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1、直流稳压电源直流稳压电源淄博职业学院电子电气工程学院l l桥式整流电路及电容滤波电路的输出桥式整流电路及电容滤波电路的输出电压与变压器副边电压的关系。电压与变压器副边电压的关系。l l桥式整流电路、电容滤波电路及串联桥式整流电路、电容滤波电路及串联型稳压电路的组成和工作原理。型稳压电路的组成和工作原理。l l3 3端集成稳压器的使用方法。端集成稳压器的使用方法。学习要点学习要点一、直流稳压电源一、直流稳压电源l1.1 整流电路l1.2 滤波电路l1.3 直流稳压电路一、直流稳压电源一、直流稳压电源1.1 整流电路整流电路直流稳压电源的组成：直流稳压电源的组成：利利用用具具有有单单向向导导电电性
2、性能能的的整整流流元元件件如如二二极极管管等等，将将交交流流电电转转换换成成单单向向脉脉动动直直流流电电的的电电路路称称为为整整流流电电路路。整整流流电电路路按按输输入入电电源源相相数数可可分分为为单单相相整整流流电电路路和和三三相相整整流流电电路路，按按输输出出波波形形又又可可分分为为半半波波整整流流电电路路和和全全波波整整流流电电路路。目目前前广广泛泛使使用用的的是是桥桥式式整整流流电电路。路。1.1 整流电路整流电路1.1.1 1.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路单相半波整流电路当u2为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流
3、相等，即io=id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。当u2为负半周时，二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。1.1.2 1.1.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：aD1RLD3b。u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b
4、D2RLD4a。1.2 滤波电路滤波电路整整流流电电路路可可以以将将交交流流电电转转换换为为直直流流电电，但但脉脉动动较较大大，在在某某些些应应用用中中如如电电镀镀、蓄蓄电电池池充充电电等等可可直直接接使使用用脉脉动动直直流流电电源源。但但许许多多电电子子设设备备需需要要平平稳稳的的直直流流电电源源。这这种种电电源源中中的的整整流流电电路路后后面面还还需需加加滤滤波波电电路路将将交交流流成成分分滤滤除除，以以得得到到比比较较平平滑滑的的输输出出电电压压。滤滤波波通通常常是是利利用用电电容容或或电电感感的的能能量量存存储储功功能来实现的。能来实现的。1.2.1 1.2.1 电容滤波电路电容滤波电
5、路电容滤波电路电容滤波电路单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。1.2.2 1.2.2 电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路电感滤波电路电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。1.2.3 1.2.3 复合滤波电路复合滤波电路复合滤波电路复合滤波电路LC、CLC型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成CRC型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均
6、有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。1.3 直流稳压电路直流稳压电路将将不不稳稳定定的的直直流流电电压压变变换换成成稳稳定定且且可可调调的的直流电压的电路称为直流稳压电路。直流电压的电路称为直流稳压电路。直直流流稳稳压压电电路路按按调调整整器器件件的的工工作作状状态态可可分分为为线线性性稳稳压压电电路路和和开开关关稳稳压压电电路路两两大大类类。前前者者使使用用起起来来简简单单易易行行，但但转转换换效效率率低低，体体积积大大；后后者者体体积积小小，转转换换效效率率高高，但但控控制制电电路路较较复复杂杂。随随着着自自关关断断电电力力电电子子器器件件和和电电力力集集成成电电路路的的迅迅速
7、速发发展展，开开关关电电源源已已得到越来越广泛的应用。得到越来越广泛的应用。1.3.1 1.3.1 并联型稳压电路并联型稳压电路并联型稳压电路并联型稳压电路工作原理：输入电压Ui波动时会引起输出电压Uo波动。如Ui升高将引起随之升高，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻R上的电流I和电压UR迅速增大，从而使Uo基本上保持不变。反之，当Ui减小时，UR相应减小，仍可保持Uo基本不变。当负载电流Io发生变化引起输出电压Uo发生变化时，同样会引起IZ的相应变化，使得Uo保持基本稳定。如当Io增大时，I和UR均会随之增大使得Uo下降，这将导致IZ急剧减小，使I仍维持原有数值保持UR不变，使得Uo得到
8、稳定。并联稳压器并联稳压器TL431lTL431是是TL、ST公司研制开发的并联型三端稳压基准。公司研制开发的并联型三端稳压基准。由于其封装简单（型如三极管）、参数优越（高精度、由于其封装简单（型如三极管）、参数优越（高精度、低温漂）、性价比高，近年来在国外已经得到了广泛低温漂）、性价比高，近年来在国外已经得到了广泛应用。应用。lTL431外形如图外形如图7,典型应用电路如图典型应用电路如图8，在典型应用电，在典型应用电路中路中,R1、R2和和TL431组成了高精度并联稳压电源，如组成了高精度并联稳压电源，如要改变输出电压要改变输出电压VKA，可通过调整，可通过调整R1和和R2的阻值，输的阻值
9、，输出电压出电压VKA便可在便可在Vref（标称（标称2.5V）至）至36伏之间任意伏之间任意设定。设定。l输出电压输出电压VKA=Vref(1+R1/R2)+Iref*R1 在实际应用中在实际应用中Iref很小一般忽略不计，所以稳压电路的输出电压可以很小一般忽略不计，所以稳压电路的输出电压可以写成写成 VKA=Vref(1+R1/R2)。并联稳压器并联稳压器TL4311.3.2 1.3.2 串联型稳压电路串联型稳压电路串联型稳压电路串联型稳压电路（1）取样环节。由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。（2）基准电压。由稳压二极管DZ
