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1、本章教学要求:,第9章 直流稳压电源,1. 了解直流稳压电源的组成;,2. 掌握单相桥式整流电路的工作原理及主要性能指标的计算;,3. 掌握滤波电路的工作原理及主要性能指标的计算;,4 . 掌握串联型线性稳压电路的工作原理;,5 . 了解开关型稳压电路的特点。,9.1 概述,直流稳压电源组成框图及波形,9.2 单相整流电路,一 、整流电路的主要性能指标,1 整流输出电压的平均值,4 整流二极管正向平均电流,2 输出电流的平均值,3 输出电压的纹波因数,5 整流二极管的最高反向电压,二 、单相桥式整流电路,1.电路及波形分析,2.性能指标,二 、单相桥式整流电路,（1）输出电压的平均值,（2）输
2、出电流的平均值,（3）纹波系数,（4）流过整流二极管正向平均电流,（5）整流二极管承受的最高反向电压,桥式整流电路的外特性,【例9-1】设计一个要求输出电压为24V，输出电流为lA的桥式整流电路。试确定电源变压器次级绕组的电压有效值，并根据下表选定合适的整流二极管。,根据表9-1 、和可选用四只2CZ11A整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向电压为100V。,【例9-2】 如图9-5所示的有故障的桥式整流电路中有一个二极管开路，画出电路的输出波形，并求输出电压的平均值、输出电流的平均值、流过二极管电流的平均值及二极管的最高反向工作电压等性能指标。,9.3 滤波电路,常用滤波电路的结构,a
3、)C形滤波电路 b)倒L形滤波电路 c)形滤波电路,滤波电路在直流稳压电源中的位置,一、桥式整流+电容滤波电路,1.电路及波形分析,（1）当C0，RL=时（空载）,（2）当C0，RL时（带载）,2.桥式整流+电容滤波电路性能指标分析,(1)输出电压的平均值,在负载电流小且变化不大的场合，一般取,（2）输出电流的平均值,（3）流过整流二极管正向平均电流,（4）整流二极管承受的最高反向电压,桥式整流+电容滤波电路的外特性,【例9-3】桥式整流电容滤波电路如图9-8所示，交流电源频率为50Hz，输出直流电压为30，负载电阻120。试估算变压器次级电压，并选择整流二极管及滤波电容。,解：由 得，变压器
4、次级电压为,输出电流的平均值为,选取二极管的 为,整流二极管承受的最高反向电压,【例9-3】桥式整流电容滤波电路如图9-8所示，交流电源频率为50Hz，输出直流电压为30，负载电阻120。试估算变压器次级电压，并选择整流二极管及滤波电容。,根据表9-1可选用2CZ11A这一型号的整流二极管。,由 得，,F，,二、电感滤波电路,例：在图所示的电烙铁供电电路中，试分析以下几种情况各属于什么供电电路？输出电压多高？哪种情况下电烙铁温度最低？为什么？,（1） S1、 S2均闭合。 （2） S1、 S2均断开。 （3） S1闭合， S2断开。 （4） S1断开， S2闭合。,稳压电路在直流稳压电源中的位
5、置,9.4 串联型稳压电路,一、稳压电路的主要性能指标,（1）输出电压或输出电压可调范围,（2）最大输出电流,（3）稳压系数,（4）纹波抑制比,（5）输出电阻,（6）效率,（7）温度系数,二、稳压二极管构成的直流稳压电路,调整环节与负载并联,三、可调直流电压源,反相输入,同相输入,四、串联型稳压电路,（a）串联型稳压电路 （b）串联型稳压电路方框图,1.电路组成,2. 稳压过程,3. 输出电压可调范围,由于比较放大电路工作在线性区，并且满足深度负反馈条件，所以比较放大器的同相输入端的基准电压UREF与反相输入端的反馈电压UF满足近似相等的“虚短”关系，,当RRP的滑动端处于最上端位置时，即,可
6、得输出电压的最小值为,当RRP的滑动端处于最下端位置时，即,可得输出电压的最大值为,4调整管的选取及保护,调整管的功耗比较大，通常采样大功率的三极管。为了保证调整管的安全工作，选取调整管时必须考虑三极管的安全工作条件:,集电极最大允许电流 (2) 集电极最大允许耗散功率 (3) 集电极和发射极之间的最大允许反向击穿电压,调整管的保护电路,限流型保护电路 外特性,【例9-4】电路如图所示，已知：,调整管T的=25，三极管T1、T2均为硅管。试求： （1）求输出电压的调整范围。 （2）在滑动端在中点时，求输出电压大小及此时调整管的功耗。,电路如图所示，已知UZ=6V，R1=R2=Rw=R3=2K，
