《电子线路 含1CD电子线路 含1CD 教学课件 ppt 作者 林理明 教学课件 ppt 作者 林理明电子线路精品课程演示文稿 第6章 稳压电源》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子线路 含1CD电子线路 含1CD 教学课件 ppt 作者 林理明 教学课件 ppt 作者 林理明电子线路精品课程演示文稿 第6章 稳压电源（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第6章 直流稳压电源,名 师 课 堂,61 整流与滤波电路 62 集成稳压电源 63 开关型稳压电源 64 直流稳压电源实际应用举例,名 师 课 堂,直流稳压电源的组成框图如示。,(1)电源变压器 将交流电网提供的220伏特交流电压变换到电子电路所需要的交流电压,同时还可起到直流电源与电网的隔离作用。 (2)整流部分 将变压器变换后的交流电压变为单向的脉动电压(脉动直流)。 (3)滤波部分 成份很小的对整流部分输出的脉动直流平滑处理 ,使之成为一个含纹波直流电压。 (4)稳压部分 将滤波输出的直流电压进行调节,以维持输出电压的基本稳定。由于滤波后输出直流电压受温度、负载、电网电压波动等因素的
2、影响很大，所以要设置稳压电路。,名 师 课 堂,61 整流与滤波电路,将交流电变换成单向脉动直流的过程称为整流。滤除交流成份，保留或提高直流成份的过程叫滤波。具有整流、滤波的电路称为整流、滤波电路。,名 师 课 堂,611 整流电路,单相半波整流电路,在的正半周，A点为正，B点为负，二极管外加正向偏置电压，因而处于导通状态。电流从A点流出，经过二极管VD、负载电阻流入B点。在的负半周，二极管外加反向偏置电压，因而处于截止状态，回路中无电流。输出电压的波形如图6-4所示。因为整流输出电压仅为交流输入电压的一半，故称半波整流。,工作原理,名 师 课 堂,负载上的直流电压,负载上的直流电压是指一个周
3、期内的平均值。其值为 式中,为变压器次级交流电压的有效值。,单相半波整流的特点是，电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大，且整流效率低，仅40%左右，因此只能用于小功率以及对输出电压波形和整流效率要求不高的设备。,名 师 课 堂,2单相桥式整流电路,桥式整流电路如图,名 师 课 堂,工作原理,在交流输入电压的正半周期，a端为正，b端为负，即a点的电位比b点高。这时，二极管VD1、VD3正偏导通，二极管VD2、VD4反偏截止，电流以a（正）VD1VD3b（负）的路径流通，如图6-7(a)。这时，负载RL上得到一个上正下负的半波电压，如图6-8（b）所示。 在交流输入电压的负半周期, b端为正
4、，a端为负，b点的电位变高, 二极管VD2、VD4正偏导通, VD1、VD3反偏截止，电流以b（正）VD2VD4a（负）的路径流通，如图6-7(b)所示。同样，在负载RL上也得到一个上正下负的半波电压，如图6-8（b）。,这样在负载电阻R上无论正半周期时，还是负半周期时，都有同一方向的电流流过RL。四个二极管中，两个轮流导通，在负载上得到全波脉动的直流电压和电流，如图6-8(a)、 (b)所示。,直流输出电压,输出半波时，已知直流输出电压为 。由于单相桥式整流输出为两个半波（即全波），所以其输出电压为,桥式整流电路交流输入电压的正负半周均被利用，直流输出电压高。而且每半周内变压器次级绕组都有电
5、流流过，变压器利用效率高。所以在仪器仪表、通讯、控制装置等设备中应用最为广泛。,612 电容滤波电路,无论哪种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分，远远不能无论哪种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分，远远不能满足我们的要求，因此需要采取措施，尽量降低输出电压中的脉动成分，保留其中的直流成分，使输出电压更加平滑，接近直流电压（图6-9）。滤波电路即能完成此工作。,常见的滤波电路,滤波电路直接接在整流电路后面，一般由电容、电感和电阻按照一定的方式组合而成。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等，其结构如图6-10所示。,电容滤波电路,工作原理,（1）充电 当变压器次级电压
