模电-直流稳压电源_图文

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模电课件-第十章直流稳压电源

串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路、调整元件和保护电路几部分组成。
基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。
比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。
调整元件：可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。
因调整管与负载接成射极输出器形式，
可调式:
W117 负稳压W79XX
固定式正稳压W78XX
注：型号后XX两位数字代表输出电压值
W7800系列输出电压额定值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等。
三端稳压器的外形和方框图
固定式
可调式
二、W7800的应用
1. 输出为固定电压的电路输出为固定正压时的接法如图所示。
1
+
W7800 3
随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高, 使用灵活,价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。
本节主要介绍常用的W7800系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。
一、三端集成稳压器的分类
三端集成稳压器
原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，
保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。
10.3.1 电容滤波电路
一、滤波过程
以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。
a
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路

《实用电工电子》模块5直流稳压电源

模块5直流稳压电源学习任务•了解桥式整流、电容滤波和稳压电路•掌握并联、串联型稳压电路的组成和工作原理•会安装、测试串联型稳压电源在工农业生产中，采用的电源主要是交流电。

但是在电子线路和自动控制装置中，常常还需要采用电压非常稳定的直流电源。

常见的直流电源有蓄电池和干电池，除此之外，目前还广泛地采用各种半导体直流电源。

电子设备中最常用的半导体直流电源是通过把交流电经过整流、滤波和稳压电路变换后而获得的。

如图5-1-1所示的就是半导体直流稳压电源的原理方框图。

图5-1-1半导体直流稳压电源的原理方框图1、电源变压器电源变压器的作用是将220V的交流电变成合适的交流电以后，再进行交、直流转换。

电网上单相交流电的电压有效值为220V，而通常电子电路中需要的直流电压要比此值低。

所以，要先利用变压器进行降压。

2、整流电路整流电路的作用是将经变压器降压后的交流电压变成单向脉动的直流电压。

常采用的元件为二极管，经整流电路输出的单向脉动的直流电压幅度变化较大，不能直接供给电子电路使用。

3、滤波电路滤波电路的作用是滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压。

常采用的元件有电容和电感。

4、稳压电路稳压电路的作用是使输出电压不受电网电压的波动和负载大小的影响，维持输出直流电压的稳定。

滤波后输出的直流电具有较好的平滑程度，但是，此时的电压值还要受到电网电压波动、负载和温度变化的影响而不稳定。

为使输出电压稳定，还需要增加稳压电路部分。

下面将分别讨论各部分的组成、工作原理和性能。

5.1整流电路整流电路的主要有单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。

其中，单相半波整流电路最简单，单相桥式整流电路最普遍。

5.1.1 单相半波整流电路 1、工作原理和输出波形单相半波整流电路如图5-1-2(a)所示，它由整流变压器、整流二极管VD 和要求直流供电的负载等效电阻L R 组成。

整流变压器，用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。

直流稳压电源(模电)

2U 2U 2 / 2 S= ≈ 1.57 2U 2 / π
(8-4)
S越小，表明输出电压的脉动越小，整流电路性能越好。越小，表明输出电压的脉动越小，整流电路性能越好。越小单相半波整流电路结构简单，只需一只整流二极管，单相半波整流电路结构简单，只需一只整流二极管，但输出电压脉动大，平均值低。将其改进之后可得到单相全波整流电路。电压脉动大，平均值低。将其改进之后可得到单相全波整流电路。
输出电压脉动系数为
U o 0.9U 2 Io = ≈ RL RL
(8-7)
4 2U 2 /(3π ) S= ≈ 0.67 2 2U 2 / π
(8-8)
第8章直流稳压电源 8.2.3 单相桥式整流电路（bridge rectifier circuit）单相桥式整流电路） 1. 工作原理工作原理与单相全波整流电路相比，变压器次级无中心抽头，与单相全波整流电路相比，变压器次级无中心抽头，但二极管数目增加，由四个二极管V 构成整流桥。极管数目增加，由四个二极管 D1～ VD4构成整流桥。 VD1～ VD4 均为理想二极管，均为理想二极管，仍设 u2 = 2U 2 sin ωt 。
第8章直流稳压电源
（2）输出电流平均值 o ）输出电流平均值I
U o 0.45U 2 Io = ≈ RL RL
(8-3)
第8章直流稳压电源（3）输出电压脉动系数。除直流分量外，uo还有不同频率）输出电压脉动系数S。除直流分量外，的谐波分量。如第二项为基波，第三项为二次谐波，的谐波分量。如第二项为基波，第三项为二次谐波，它们反映的起伏或者说脉动程度。了uo的起伏或者说脉动程度。其中基波峰值与输出电压平均值之比定义为输出电压其中基波峰值与输出电压平均值之比定义为输出电压基波峰值的脉动系数S（的脉动系数（ripple factor），则半波整流电路的脉动系数为）则半波整流电路的脉动系数为:

《电工电子技术》课件——直流稳压电源

直流稳压电源
稳压电路的作用：当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直
流电压稳定。
直流稳压电源的整流电路
主要
内容
滤波电路
稳压电路
单相整流电路工作原理
整流电路
整流电路是指交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单
向导电特性。因此，二极管是构成整流电路的关键元件。
单相整流电路
半波整流
单相整流电路
电阻 R 上的压降增加，以抵偿 U1 的增加，从而使负载
电压 UO 保持近似不变。
滤波电路
如果交流电源电压降低而使 U1 降低时，负载电压 UO 也要降低，因而
稳压管的电流 IZ 就显著减小，电阻 R 上的压降也减小，仍然保持负载电压 UO
保持近似不变。同理，如果当电源电压保持不变而是负载电流变化引起负载电
负载平均电流为 IO = 0.45 U2 / RL
单相半波整流电路中二极管的平均电流就是整流
输出的电流，即 ID = IO 。
图2 单相半波整流电路
单相整流电路
二极管截止时承受的最大反向电压：
在 u2 负半周时，二极管 VD 所承受到的最大反向电压
为 u2 的最大值，即 UDRM = 2 U2 。
图5 半波整流电容滤波电路及其波形
滤波电路
（1）电容滤波电路
电源在向 RL 供电的同时，又向 C 充电储能，由于充电时间常数很小，充电很
快，输出电压 u0 随 u2 迅速上升，当 uc=√2 U2 后， u2 开始下降，u2 < uc ， VD 反偏
截止，由电容 C 向 RL 放电，放电时间常数由电容 C 和负载电阻 RL 决定，电容较大，
在 u2 正半周时，VD1、VD3 导通，VD2、VD4 截止。此时， VD2、

直流稳压电源

D2
当u2正半周时， D1导通，D2截止。
当u2负半周时， D2导通，D1截止。
全波整流电压波形 u2
·
220 V
D1
1
2
·
+0
u2
RL
uL －
uL
·
u2
1
2
uD1
D2
uD2
2
3
t 4
主要参数：
D1
1
2
·
IL
·
u2
RL
220 V
·
u2
1
2
D2
（2）输出电流平均值IL ：
uL
t
+
uL 0 2
－
（1）输出电压平均值UL：
1. 电容滤波
+
220V u1
+
D4
u2 3
D3
2
4
D1
1
C
D2
+
+
RL u L
-
+
（1）空载（RL=∞）时： uL uC 2u2
+
4
uc
+
D4
D1
+
220V u1
u2 3
1
C
u L
D3
D2
2
+
-
u2＞ uC时：
u2
+
二极管导通，C充电
u2＜ uC时：二极管截止，C放电。 uL
t uc=uL
-
+
uL
t
t
（3）主要参数：
输出电压平均值：UL=0.9u2 输出电流平均值:IL= UL/RL =0.9 u2 / RL