10、和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。（3）比较放大环节。由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1。（4）调整环节。由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。1 1、电路的组成及各部分的作用、电路的组成及各部分的作用、电路的组成及各部分的作用、电路的组成及各部分的作用2 2、电路工作原理、电路工作原理、电路工作原理、电路工作原理当输入电压Ui或输出电流Io变化
11、引起输出电压Uo增加时，取样电压UF相应增大，使V2管的基极电流IB2和集电极电流IC2随之增加，V2管的集电极电位UC2下降，因此Vl管的基极电流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，Uo下降，使Uo保持基本稳定。同理，当Ui或Io变化使Uo降低时，调整过程相反，UCE1将减小使Uo保持基本不变。从上述调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。3 3、电路的输出电压、电路的输出电压、电路的输出电压、电路的输出电压如UZ=6V，R1=R2=RP=100，则Ra+Rb=R1+R2+RP=300，Rb最大为200，最小为100。由此可知输出电压Uo在918V范围内连续可调。4
12、4、采用集成运算放大器的串联型稳压电路、采用集成运算放大器的串联型稳压电路、采用集成运算放大器的串联型稳压电路、采用集成运算放大器的串联型稳压电路其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成运算放大器而不是晶体管。1.3.3 1.3.3 集成稳压器集成稳压器集成稳压器集成稳压器集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路，因而具有体积小、使用方便、工作可靠等特点。集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是3端式串联型集成稳压器。3端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端3个接线端子。如W78和W7
13、9系列稳压器。W78系列输出正电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多种，若要获得负输出电压选W79系列即可。例如W7805输出+5 V电压，W7905则输出5 V电压。这类端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达1.52.2A，最高输入电压为35V，最小输入、输出电压差为23V，输出电压变化率为0.10.2。1 1、外形和管脚排列、外形和管脚排列、外形和管脚排列、外形和管脚排列2 2、典型应用电路、典型应用电路、典型应用电路、典型应用电路（1）基本电路。（2）提高输出电压的电路。输出电压Uo=U+UZ（3）扩大输出电流的电路。（4）能同时输出正、负电压的电路
14、。二、二、串联型稳压电源串联型稳压电源l电路原理电路原理降压电路桥式整流电路滤波电路滤波电路限流保护电路取样电路比较放大电路调整电路电路原理框图组成电路原理框图组成下图是串联型线性稳压电源的组成框图，由变下图是串联型线性稳压电源的组成框图，由变 压压器、整流滤波、稳压电路、保护电路四个环节。器、整流滤波、稳压电路、保护电路四个环节。整整 流流滤滤 波波 调整管调整管变变压压器器220V取取样样比比 较较放放 大大基准电压基准电压限流保护限流保护1电路的组成及各部分的作用电路的组成及各部分的作用1）取样环节 由R6、RP、R7组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比
15、较放大环节。2）基准电压 由稳压二极管D5和电阻R5构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。1电路的组成及各部分的作用电路的组成及各部分的作用（3）比较放大环节 由V4和R1构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1、V2。（4）调整环节 由工作在线性放大区的功率管Vl、V2组成，V2的基极电流IB2受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC2和集、射电压UCE2改变，从而V1的基极电流IB1变化V1集、射电压UCE1改变，达到自动调整稳定输出电压的目的。电路中各元器件的作用lC1为滤波电容，滤除整流输
16、出的脉动成份lR1为调整管V1、V2基极偏流电阻和比较放大管集电极负载电阻lC2对调整管基极滤波（电子滤波）lR2为调整管V1基极偏置电阻lV1、V2为复合三极管，通过改变V2的管压降大小来调整输出电压高低。电路中各元器件的作用lR5为稳压管D5提供反向电流的限流电阻lD5反向导通后稳压值为V4提供射极基准电压lR6 R7 RP为取样电阻。当输出 电压UO发生变化时，V9的基极 电位随之发生变化。C4为滤波电容，滤除整流 输出的脉动成份工作原理l当电网电压升高时：U0ULV4(Ube)V4(b)V4(c)V4(Uce)V2(Ube)V1(Ube)V1(b)V1(c)V1(Uce)UL整流滤波电路整流滤波电路l整流电路的任务是利用整流电路的任务是利用二极二极管的单向导电性，把正、负交变的管的单向导电性，把正、负交变的50Hz电网电网电压变成单方向脉动的直流电压。整流电路只是将交流电变换为单方向电压变成单方向脉动的直流电压。整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压和电流，通常还需在整流电路的输出端接入滤波电路，以滤的脉动电压和电流，通常还需在整流电路的输出端接入滤波电路，以滤除交流分量，
