直流稳压电源(总).doc

第一章、直流稳压电源电路组成及其工作原第一章、直流稳压电源电路组成及其工作原理理一一直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成直流稳压电源由输入电压变换电路、整流、滤波电路和稳压输出电路组成输 入电压变换电路由电源变压器、整流电路、滤波电路组成，其中整流电路方式 有半波整流、全波整流和桥式整流三种为了获得直流电压最常用的方法是将 交流市电经电源变压器产生合适的交流电压后，再利用二极管的单向导电特性 将其转变为单方向（即直流）脉动电压，这一过程称为整流下图所示为直流稳压电源的组成框图， 实际上它就是表示把交流电转换为直流电的过程图中各环节的功能如下： 1、电源变压器：将标准交流电源电压变换为符合整流需要的交流电压（一般为 降压） 2、整流电路： 利用二极管等整流器件的单向导电特性，将交流电压变换为单 向脉动电压 3、滤波电路： 减小整流电压的脉动程度，以适合稳压电路的需要 4、稳压电路： 在交流电源电压波动或负载变化时，使直流输出电压稳定直流稳压电源是一种将 220V 工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置， 它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成四个环节的工作原理如下： (1)电源变压器：是降压变压器，它将电网 220V 交流电压变换成符合需要的 交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压 Ui 变换成脉动的直流电压再经滤 波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压 U1常用的整流滤波电 路有全波整流滤波、桥式整流滤波等 (3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而 得到比较平滑的直流电压各滤波电容 C 满足 RL-C＝（3~5）T/2，或中 T 为输 入交流信号周期，RL 为整流滤波电路的等效负载电阻 (4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳 压器常用可调式正压集成稳压器有 CW317（LM317）系列，它们的输出电压从 1.25V－37 伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器其 芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为 1.5A其典型电路如 下图，其中电阻 R1 与电位器 R2 组成输出电压调节器，输出电压 Uo 的表达式为： Uo＝1.25（1＋R2/R1）式中 R1 一般取 120－240 欧姆，输出端与调整端的压差 为稳压器的基准电压（典型值为 1.25V）二二 直流稳压电源工作原理：直流稳压电源工作原理： 电路中，D5、D6 和 C1 共同组成全波整流滤波电路，将输入的交流电转换成直流电；Q1、Q2 组成一达林顿射随电路，Q1 称为调整管，Q2 称为推动管，为负载供电；Q3、D8、R2、R3、RW1 共同组成输出电压取样负反馈电路，Q3称为采样放大管，D8 称为基准稳压管，此部分用于稳定输出电压；Q4、R5 组成输出电流取样电路，为输出提供过流保护；C5 为输出滤波电容。

由于调整管和负载相对于输入而言呈串连的关系，故这种电源称为串联型直流稳压电源 直流稳压电源电原理图 220V 交流电经电源变压器降压为低压交流电后，经由 D5、D6、C1 组成的全波整流滤波电路整流滤波变成直流电，输送给达林顿射随电路，最后由射随电路向负载提供直流电压 VO，该电压 VO 的大小由基准电压 VREF 和采样支路的分压比决定当输出电压 VO 由于某种原因瞬时升高时，输出电压取样电路的 Q3 的集电极电流就会增大，导致射随电路的基极电流下降，调整管的内阻增大，管压降增加，输出电压 VO 降低；当输出电压 VO 瞬时降低时，输出电压取样电路的 Q3 的集电极电流就会减小，射随电路的基极电流就会增加，管压降减小，从而使输出电压 VO 也跟着升高；上述过程使得输出电压稳定在某个电压值上，从而实现稳压通过调节 RW1 ，可以改变输出电压值的大小当负载电流超过额定输出电流时，在 R5 上的压降将使 Q4 导通，迫使射随电路的偏置电压减小，内阻增加，管压降增加，则射随电路的输出电流被限制，输出电压也降低，从而起到过流保护作用，这种结构属于限流型保护电路 输入的 220V 交流电压经过变压器降压后，经整流二极管整流后输出为脉动直流电压，具有较大的电压纹波，经过电容 C1、C2、 C3 平滑滤波后输出电压较为平稳，再输入到稳压电路，就可在输出端得到一个稳定的、电压纹波很小的直流稳压电源。

并联稳压电源并联稳压电源经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差其原因主要有以下几个方面： 1、由于输入电压不稳定（通常交流电网允许有±10％的波动） ，而导致整流滤波电路输出直流电压不稳定； 2、由于整流滤波电路存在内阻，当负载变化时，引起负载电流发生变化，使输出直流电压发生变化； 3、由于电子元件（特别是导体器件）的参数与温度有关，当环境温度发生变化时，引起电路元件参数发生变化，导致输出电压发生变化； 4、整流滤波后得到的直流电压中仍然会有少量纹波成份，不能直接供给那些对电源质量要求较高的电路 所以，经整流滤波后的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要常用的直流稳压电路有并联型和 串联型稳压电路 两种类型串串联联型型稳稳压压电电源源串联稳压电路 属直流稳压电源 中的一种，在实际应用电路中应用非常广泛如我们平常常用的 78 或 79 系列三端稳压器也是属于它的一种 整流滤波后的电压是不稳定的电压，在电网电压或负载变化时，该电压都会产生变化，而且纹波电压又大所以，整流滤波后，还须经过稳压电路，才能使输出电压在一定的范围内稳定不变在这里我们就用串联型稳压电路对其进行稳压。

