uo u uD4+u=uD3 uD4 u uD2+u=uD1 uD2 u io=u0/RL,iD1=iD3=io,iD2=iD4=0 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出

5、 章目錄章目錄 3.工作波形工作波形 2.工作原理工作原理 u 負(fù)半周，負(fù)半周，Va uc 時，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載時，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電供電的同時也給電容充電，的同時也給電容充電，uc 增加，增加，uo=uc=u。u uc的時間，二極管才的時間，二極管才導(dǎo)通，故充電電流導(dǎo)通，故充電電流 iD是脈沖波。是脈沖波。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 例：例：有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL=200，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓Uo=30V，選擇整流二極管及

6、濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。流過二極管的電流流過二極管的電流 二極管承受的最高反向電壓二極管承受的最高反向電壓 V 352522DRM UU變壓器副邊電壓的有效值變壓器副邊電壓的有效值 A075020030212121LOOD.RUII u RL uo+C 解：解：1.選擇整流二極管選擇整流二極管 25V1.230 21O .UU可選用二極管可選用二極管2CP11 IOM=100mA URWM=50V 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 例：例：有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，

7、負(fù)載電阻 RL=200，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓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。取取 RLC=5 T/2 已知已知RL=200 S 05.025015L CR u RL uo+C 解：解：2.選擇濾波電容器選擇濾波電容器 F250F102502000.05 0506L R.C可選用可選用C=250 F，耐壓為，耐壓為50V的極性電容器的極性電容器 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 18.2.2 電感電容濾波器電感電容濾波器 1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) L u RL uo+C 2.濾波原理濾波原理 對直流分量對直流分量:XL

8、=0=0，L L相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降電壓大部分降在在RL上。對諧波分量上。對諧波分量:f 越高越高,XL越大越大,電壓大部分降電壓大部分降在在L上。上。因此因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)流過電感的電流發(fā)生變化時，線圈中產(chǎn)生自感電當(dāng)流過電感的電流發(fā)生變化時，線圈中產(chǎn)生自感電勢阻礙電流的變化勢阻礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動減小。使負(fù)載電流和電壓的脈動減小。LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動較小濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動較小的場合，用于高頻時更為合適。的場合，用于高頻時更為合適。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出

9、退出 章目錄章目錄 18.2.3 形形濾波器濾波器 形形 LC 濾波器濾波器 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，濾波器更好，但二極管的沖擊但二極管的沖擊電流較大。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。L u RL uo+C2+C1 形形 RC 濾波器濾波器 R u RL uo+C2+C1 R 愈大，愈大，C2愈大，愈大，濾波效果愈好。但濾波效果愈好。但R 大將使直大將使直流壓降增加，流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動很小的場合。出電壓脈動很小的場合。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄

10、章目錄 18.3 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的穩(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。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)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)境溫度的變化無關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻載及環(huán)境溫度的變化無關(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?？篂榱愕暮銐涸?。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。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電路是整個電子系統(tǒng)的一個組成部分，也可穩(wěn)壓電路是整個電子系統(tǒng)的一個組成部分，也可 以是一個獨(dú)立的電

11、子部件。以是一個獨(dú)立的電子部件。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 18.3.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 2.工作原理工作原理 UO=UZ,IR=IO+IZ,UI=IRR+UO U I UZ RL(IO)設(shè)設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化 IR (IRR)UO(UZ)1.電路電路+UI RL+C IO UO+u IR R DZ Iz 限流調(diào)壓限流調(diào)壓 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 UO IZ UO基本不變基本不變 IR (IRR)下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 18.3.1 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 2.工作原理工作原理 U I UZ

12、 UIUO(UZ)設(shè)負(fù)載設(shè)負(fù)載RL一定，一定，UI 變化變化 IRR IZ IR 1.電路電路+UI RL+C IO UO+u IR R DZ Iz UO UO基本不變基本不變 UO=UZ,IR=IO+IZ,UI=IRR+UO 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄+UI RL+C Io Uo+u IR R Dz Iz 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的實(shí)質(zhì)：通過自的實(shí)質(zhì)：通過自動調(diào)整穩(wěn)壓管的動調(diào)整穩(wěn)壓管的電流來達(dá)到穩(wěn)壓電流來達(dá)到穩(wěn)壓目的。目的。如：如：uUI IR Iz（Io不變不變）uUI IR Iz（Io不變不變）注意：注意：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓時，其工作電流應(yīng)該在手冊給定穩(wěn)壓管