直流稳压电源.ppt

航空工业
模拟电子技术
三、直流稳压电源的应用
手机
计算机
模拟电子技术
四、思考题
如果需要一个输出电压可调的直流稳压电源，使得输出电压在9~12v之间可调，该怎么办？请搜集相关的资料，写出解决方案。
滤波电路
负载
模拟电子技术
二、直流稳压电源的工作原理
电源变压器
整流电路
滤波电路
模拟电子技术
二、直流稳压电源的工作原理
模拟电子技术
二、直流稳压电源的工作原理
实验台
模拟电子技术
二、直流稳压电源的工作原理
导线
模拟电子技术
二、直流稳压电源的工作原理
示波器
模拟电子技术
三、直流稳压电源的应用
航海工业
模拟电子技术
直流稳压电源
模拟电子技术
一、整流电路
利用二极管的单向导电性，将交流电变换为单向脉动直流电。
模拟电子技术
二、直流稳压电源的工作原理
直流稳压电源就是利用了整流电路的特性，再通过滤波电路输出稳定电源的工作原理
交流电源
电源变压器
整流电路

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220VAC
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●工作原理
当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流变化，从而有效抑制负载电流和电压的脉动。
滤波视角：直流分量(XL= 0，L短路)只施于RL；谐波分量(XL = jwL>>RL)大部施于L → 较平滑直流电压vO。
储能视角：工作时L有储能，供电电压v2↓，L 储能对RL补电；v2↑，电源对L和 RL供电 →连续、平稳和稳定vO。
4. 整流元件参数二极管平均电流：
二极管最大反向电压：
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
桥式整流电路如图。试分析：
(1) D2 或 D4断开时负载电压波形。 (2)若 D2 或 D4 接反了，后果如何？ (3)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
220VAC
10.1.1 单相整流电路
10.2.3 三端集成稳压器
1. 固定输出三端稳压器
78LXX型三端稳压器
控制电流
热保护过流保护缓冲
调整管
启动电路基准电路
差放
10.2.3 三端集成稳压器
2. 可调输出三端稳压器
LM317
调整管
A
– +
基准 1.2V
基准比较放大
取样电路
10.2.4 三端集成稳压器的应用
1. 单路固定电压
10.1.2 滤波电路
220VAC
2. 电容滤波器
•●例题：整流滤波电路
•如图，已知电源频率 f
•=50Hz，负载 RL = 200，要求直流 •输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选择整流二极管及；(3) 滤波电容器。
解：(2) 选取二极管：
IOM =100mA VDRM= 50V 选二极管2CP11
T ：电源电压的周期
近似估算取： VO = 1. 2 V2 / 1. 0 V2 （全波/半波）
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
(b) 外特性曲线： C滤波器的输出电压受负载影响较大，即带负载能力较差。故适合于要求输出电压较高、负载电流或负载变化较小的场合
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
外形
3 —输出端
2 —输出端
TO92
2 —公共端
3 —输入端
1—输入端
1 —公共端
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
性能（7800、7900系列）
•● 输出电流超过 1. 5 A（加散热器） •● 不需要外接元件 •● 内部有过热保护、过流保护 •● 调整管设有安全工作区保护 •● 输出电压容差为 4% 输出电压额定值系列有:
电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2
(b) v2 <vC : 桥堆截止， C 对负载 RL 供放电， vC vO指数↓
If RL=∞，放电iO= 0, 放电区间
vC将被充至v2峰值!
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
5V、6V、9V、12V 、15V、18V、24V等。
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述参数（7800、7900系列）
•● 电压调整率Sv(稳压系数)
反映负载电流和环温不变时，电网电压波动对稳压电路的影响
0.005~0.02%
•● 电流调整率SI
反映输入电压、环温不
变，输出电流变时输出
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 •●例题：交直流收扩两用机电源
220VAC
24VDC
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 •●例题：交直流收扩两用机电源
220VAC
24VDC
10.2.1 稳压电源的质量指标 10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理 10.2.3 三端集成稳压器 10.2.4 三端集成稳压器的应用
3. 提高输出电压和电流
1
2
W78XX
3