线线性性串串联联型型稳稳压压电电路路这种稳压电路的主回路由调整管 T 与负载相串联构成，且 T 工作性状态，故称为线性串联式稳压电路 输出电压 Vo=VI-VCE，其变化量由反馈网络取样，并经放大电路 (A)放大后去控制调整管 T 的基极电压，从而改变调整管 T 的 VCE 大小 当输入电压 VI 增加(或负载电流 Io 减小)时，导致输出电压 Vo 增加，随之反馈电压 VF=R2Vo/(R1+R2)=FvVo 也增加(Fv 为反馈系数 )VF 与基准电压 VREF 相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使调整管的VB 和 IC减小，于是调整管 T 的 c-e 间电压 VCE 增大，使 Vo 下降，从而维持 Vo 基本恒定显然，这是电压负反馈电路基本性能 集集成成线线性性稳稳压压电电路路如果将前述的 串联型稳压 电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了 正电压输出的 78××系列，负电压输出的 79××系列其中 ××表示固定电压输出的数值如：7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824 等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。

79××系列也与之对应，只不过是负电压输出这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装 (TO-220)最大功耗为 10W(加散热器)；金属壳封装 (TO-3)外形，最大功耗为 20W(加散热器)第第 2 2 章、汽车氧传感器组成、类型及工作原理章、汽车氧传感器组成、类型及工作原理2.1 引言引言随着汽车工业的发展，汽车尾气所带来的环境污染问题日益严重因此，有效地控制汽 车尾气，减少其对环境污染已成为当今重要的研究课题之一汽车行业是目前国际上应用 传感器最大市场之一，现在世界上汽车年产量在 4000 万辆以上，其中日本的年产量达 1000 万辆以上从世界各国公布的专利情况来看，各主要汽车生产厂家和电气、元件生产 厂家，都很重视汽车传感器的研制和生产而氧传感器的申报专利数，居汽车传感器的首 位，这反映了该传感器的技术难度和各国的重视程度控制汽车空燃比用的氧传感器在日 本以每年 50％-60％的速度增长就我国来说，仅近三年需改加氧传感器的旧车就超过 2000 万辆，每年新生产的轿车所需的氧传感器也超过 200 万个目前，一辆普通家用轿车 大约要安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达 200 余只。

据报道， 2000 年汽车传感器的市场为 61.7 亿美元 (9.04 亿件产品)，2005 年达到 84.5 亿美元 (12.68 亿件产品)，增长率为 6.5％(按美元计)和 7.0％(按产品件数计)，所以，氧传感器 (氧探头)的市场前景非常广阔，对氧传感器的研究也成为热点2.22.2 汽车氧传感器的组成、类型及工作原理汽车氧传感器的组成、类型及工作原理2.2.12.2.1、氧传感器的功用、氧传感器的功用：氧传感器是排气氧传感器的简称，是电喷发动机控制系统中关键的传感部件，是控制汽 车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件其功用是 通过监测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号，并将该信号转变为电信号输入 ECUECU 根据氧传感器信号，对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制(闭环控制)， 从而将过量空气系数 λ 控制在 0.98~1.02 范围内[空燃比(A/F)约为 14.7]，使发动机得到最佳 浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油的目的在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件由于 混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对 CO、HC 和 NOx 的净化能力将急剧 下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向 ECU 发出反馈信号， 再由 ECU 控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

电喷车为获得高排气净化率，降低排气中（CO）一氧化碳、 （HC）碳氢化合物和 （NOx）氮氧化合物成份，必须利用三元催化器但为了能有效地使用三元催化器，必须 精确地控制空燃比，使它始终接近理论空燃比催化器通常装在排气歧管与消声器之间 氧传感器具有一种特性，在理论空燃比（14.7：1）附近它输出的电压有突变这种特性被 用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电脑，以控制空燃比当实际空燃比变高，在排气中 氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态（小电动势：O 伏）通知 ECU当空燃比比 理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，而氧传感器的状态（大电动势：1 伏）通知 （ECU）电脑ECU 根据来自氧传感器的电动势差别判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油持续的 时间但是，如氧传器有故障使输出的电动势不正常， （ECU）电脑就不能精确控制空燃比 所以氧传感器还能弥补由于机械及电喷系统其它件磨损而引起空燃比的误差可以说是电 喷系统中唯一有“智能”的传感器2 2、氧传感器的组成：、氧传感器的组成：主氧传感器包括一根加热氧化锆元件的热棒，加热棒受（ECU）电脑控制，当空气进量 小（排气温度低）电流流向加热棒加热传感器，使能精确检测氧气浓度。

在试管状态化锆元素（ZRO2）的内外两侧，设置有白金电极，为了保护白金电极，用陶瓷包覆电机外侧，内侧输入氧浓度高于大气，外侧输入的氧浓度低于汽车排出气体浓度应当指出采用三元催化器后，必须使用无铅汽油，否则三元催化器和氧传感器会很快失 效再注意，氧传感器在油门稳定，配制标准混合时较为重要的作用，而在频繁加浓或变 稀混合时， （ECU）电脑将忽略氧传感器的信息，氧传感器就不能起作用3 3、氧传感器的类型：、氧传感器的类型：自 1976 年德国博世公司率先在瑞典沃尔沃(VOLV0)轿车上装用氧传感器之后，通用、 福特、丰田、日产等汽车公司相继完成了氧传感器的开发与应用工作汽车发动机燃油喷 射系统采用的氧传感器分为二氧化锆(zrO2)式和二氧化钛(TiO2)式两种类型，二氧化。