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1、Chap 第7章 直流稳压电路 成都理工大学工程技术学院 自动化工程系 雷永锋 2013 Chap 第7章 直流稳压电源 整流电路将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。 滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。 Chap 7.1 整流电路 220V u2 uL 整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路， 整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。 7.1.1 单相桥式整流电路 变压器副边电压 负载电压 负载电流 二极管电流 二极管最高反向电压 变压器副边电流 Chap 半波整流 220V e2
2、iD uL e2 E2m iD uL Udc0.45E2 220VuL io RL220VuL io RL e2 e2 e2 uL 全波整流 Udc0.9E2 Chap 例7.1.1 有一额定电压为24V，阻值为50的直流负载，采用单相桥式整流电路供电，交流 电源电压为220V：（1）选择整流二极管的型号；（2）计算整流变压器的变化及容量。 （1） 变压器副绕组电压有效值为 每个二极管承受的最高反向电压为 流过每个二极管的电流平均值为 因此可以先用2CP33AA晶体二级管（最大整流电流为0.5A，最高反向工作电压为50V） （2） 变压器的变化 K=220/26.6=8.3 变压器副边电流的有
3、效值为 变压器的容量为 220V u2 uL Chap 7.1.2 三相桥式整流电路 在三相桥式整流电路中，每两个二极管导通的时间 内，加在负载电阻RL的电压是变压器副边线电压的瞬 时值，例如在t1t2时间内，D1、D4导通，加在负载电 阴RL上的电压为 输出电压 负载电流 因为在一个周期内，每个二极管的导通时间是T/3 ，因此每只二极管的平均电流为 每只二极管承受的最大反向电压就是变压器副边 线电压的最大值，即 Chap 常用的整流电路比较 名称负载 直流 电压 每个管 子承受 的最大 反向电 压 选择管子的参数选择变压器的参数 每个管 子的平 均电流 每个管子 承受的最 大反向电 压 变压
4、器副边 相电压有效 值 变压器 副边相 电流有 效值 单相半波0.45U21.41U2Io3.14Uo2.22Uo+UD1.57 Io 单相全波0.9U22.82U20.5 Io3.14Uo1.11 Uo+UD0.79 Io 单相桥式0.9U21.41U20.5 Io1.57 Uo1.11 Uo+UD1.11 Io 三相半波1.17U22.45U20.333 Io2.09 Uo0.85 Uo+UD0.577 Io 三相桥式2.34U22.45U20.333 Io1.05 Uo0.427Uo+UD0.816 Io Chap 7.2 滤波电路 7.2.1 电容滤波电路 利用电抗性元件对交、直流阻抗
5、的不同，将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分 ，增加直流成分，实现滤波。 利用电容充放电使输出波形平滑, 输出 电压与电容放电时间常数 = RL C 有关 输出电压 时间常数 Uo= (1.11.4)U2 输出的直流、电压平均值受负载的影 响较大。此电路带载能力较差，通常用于 输出电压较高、负载电流较小且变化较小 的场合。 Chap 全波整流滤波电路波形图 输出电压 二极管冲击电流 （C=100UF） C=470UF C=1000UFC=6800UF Chap 电感滤波电路 u2 u1 u0 u2 u0 利用储能元件电感器的电流 不能突变的性质，把电感与整流 电路的负载L相串联，也可以起到
6、 滤波的作用。 整流管导电角较大,峰值电流很小, 输出特性比较平坦,适用于低电压大电 流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨 重,体积大,易引起电磁干扰。 Chap 7.2.2 电感电容滤波电路（LC滤波电路） （1）由于电感线圈对整流电流的交流分量具有感抗XL=2fL,谐波频率越高,电感 越大, 感抗就越高, 滤波效果越好。因此,它适用于低电压、大电流的场合。 （2）滤波电感较大，匝数越多，电阻亦较大，因而它两端亦有一定的直流压降 ，将会造成直流输出电压的下降。但一般情况下，电感线圈直流电阻小于RL，因而 整流输出的直流电压几乎全部降落在负载电阻上。 （3）整流二极管导通时间大于半个周期，峰
7、值电流很小；因此，电流对管子无 冲击。 用于输出电压变化小, 负载电流大场合 Chap 7.2.3 型滤波电路 1. RC- 型滤波电路 R愈大，C2愈大，滤波效果愈好 。但R太大，将使直流压降增加。 主要适用于负载电流较小而又要求输 出电压脉动很小的场合。 2. LC- 型滤波电路 滤波效果比LC滤波器更好，但整 流二极管中的冲击电流较大。 电感线圈体积大而笨重、成本高。 Chap 7.3 稳压管稳压电路 7.3.1 并联型稳压电路 Uo=U1 - ( IL+IR ) R 电网电压波动U2ULIZI(IR) UL 负载电流变化ILUL IZ I (IR) UL 1. 稳压原理 根据 Iz 变