IO较小→VR较小，T 截止，IC= 0；IO > IOM→VR 较大，T导通，IO= IOM+ IC。
1
2
W78XX
3
R≈VBE/IOM
10.2.4 三端集成稳压器的应用
4. 三端可调输出IC稳压器的应用
流过调整端 “1” 的电流 < 100 µA，在要求不高的场合它在R2 上的压降可忽略。
–
状态，此时运放的两
A
+
输入端的电压近似相
等，因此有：
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
4. T 管的极限参数
调整管的电流、电
压、功率受管子的极
–
限参数制约：
A
+
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
分类
三端稳压器
输出固定电压
输出正电压78XX 输出负电压79XX
输出可调电压（1. 25 ~ 37V 连续可调）
电源同时给负载 RL和 C供充电，vC= vO= v2
(b) v2 < vC : 桥堆截止， C 对负载 RL 供放电， vC vO指数↓
D承受最高反压为*：
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关 t 越大 C 放电越慢输出均压VO 越大，波形越平滑为了得到比较平直的输出电压
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
桥式整流电路如图。
解：
(1) D2 或 D4断开，负载电压波形如图。
(2)若 D2 或 D4 接反，后果是：正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成电源短路，电流很大 → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！ (3)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果是：正半周，情况同(2) → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 •●例题：整流滤波电路
•如图，已知电源频率 f •=50Hz，负载 RL = 200，要求直流 •输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选择整流二极管及；(3) 滤波电容器。解：(3) 选取滤波电容：
选250/50V的电解电容器
0.电1~压1.0保%持稳定的能力，即稳压器带负载能力。
10.2.3 三端集成稳压器
0. 概述
参数
•● 电压调整率Sv(稳压系数)
•● 电流调整率SI •● 输出电压 Vo •● 最大输出电流 IOM •● 最小输入输出电压差 min(Vi -Vo ) •● 最大输入电压 ViM •● 最大功耗 PM：
220VAC
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度
与放电时间常数t = L/RL有关
(b) D导通角大，纹波可进一步减少，接负载能力强：
(c) 电感体积大而笨重，因而适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合，或更合适于高频电源滤波
(d) 更进一步的改进：LC滤波器
改善瞬态响应：负载电流瞬增减时，防止
输出电压较大波动。
220VAC
1 W7805 2 3
改善波形：抵消输入引线电感效应，防止自激。
输入与输出间的压差需>3V！
10.2.4 三端集成稳压器的应用
2. 双路 (±) 固定电压
220VAC
1
2
W7815
3
1
W7915
3
2
10.2.4 三端集成稳压器的应用
10.2.0 概述
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压值基本上与电网电压、负载及环境温度变化无关。理想稳压器是输出阻抗为零的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可以是一个独立的电子部件。
220VAC
C 滤波纯 R 负载
220VAC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点 (a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
(b) 外特性曲线：
(c) D导通角小，流峰值大：
t 越大VO 越高，IO 越大
整流 D 导通时间越短 iD 峰值电流越大。选管时一般取： IOM = 2 ID
模电-直流稳压电源_图文.ppt
10.1 小功率直流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 10.3 开关稳压电路* 10.4 SPICE仿真*
10.1.1. 单相整流电路 10.1.2. 滤波电路 10.1.3. 倍压整流电路*
10.1.1 单相整流电路
1. 概述小功率直流稳压电源的组成
变压
+
比较放大
基准
取样电路
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
2. 稳压原理由运放可知：
–
A
+
当 Vi 或 RL 变化时，输出电压Vo↗，稳压过程如下：
Voh
Vf Vnh
Vbi
Vbei
Vceh
Voi
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
3. Vo 及其调节范围
设运放处于线性工
作状态和深度负反馈
整流
滤波
交流电源
稳压