重庆大学模电(唐治德版)第12章直流稳压电源的课件

1、12.1 直流稳压电源概述,12.2单相整流电路,12.3 电源滤波电路,12.4线性稳压电路,12.5 集成线性稳压器,*12.6开关稳压电路,* 12.7 开关集成稳压器,* 12.8 Multisim 仿真三端固定稳压器W7805的特性,第12章 直流稳压电源,12.1.1 直流稳压电源的作用和组成框图,12.1 直流稳压电源概述,1、变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。,2、整流电路：将交流电源电压变换为单向脉动电压。,3、滤波器：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。,4、稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。,12.2单相整流电路,1电路组成和工作原理,12.2.1单相半波整流电路,设变压器副绕组的电压为,V2是副绕组的电压有效值，f是电源频率（50Hz），Von是二极管的导通电压。,在v2的负半周内(v20)，二极管D截止。有：,在v2的正半周内(v20)，二极管D导通。有：,根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输出电压；,而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。,1电路组成和工作原理,（b）v20的

2、等效电路,（a）v20的等效电路,输出直流电压:,输出电压有效值:,纹波电压有效值（略）,纹波系数: （略）,1电路组成和工作原理,流过整流二极管的平均整流电流等于负载的直流电流，即:,二极管承受的最大反向电压:,根据上述参数选择整流二极管，即:,式中，IF和VR是二极管的最大平均整流电流和最高反向工作电压参数。,整流二极管的选择,为了提高整流电路的性能，抑制变压器的直流偏磁，减小对电网的不利影响，常采用桥式整流电路。,桥式整流电路的四种画法：,12.2.2单相桥式整流电路,在变压器副边电压u2为正半周时，二极管D1、D3导通，而二极管D2、D4截止。,当副边电压u2为负半周时，二极管D2、D4导通，而二极管D1、D3截止。,D2、D4通,D1、D3通,D1、D3通,D2、D4通,1.电路组成和工作原理,12.2.2单相桥式整流电路,2输出直流电压和纹波电压,输出电压有效值：,纹波电压有效值： （略）,纹波系数： （略）,12.2.2单相桥式整流电路,输出直流电压：,流过整流二极管的平均整流电流等于负载直流电流的一半，即：,二极管承受的最大反向电压：,3整流二极管的选择,12.2.2单

3、相桥式整流电路,整流电压平均值,电 路,整流电压波形,二极管平均电流,二极管反向峰值电压,常见的几种整流电路,整流类型,半波 全波 桥式,倍压整流：利用二极管的单向导电性为电容提供单极性电压，将电容存储的电压（电荷存储效应）累加，形成等于若干倍交流电压峰值的直流输出电压。,12.2.3倍压整流,(a) 2倍压整流电路,(b) 6倍压整流电路,对2倍压整流电路，有：,C1的耐压大于 ，C2的耐压应大于 。倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）的直流电源中。, 电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端; 电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。,对整流电路的滤波，一方面要尽量降低输出电压中的脉动成份，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。,电容器两端的电压不能突变（跃变）和流过电感器的电流不能突变的特性，用电容器与负载电阻并联或电感器与负载电阻串联构成各种滤波电路。,滤波器的基本组成元件是电容或电感。,滤波原理2：频率响应,滤波原理1：暂态效应,滤波：滤去无用信息，留下有用信息的电路。,12.3 电源滤波电路,几种

4、滤波电路,（a）电容滤波电路,（b）电感电容滤波电路（型）,（c）型滤波电路,12.3 电源滤波电路,充电结束,桥式整流输出波形,有电容滤波、空载时,12.3.1电容滤波电路,桥式整流电容滤波电路,1.工作原理：,输出直流电压：,负载状态下： 在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，电容通过RL放电，u0逐渐下降。,12.3.1电容滤波电路,桥式整流电容滤波电路,1.工作原理：,在实际应用中，通常选择,得实际估算公式:,3电容滤波的负载特性,分析知，输出直流电压在0.9V2和 之间。,电容开路,负载开路,二极管承受的最大反向电压仍为变压器付边交流电压的峰值，即：,电容对直流分量相当于开路，所以，流过整流二极管的平均整流电流仍然等于负载直流电流的一半，即：,4二极管的选择,例,有一单相桥式滤波电路，电源频率f=50HZ，负载电阻为 200，要求Uo=24V，试选择整流二极管及滤波电容。,查二极管参数，为了使用安全此项参数选择应比计算值大一倍左右。选用2CP11(Iom=100mA， URM= 50V)。,解：（1）选择整流二极管,变压器副边电压有效值,故,(2)选择滤波电容,故电容可选