6、处于正半周，且时，二极管VD1、VD3正偏导通，VD2、VD4反偏截止，此时整流电流对电容C充电，电路如图6-12(a)所示。如图6-13（c）中的oa段。到时刻，电容器上电压接近交流电压的最大值，极性上正下负。,（2）放电 经过时刻后，按正弦规律迅速下降直到时刻，此时，二极管VD1、VD3承受反向电压也截止。电容器C经放电，放电回路如图6-12（b）所示。如果放电速度缓慢，则不能迅速下降，如图6-13(c)中ab段所示。,(3)再次充、放电 在的负半周，没有电容器C时，二极管VD2、VD4应该在时刻导通，但由于此时，迫使VD2、VD4处于反偏截止状态，直到时刻上升到大于时，VD2、VD4才导
7、通，整流电流向电容器C再度充电到最大值，如图6-13(c)中bc段。然后又按正弦规律下降，当时，二极管VD2、VD4反偏截止，电容器又经放电。,经过电容器C如此周而复始的充放电，负载上便得到图6-13(c)的所示的输出电压。比较图6-13(b)、(c)可见，经电容滤波后，输出电压的交流成分大大减少，直流成分明显提高。,直流输出电压,无电容滤波时，负载上的电压 （式6-2）； 而当 = 时，电容C无地方放电，负载上的电压 = ， 故此时 ，即负载上的直流电压在 范 围内变化，依经验取 。即，桥式整流电容滤波电路输出直 流电压为,滤波电容的选择,表6-1 滤波电容器容量表,一般滤波电容容量较大，因
8、此一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极，使用时极性不能接反。电容器的耐压值应大于它实际工作时所承受的最大电压,即大于。,62 集成稳压电源,图6-15和图6-16所示是基本串联型稳压电路的典型电路和相应的组成框图，VD1VD4为桥式整流电路，C为滤波电容。因为调整输出电压的元件VT1（俗称调整管）和负载电阻RL串联，故称为串联型稳压电路。它由四部分组成。,取样电路：它将输出电压 的变化取出。 基准电压：由 、 构成的稳压管稳压电路充当 电路比较放大：由VT2管构成，比较放大电路的输入电压 电路调整部分：由调整管VT1构成，其输入基极电压，是比较放大的输出。,集成串联型稳压电路,
9、稳压电源有分立元件稳压电源和集成元件稳压电源两种。目前在各种电器设备中大多采用串联型集成稳压器，它由启动电路、基准电路、放大电路、调整管、取样电路和保护电路等组成，其内部结构如图6-17所示。,工作原理：,当电网电压波动或负载变化使输出电压变化时，取样电路将检测到的变当电网电压波动或负载变化使输出电压变化时，取样电路将检测到的变化电压送到放大电路输入端与基准电源的基准电压进行比较，然后经放大电路放大后去控制调整管上的压降，使输出电压趋于稳定。,三端固定输出稳压电路,所谓三端集成稳压器，即芯片只引出3个端子，分别作电压输入端、电压输出端和公共接地端（或电压调整端）。不同的封装和不同的系列其引脚有
10、所不同，使用中必须注意。它有固定输出和可调输出两种不同的类型。前者的直流输出电压是固定不变的几个电压等级，后者则可以通过外接的电阻和电位器使输出电压在某一个范围内连续可调。集成稳压器的输出又可分为正输出和负输出两大类。,常用的W7800系列是输出固定正电压的稳压器，W7900系列是输出固定负电压的稳压器。其型号意义如下：,例如：W78M12，它的输出电压是+12V，最大输出电流500mA；W7812的输出电压也是+12V，最大输出电流为1.5A；而W7912的最大输出电流也是1.5A，输出电压是-12V。,工程应用,CW78、CW79系列是目前较常用的、输出固定的三端集成稳压器。实际应用中，三