13、穩(wěn)壓時，其工作電流應(yīng)該在手冊給定范圍內(nèi)（范圍內(nèi)（IZ IZM），否則不能穩(wěn)壓。），否則不能穩(wěn)壓。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 ZMominOIM IIRUU 4.穩(wěn)壓電路參數(shù)的選擇穩(wěn)壓電路參數(shù)的選擇(1)UZ=Uo(2)IZM=(1.5 3)IOM(3)UI=(2 3)UO(4)RIIUU ominZMOIM OMZOImin IIUU 為保證穩(wěn)壓為保證穩(wěn)壓 管安全工作管安全工作 ZIIRUU OMOImin為保證穩(wěn)壓為保證穩(wěn)壓 管正常工作管正常工作+UI RL+C Io Uo+u IR R Dz Iz 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目

14、錄+UI RL+C Io Uo+u IR R Dz Iz 例例1：設(shè)：設(shè)R=2.4K、RL=3K、U=37.5V，DZ型號型號2CW20、UZ=15V、IZ=5mA、IZM=15mA。若若U有有 10%的波動，問的波動，問U0能否穩(wěn)定？能否穩(wěn)定？mAIO5315 mAIR5.124.21545 mAIIIORZ5.7 VUUZO15 VUUI452.1 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄+UI RL+C Io Uo+u IR R Dz Iz 波動波動+10%mAIO5 mAIR5.144.2155.49 mAIZ375.9 VVUI5.49451.1 例例1：設(shè)：設(shè)R

15、=2.4K、RL=3K、U=37.5V，DZ型號型號2CW20、UZ=15V、IZ=5mA、IZM=15mA。若若U有有 10%的波動，問的波動，問U0能否穩(wěn)定？能否穩(wěn)定？下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄+UI RL+C Io Uo+u IR R Dz Iz 波動波動10%mAIO5 mAIR625.104.2155.40 mAIZ625.5 VVUI5.40459.0例例1：設(shè)：設(shè)R=2.4K、RL=3K、U=37.5V，DZ型號型號2CW20、UZ=15V、IZ=5mA、IZM=15mA。若若U有有 10%的波動，問的波動，問U0能否穩(wěn)定？能否穩(wěn)定？下一頁下一頁

16、 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 電壓波動電壓波動10%時，由計算結(jié)果知：時，由計算結(jié)果知：IZ均在手均在手冊給定的范圍內(nèi)（冊給定的范圍內(nèi)（5mA15mA），所以仍能穩(wěn)壓。），所以仍能穩(wěn)壓。若計算若計算IZ 15mA，則穩(wěn)壓管會燒毀。，則穩(wěn)壓管會燒毀。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄+UI RL+C Io Uo+u IR R Dz Iz 例例2:若負(fù)載變化，若負(fù)載變化，RL分別為分別為2K、5K 時，時，U0能否穩(wěn)能否穩(wěn)定在定在15V？RL=2K：mAIO5.7215 mAIR5.124.21545 mAIIIoRZ5RL=5K：mAIO3515 m

17、AIR5.124.21545 mAIIIoRZ5.9IZ均在手冊給定范圍內(nèi)（均在手冊給定范圍內(nèi)（5mA15mA），仍能穩(wěn)壓。），仍能穩(wěn)壓。VUUI452.1 VUUI452.1 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 18.3.2 恒壓源恒壓源 由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。UO RF R2 R1+RL+UZ R DZ+U UO RF R2 R1+RL R DZ+UZ+U 反相輸入恒壓源反相輸入恒壓源 同相輸入恒壓源同相輸入恒壓源 ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改變改變 RF 即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。即可