5、用250uF、耐压50V的电解电容器,12.4线性稳压电路,12.4.1线性并联稳压电路,12.4.2 线性串联稳压电路,12.4.3电压基准电路,1电路组成和工作原理,12.4.1线性并联稳压电路,当任何因素，例如VI增加，引起输出电压VO增加时，将发生下述自动调节过程：,即任何因素引起的输出电压的增加量，被电路的自动调节引起的减少量抵消，维持输出电压基本恒定。,1电路组成和工作原理,12.4.2 线性串联稳压电路,调整管T工作在放大区，并且与负载RL串联，故称为线性串联稳压电路。,1电路组成和工作原理,12.4.2 线性串联稳压电路,输入电压VI增加引起输出电压VO增加，电路将发生下述自动调整过程（负反馈过程）:,VI增加引起输出直流电压VO的增加量，被电路的自动调节引起的减少量抵消，维持输出电压VO基本恒定。,12.4.2 线性串联稳压电路,取样电路对运放引入深度负反馈，所以:,2输出直流电压和调节范围,即输出电压的调节范围是:,3最大输出电流,式中，ICM是调整管的最大集电极允许电流。,12.4.2 线性串联稳压电路,12.4.2 线性串联稳压电路,5过流保护电路,图a是具有限

6、流保护的串联稳压电路，晶体管T2和电阻R0组成限流保护电路。,图b是具有截流保护的串联稳压电路，晶体管T2和电阻R0、R3、R4组成截流保护电路。,（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？说明电路中T1、R1、DZ2的作用； （2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值； （3）计算输出电压的调节范围。 （4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,补充例：,（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；,解：,VI1.2V2,则 VI1.2V21.22024V,T1、R1和DZ2为稳压电源的启动电路，当输入电压高于DZ2的稳定电压VZ2时， VZ2使T1导通，E点电位建立，电路进入正常工作状态。,（2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；,解：,VAVI 24 V,VEVO2VBE12 V1.4 V13.4V,VCE3VA

7、VO24 V12 V12 V,VCVDVZ16 V,12 V,VBVO,（3）计算输出电压的调节范围。,解：,VO,= 9V,= 18V,（4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,解：,所以 IC3IE3ILIR3IR2 105mA,PC3VCE3IC3 （VA-VO）IC3 1.26W,串联稳压电路适合单片集成电路制造，相应的集成电路产品称为单片集成线性稳压器，简称集成稳压器。,12.5 集成线性稳压器,只有3个引出端的集成稳压器称为三端稳压器，3个引出端分别是输入电压端、输出电压端和公共端或调整端。调稳压器。,图12.5.1 三端稳压器封装和框图,正电压 78 、负电压 79 ,型号中代表输出电压的绝对值， 一般为：5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V,1. 输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压 78 、负电压 79 ）,12.5 集成线性稳压器,电路由基准电压电路、取样电路、比较放大电路、调整电路、保护电路和启动电路组成。,型号： W7800,1. 固定式应用举例,输出电压:,12.5.2三端可调稳压器（正电压LM317、负电压L

8、M337 ）,式中，Iadj是调整端的输出电流（通过能隙电压源的电流），等于50A；VREF是能隙基准电压，等于1.25V。,由于IadjI1,输出正电压的三端可调稳压器是W117，输出负电压的三端可调稳压器是W137。当|VI-VO|15V时，输出电流可达1.5A。,输出电压调节范围：,2应用电路,1）15V/1.0 A可调直流稳压电源 由W117组成的15V/1.0 A可调直流稳压电源如图。,2应用电路,整流滤波电路在2个电容上建立起绝对值相等极性相反的电压，即VI2=-VI1； 稳压器W117输出+15V可调电压，而稳压器W137输出-15V可调电压。,2）15V可调直流稳压电源,*12.6 开关稳压电路(略),线性稳压电路和开关稳压电路的比较：,图12.7.1 内部含有开关管，适用于降压型开关稳压电路(串联开关稳压电路)。输入电压范围是4.75V到40V。固定输出电压有3.3V、5.0V、12V、15V品种。 可调节输出电压品种的电压调节范围是1.23V37V。每个品种都能保证输出3.0A的负载电流。,*12.7 开关集成稳压器(略),12.7.1 LM2576开关集成稳压器,作业：12.14 12.16 12.17 12.22 12.23,（1）设变压器副边电压的有效值V220 V，求VI？说明电路中T1、R1、DZ2的作用； （2）当VZ16 V，VBE0.7 V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值； （3）计算输出电压的调节范围。 （4）当VO12 V、RL150，R2510时，计算调整管T3的功耗PC3。,补充：,

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