11、端稳压器接在滤波电路之后，可得固定输出的正电压或负电压，其输出电压和最大输出电流决定于所选的稳压器，电路如图6-19所示。同时也可根据需要，将CW78、CW79系列配合使用，同时得到输出正、负两种电压的双向直流稳压电源，如图6-20所示。,提示： W7800系列与W7900系列外形、参数基本相同，但引脚排列不同。如图6-20中，W7800系列使用时1、3端接输入电压，2、3端为输出端（接负载），3脚为公共端；而W7900系列使用时1脚为公共端，3脚为输入端，2脚为输出端。外接电容C1为高频滤波电容，其容量较小，一般取小于1F，电容C2用于消除输出电压中的高频噪声，一般小于1F。,三端可调式输出
12、稳压电路,三端可调式集成稳压器的三端是指电压输入端、电压输出端、电压调整端，它的可调输出电压也有正、负之分，输出电压分别在（1.25V37V）连续可调，较典型产品有LM317和LM337等，图6-21所示是LM317和LM337的外形和引脚排列。,其输出电流及类别可从名称中看出：,例如， LM317H输出电压1.25V37V，输出电流为0.5A；LM317输出电压1.25V37V，输出电流为1.5A；LM337L输出电压-1.25V-37V，输出电流为0.1A；LM337M输出电压-1.25V-37V，输出电流为0.5A等。,工程应用,W317和W337集成稳压电路的基本应用电路如图6-22所
13、示。由于输出端和调整端之间的基准电压。电路正常工作允许的最小电流为5mA，外接电阻R为120240。C1为高频旁路电容，C2可消除RP上的纹波电压。 输出电压为：,63 开关型稳压电源,前面讨论的稳压电路是通过调节调整管的电压降来实现的，前面讨论的稳压电路是通过调节调整管的电压降来实现的，调整管工作在线性放大区，调整管上的管耗大。其优点是结构简单，调整方便，输出电压脉动较小；缺点是电路的效率低，在调整管上损失了一部分的功率，一般只有(3560)%。 而开关电源的调整管工作在开关状态，调整管上的功率损耗小，效率高（可达70%90%），体积小，重量轻，能适应较宽的市电变动范围，已越来越多地应用于各
14、类电器设备中。,开关型稳压电路简介,1、开关型稳压电路的分类 开关电源的电路结构有多种，分类方法也很多，按开关管的连接方式分有串联型和并联型；按驱动方式分有自激式与他激式；按控制方式分，有脉冲宽度调制型、脉冲频率调制型以及混合调制型等等。 2、开关型稳压电路的组成 典型的开关稳压电路方框图如图6-23所示，它由开关调整管、滤波电路、脉冲调制电路、比较放大器、基准电压和取样电路等组成部分。,工作原理,开关型稳压电路的稳压过程为： 当由于输入直流电压或负载电流变化而引起输出电压发生变化时，取样电路将输出电压变化量的一部分送到比较放大电路，与基准电压进行比较并将二者的差值放大后送至脉冲调制电路，使脉
15、冲的占空比发生变化。此脉冲信号作为开关调整管的输入信号，使调整管导通和截止时间的比例也随之发生变化，得到占空比变化的脉冲电压，再经过滤波以后输出电压的平均值基本保持不变。,实际的开关型稳压电路,图6-24所示是脉冲调宽式开关型稳压电路图，电路的控制是采用脉冲宽度调制式。,1、元件作用： 三极管VT工作在开关状态的调整管； 比较器B和三角波振荡器脉冲宽度调制电路； 运算放大器A比较放大电路； 二极管VD、电感L和电容C滤波电路； 基准电源产生一个基准电压： 电阻R1、R2取样电路,2、工作原理： 当某种原因使输出电压变化时，取样电路得到的取样电压也发生同样的变化，它与基准电压进行比较并放大后得到
16、，此电压送到比较器B的反相输入端。振荡器产生的三角波信号加在比较器的同相输入端。当时,比较器输出高电平，即:,当 时，比较器输出低电平，即:,故调整管VT的基极电压是高、低电平交替的脉冲波形，如图6-25所示。 当为高电平时，调整管VT饱和导通；当为低电平时，调整管VT截止，即，调整管VT处于开关状态，故其发射极电位也是高、低电平交替的脉冲波形。但是，经过续流滤波后，在负载上得到的是比较平滑的直流电压，如图6-25所示。,工作过程,假设由于电网电压或负载电流的变化使输出电压升高，则经过取样电路以后得到的取样电压也随之升高，此电压与基准电压比较以后再放大得到的电压也将升高，送到比较器的反相输入端，由图6-25的波形图可见，当升高时，由波形可以看出，三角波振荡器输出高于的
