模电课件-10-直流电源

1、10.2 整流电路,*10.5 串联型稳压电路,第10章 直流稳压电源,10.1 直流电源的组成及各部分的作用,10.3 滤波电路,10.4 稳压管稳压电路,10.6 开关型稳压电路(自学),学习的必要性,电子电路都需要电压稳定的直流电源供电, 5V 6V 9V 12V 15V 18V 24V等。 在日常生活、生产中也要用到直流稳压电源。,虽然在有些情况下（如便携设备）可用化学电池、太阳能电池作为直流电源，但大多数情况是利用电网提供的交流电源经过转换而得到直流电源的。,主要内容： 1.小功率整流滤波电路 2.串联反馈式稳压电路 重点与考点: 1.单相桥式整流、电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算。 2.带放大器的串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算。 3.三端集成稳压模块的使用,10.1 直流电源的组成及各部分的作用,改变电压值通常为降压,交流变脉动的直流,减小脉动,1) 负载变化输出电压基本不变； 2) 电网电压变化输出电压基本不变。,直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50Hz的交流电转换为直流电。,半波整流,全波整流,在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允

2、许电网电压波动10，且负载有一定的变化范围。,10.2 单相整流电路,对整流电路要研究清楚以下问题： 1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析 2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压 3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压,为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为0。,整流二极管的伏安特性：,实际特性,理想化特性,正向导通电压为0，正向电阻为0。,1. 单相桥式整流电路,u2的正半周 AD1RLD3B，uO= u2,u2的负半周 B D2RLD4 A，uO= -u2,四只管子如何接？,集成的桥式整流电路称为整流堆。,（1）工作原理,若接反了呢？,若二极管D1接反会如何?,负半周时，二极管D2、D1导通，电流经D2、D1 造成电源短路，电流很大， 因此变压器及D2、D1将被烧坏。,（2）估算,（3）二极管的选择,考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满足：,10.3 滤波电路,（1）工作原理,1. 电容滤波电路,按指数规律下降,滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。,（1）工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻,

3、C 越大， RL越大， 放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。,内阻使,（2）二极管的导通角,导通角,无滤波电容时。 有滤波电容时 ， 且二极管平均电流增大，故其峰值很大！,小到一定程度，难于选择二极管！,简单易行，UO（AV）高，C 足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。,（3）电容的选择及UO（AV）的估算,若负载开路 UO（AV）？,（4）优缺点,讨论一,已知变压器副边电压有效值为10V，电容足够大，判断下列情况下输出电压平均值UO（AV）？ 1. 正常工作； 2. C开路； 3. RL开路； 4. D1和C同时开路。,稳压电路的性能指标,1. 输出电压 2. 输出电流 3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。 在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。,4. 输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。 在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。,5. 纹波电压 测试出输出电压的交流分量。,10.4 稳压管稳压电路,稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压 稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流 最大耗散功率 PZM：允许

4、的最大功率， PZM= IZM UZ 动态电阻 rz：工作在稳压状态时，rzU / I,1. 稳压管的伏安特性和主要参数,2. 稳压管稳压电路的工作原理,3. 稳压管稳压电路的主要指标,（1）输出电压 UOUZ （2）输出电流 IZmax IZmin IZM IZ （3）稳压系数,（4）输出电阻,简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。,4. 特点,10.5 串联型稳压电路,1. 基本调整管稳压电路,为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。,稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。,调整管的作用及如何提高稳压性能,不管什么原因引起UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。,若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。,注意：输入电压VI一般应比输出电压端Vo高3V以上。,2. 具有放大环节的串联型稳压电路,（1）稳压原理：若由于某种原因使UO增大,（2）输出电压的调节范围,同相比例 运算电路,则 UO UN UB UO,（3）串联型稳压电路的基本组成及其作用,调整管,取样电阻,调整管：是电路的核

5、心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。,比较放大,基准电压,基准电压：是UO的参考电压。,取样电阻： 对UO 的取样，与基准电压共同决定UO 。,比较放大：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。,(1)T1与RL串联,是串联型稳压电路, T1是调整管 (2)R1 R2组成分压器,取样电路 (3)R3 Dz组成稳压电路,提供基准电压 (4)T2组成比较放大电路,（3）串联型稳压电路的基本组成及其作用,缺点:温度变化时，T2组成的放大电路产生零点漂移时，输出电压的稳定度变差,桥式整流电容滤波电路和串联稳压电路及参数如图示，设变压器副边电压有效值U2=20V，设T2的UBE2=0.7V，估算整流滤波电路的输出电压UO1和稳压输出UO2的调节范围。,注：型号后XX两位数字代表输出电压值,输出电压额定电压值有:,5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V,三端集成 稳压器,3、集成稳压器（三端稳压器）,输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流：1.5A（W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A（W78L00）,三端固定集成稳压

6、器 W7800系列 （1）简介,（2）基本应用,消除输出高频噪声,当输入端断路时，Co要通过稳压器放电,D给电容Co一个放电通路，防止Co两端电压击穿调整管。,抵销输入长线电感效应，消除自激振荡,将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。,注意：输入电压VI一般应比输出电压端Vo高3V以上。,（3）输出电压扩展电路,IW为几mA，UO与三端稳压器参数有关。,隔离作用,基准电压,电路复杂,输入端VI 输出端Vo 调整端adj 器件本身无接地端,2.三端可调式集成稳压器W117,输出电压UREF1.25V，调整端电流只有几微安。,有些场合要求扩大输出电压的调节范围,Iadj远远小于I1 ，故可以忽略,讨论二：集成稳压器的应用,1. 基准电压为多少？ 2. UO的表达式？,例1.用三端稳压器实现输出电压可调式稳压电源。,运算放大器作为电压跟随器使用, 它的电源就借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高 ,输出阻抗很低，可以克服稳压器受输出电流变化的影响。,(VXX=5V),例2.直流稳压电路如图所示，求输出电压Vo和输出电流Io的表达式。,作 业,10.15 10.18(a),

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