8、化, 由UR 补偿负裁电压的变化 Chap 2. 设计原则 稳压管 降压电阻 Chap 例7.3.1.整流滤波电路如图所示， 已知 UI=30V，U0=12V，R=2K，RL=4K， 稳压管的稳定 电 流 Izmin=5mA 与Izmax=18mA 试 求 ：(1) 通过负载和稳压管的电流 ； (2) 变压器副边电压的有效值 ； (3) 通过二极管的平均电流和二极管承受的最高反向电压。 (3) (2) (1) R 两端的电压 通 过R的电流 负载的电流 稳压管的电流 变压器副边电压的有效值 二极管的平均电流 二极管承受的最高反向电压 Chap 7.3.2 串联反馈式稳压电路 （2）基准电压环节
9、：它是由稳压管DZ和限 流电阻R3构成的电路中获得，即取稳压管的电 压UZ，它是一个稳定性较高的直流电压，作为 调整、比较的标准。 （3）比较放大电路：由三极管T2构成，它 将取样电压Uf和基准电压UZ比较产生的差值电 压放大后去控制调整管T1的压降UCE1。 （4）调整环节：它由工作在线性区的功率管 T组成，它的基极电流受比较放大电路输出信号 控制。只要控制调整管T1的基极电流IB，就可 以改变集电极电流IC和集一射极电压UCE，从而 调整输出电压U0的大小。 （1）取样电路：它是由R1、R2、RP组成的分 压器，它将输出电压的部分Uf取出，并到比较 放大电路的输入端。取样电压为 1、电路组
10、成 2、稳压原理 反映输出电压U0变化的取样信号Uf与基准电压 UZ比较，产生差值电压经三极管放大后，控 制调整管T1的UCE，从而抑制U0的变化。 UoUfUBE2=（Uf -UZ） UC2 Uo 稳压实质：通过负反馈使输出电压稳定。稳压实质：通过负反馈使输出电压稳定。 Chap 3.输出电压的确定和调节范围 调节RP可改变Uo达到调压的目的。 当电位器RP动端置下端时 当电位器RP动端置上端时 输出电压 Chap 4. 集成运放作为放大环节的串联反馈式稳压电源 调整元件T与负载串联，通过全部负载电流。 比较放大器可以是单管放大电路或集成运算放 大器。 调整元件可以是单个功率管，复合管或用几
11、个 功率管并联。 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。 在运放理想条件下(AV= ri= )： 影响稳压特性的主要因素 1、比较放大部分的AV和电压反馈系数F 愈大越好； 2、基准电压愈稳定越好； 3、放大部分的电源愈稳定越好； 4、调整管rce愈大越好(rce小则Ui引起的Uo大)。 存在的缺点 串联反馈式稳压电源外围元件较多；另外，调整管工作在线性放大区,当负载电流较 大时，其损耗(P=UCEIo)大；电源的效率为( =Po/Pi=UoIo/UiIi)较低。 为了提高效率，可采用开关型稳压电源。 Chap 7.4 集成稳压电源集成稳压电源
12、随着集成工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。它具有体积小、重量轻、使用调整方便、运 行可靠和价格低等一系列优点，因而广泛地得到应用。 7.4.1 集成稳压电源的种类 按内部工作方式分为: 串联型（调整电路与负载相串联）、并联型（调整电路与负载相 关联）和开关型（调整电路工作在开关状态）。 按外部特点分三端固定式、三端可调式和多端可调式。 三端集成稳压电路，它只有三个引线端：不稳定电压输入端（一般与整流滤波电路输 出相连）、稳定电压输出端（与负载相连）和公共接地端。如W78系列，可提供1.5A 电流和输出为5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等各档正的稳定电压输出。 其型号的后两位
13、数字表示输出电压值。例如W7805，表示输出电压为5V，其它类推。 输出负压的系列为W79。7800/7900系列型号后两位数字XX代表输出电压值。 Chap 三端集成稳压器管脚排列 78系列输出正正电压 79系列输出负负电压 78055V 78066V 78088V 78099V 781010V 781212V 781515V 781818V 782424V 79055V 79066V 79088V 79099V 791010V 791212V 791515V 791818V 792424V 输 入 输 出 公 共 端 输 入 输 出 公 共 端 Chap 输出电压固定式两种稳压器： CW7
14、800系列（输出正电压）, CW7900系列（输出负电压） 输出电压有：5v、6V 、 8V、 12V 、15V、 18V、 24V。 - CW7800 UiCiCo 1 2 3 + - + U0 固定输出的接法 CW7800系列稳压器的外形管脚 12 31 2 3 UiU0地 CW7800 Chap 7.4.2 开关直流稳压电源 传统的线性串联型稳压电源其调整管是连续地工作在线性放大状态；开关稳压电源其调整管是断续地工作在导通和截止状态。 电压的平均值为 脉冲频率控制法，即保持开关导通时间ton不变改变开 关转换周期T来调节输出电压Uo; 脉冲宽度控制法，即保持开关转换周期T不变，改变开 关
15、导通持续时间ton来调节输出电压U。； 混合法，即同时改变开关转换周期T和开关导通持续时 间ton以调节输出电压Uo使输出电压保持稳定。 VT1，VT2为复合开关调整管，它们同时与VT3管组成种 特殊的多谐振荡器，在VT3管截止时,复合管饱和导通 VT3管饱和时调整管截止。 储能元件C2、C3和续流二极管VD组成平滑滤波器。 VT4是误差放大管， 稳压管VDw和电阻R5组成的参数稳压器提供基准电压 电阻R6、R8和电位器R7串联组成取样电路 当输出电压因某种原因降低时，取样电阻R6、R7和R8上的电压 也下降经分压加到VT4基极的电位也降低，使误差放大器VT4 的集电极电流IQC减小，C2放电变慢，加长VT3管的截止时间 延长了调整管的饱和导通时间，因而使输出电压Uo上升。当Uo 上升时，C2放电加快，缩短了调整管的导通时间使输出电压 降低。从而调整了输出电压使之保持稳定