7、UI=15V， 调整管T的系数=50。试求： （1）标出运算放大器的同相端与反相端； （2）求输出电压的调整范围。,具有辅助稳压电路的稳压电路,（2）若T1的 UCES=1V ，当输入UI 变化10%时，有效值U2至少为多大才能保证正常稳压。,若已知R1=R2=5k，RW=10 k，R3=2 k，UZ=5.7V，UBE=0.7V ，=100 。求（1）UOMAX 和UOMIN；,五、集成三端稳压器,三端集成稳压器由基准电压源、比较放大器、调整电路、取样电路、过流、过热保护等电路构成。,工作可靠、外接元件少、使用方便。,按输出电压是否可调,固定式三端稳压器,可调式三端稳压器,78XX系列 79X
8、X系列,LM117/217/317 LM137/237/337,正电压,负电压,正电压,负电压,第一位含义 1军工 2工业 3民用 后两位 17 正电压 37负电压,1.集成三端稳压器的分类,2. 集成三端电压固定式稳压器的应用电路,（1）基本应用电路,（2）输出正、负电压的电路,（3）输出电流扩展电路,式中,例 若=10， R1=0.5 , |UBE|=0.3V, Io=1A。则,图中,（4）输出电压扩展电路,当R1、R2的阻值较小时，静态电流IQ在电阻R2两端的电压降IQR2可以忽略，,3. 集成三端电压可调式稳压器的典型应用电路,LM117系列引脚图及正电压输出的应用电路 a)引脚图 b
9、)基本应用电路 c)带有保护电路的应用电路,练习题：试求图示电路的输出电压UO 的可调范围。,+,-,+,-,-,+,A,LM78XX,Uo1,C1,C2,+,-,+,-,-,+,A,LM7808,练习题：试求图示电路的输出电压UO的可调范围。,3. 集成三端电压可调式稳压器的典型应用电路,LM137引脚图 负电压输出的应用电路,3. 集成三端电压可调式稳压器的典型应用电路,三端可调正、负电压输出的稳压电源,9.5 开关型稳压电路,线性稳压电路的主要特点：,（1） 电压稳定度高,（2） 纹波电压小,（3） 响应速度快,（4） 电路简单,（5） 调整管的功耗大,（6） 功率变换效率低,开关型稳压
10、电路的主要特点：,（1）调整管的工作于开关状态，功耗低,（2）功率变换效率高,（3）体积小、重量轻,（4）可以省去电源变压器,（5） 输出纹波大,一、开关型稳压电路基本原理,稳压原理：当负载RL增大或电网电压升高时，开关稳压电路的输出电压会随之上升，控制电路使DC-AC变换电路输出的方波脉冲的宽度变窄(或开关频率降低)，从而使开关稳压电路的输出电压下降，起到稳定输出电压的作用；,反之，当电网电压下降而引起输出电压下降时，控制电路使DC-AC变换电路输出的方波脉冲的宽度展宽(或开关频率升高)，从而使输出电压上升。,二、降压型开关稳压电路的工作原理,1.电路组成,T为开关管，D为续流二极管，L为储
11、能电感，Co为滤波电容；三极管基极所加的控制脉冲信号来自开关控制电路，其周期T保持不变，但脉冲宽度Ton受误差信号调制。,UI,UO,2.工作波形分析,电感电流iE,射极电压uE,输出电压uO,占空比,输出直流电压,本 章 小 结,1. 直流稳压电源由整流电路、滤波电路和稳压电路组成。整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，滤波电路可减小脉动使直流电压平滑，稳压电路的作用是在 电网电压波动或负载电流变化时保持输出电压基本不变。 2. 整流电路有半波和全波两种，最常用的是单相桥式整流电路。分析整流电路时，应分别判断在变压器副边电压正、负半周两种情况下二极管的工作状态，从而得到负载两端电压、二极管端
12、电压及其电流波形并由此得到输出电压和 电流的平均值，以及二极管的最大整流平均电流和所能承受的最高反向电压。,3. 滤波电路通常有电容滤波、电感滤波等，电容滤波电路的输出电压在负载电流变化时波动较大，带负载能力较差，只适用于负载电流小且变化不大的场合；电感滤波电路适用于大电流场合。 4. 稳压管二极管稳压电路结构简单，但输出电压不可调，仅适用于负载电流较小且其变化范围也较小的情况；可调直流电压源是对稳压管二极管稳压电路的改进，其输出电压可调，但由于采用集成运放构成，其输出电流受集成运放输出电流的限制，带负载能力不强；可调直流电压源基础上增加大功率三极管构成串联型稳压电源，其输出电压可调，并且具有较强的带负载能力。串联型稳压电源由调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路等部分组成，在该电路中引入了深度电压串联负反馈，从而使输出电压稳定。,5. 三端集成稳压器仅有输入端、输出端和公共端三个引出端，使用方便，稳压性较好。分为三端固定式和可调式两种。 6. 串联型稳压电路的调整管工作在线性状态，它具有稳定性好、波纹小，瞬态响应快、线路简单等优点，具有效率低、重量大等缺点。开关型稳压电路的调整管开关工作状态，它具有功耗小、效率高、体积小、重量轻等优点，具有输出电压纹波较大、电路比较复杂等缺点。,