18、調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 Ui T R2 UZ RL UO +R3+UB+DZ+Uf+R1 1R 1R 18.3.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 1.電路結(jié)構(gòu)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。路和調(diào)整元件四部分組成。調(diào)整調(diào)整元件元件 比較比較放大放大 基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓 取樣取樣電路電路 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓壓UO 升高時，有如下穩(wěn)壓過

19、程：升高時，有如下穩(wěn)壓過程：2.穩(wěn)壓過程穩(wěn)壓過程 O2121fURRRRUU ZUU 由電路圖可知由電路圖可知 )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)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。壓電路。UI T R2 UZ RL UO +R3+UB+DZ+Uf+R1 1R 1R 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 3.輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍 ZBOU)RRR(1UU211 根據(jù)同相比例運(yùn)算電路可知：根據(jù)同相比例運(yùn)算電路可知：Ui T R2 UZ RL UO +R3+UB+DZ+Uf+R1

20、 1R 1R 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 18.3.4 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源 單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高可靠性高,使使用靈活用靈活,價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1.分類分類 XX兩位數(shù)字為輸出電壓值兩位數(shù)字為輸出電壓值 三三端端穩(wěn)穩(wěn)壓壓器器 輸出固定電壓輸出固定電壓 輸出可調(diào)電壓輸出可調(diào)電壓 輸出正電壓輸出正電壓 78XX 輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓 79XX （1.25 37

21、V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)）下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 2.外形及引腳功能外形及引腳功能 W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形 1輸入端輸入端 3 公共端公共端 2 輸出端輸出端 W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形 1 公共端公共端 3輸入端輸入端 2 輸出端輸出端 塑料封裝塑料封裝 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 3.性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)（7800、7900系列）系列）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(hù)內(nèi)部有過熱保護(hù) 內(nèi)部有過流保護(hù)內(nèi)部有過流保護(hù) 調(diào)整管設(shè)有安全

22、工作區(qū)保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) 輸出電壓容差為輸出電壓容差為 4%輸出電壓額定值有輸出電壓額定值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等等 。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 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。(1)輸出為固定電壓的電路輸出為固定電壓的電路 輸入與輸輸入與輸出之間的出之間的電壓不得電壓不得低于低于3V！4.三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用 CO W7805 Ci Ui+_+_ UO 1 2 3 0.11 F 1 F 為了瞬時增減負(fù)載電流為了瞬時增減負(fù)載電流 時，不致引起輸出電

23、壓時，不致引起輸出電壓 有較大的波動。即用來有較大的波動。即用來 改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。用來抵消輸入端接線用來抵消輸入端接線 較長時的電感效應(yīng)，較長時的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。防止產(chǎn)生自激振蕩。即用以改善波形。即用以改善波形。下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄(2)同時輸出正、負(fù)電壓的電路同時輸出正、負(fù)電壓的電路 2 3 220V 24V+C 24V+C W7815 Ci+15V 1 2 3 Ci W7915 1 CO CO 15V 1 F 1 F 0.33 F 0.33 F 1000 F 1000 F 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出

24、退出 章目錄章目錄 UXX:為為W78XX固定輸出電壓固定輸出電壓 UO=UXX+UZ （3）提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路 CO W78XX Ci UI+_+_ UO 1 2 3 UXX UZ R DZ+_+_ IO=I2+IC（4）提高輸出電流的電路提高輸出電流的電路 當(dāng)當(dāng) IO較小時，較小時，UR較較小，小，T截止截止，IC=0。CO W78XX Ci UI+_+_ UO 1 2 3 R UR IC I2 IO T+當(dāng)當(dāng) IO較大較大時時，UR較大較大，T導(dǎo)通導(dǎo)通，IO=I2+IC 下一頁下一頁 返回返回 上一頁上一頁 退出退出 章目錄章目錄 5.三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用 1 2 T +U W78 Ci Ui+_+_ UO 3 R2 R1+_ 下一頁 返回 上一頁 退出 章目錄 題題18.1.1 題題18.3.1 題題18.3.6 作業(yè)作業(yè)