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1、第八章直流稳压电源,将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2.电源变压器,将正弦电压u2转换成单一方向的脉动电压u3.整流电路,将脉动电压u3变为平滑的直流电压u4.滤波电路,清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定,直流稳压电源的组成环节及功能,稳压电路,任务：把正弦电压转变为单向脉动的电压。,8.1 小功率整流滤波电路,一、单相整流电路,类型：有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。,分析方法：为分析简单起见，把二极管当作理想元 件处理，即二极管的正向导通电阻为 零，反向电阻为无穷大。,1、半波整流电路,二极管导通，uL=u2,二极管截止,uL=0,u2 0 时:,u20时:,主要
2、参数：,IL=UL/RL=0.45 U2/RL,（2）输出电流平均值Io：,（1）输出电压平均值UL：,（3）流过二极管的平均电流：,ID=IL,（4）二极管承受的最高反向电压：,2、全波整流电路,原理：,变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2,当u2正半周时，D1导通，D2截止。,当u2负半周时，D2导通，D1截止。,全波整流电压波形,IL=UL/RL=0.9 U2/RL,主要参数：,（2）输出电流平均值IL：,（1）输出电压平均值UL：,（3）流过二极管的平均电流：,ID=IL/2,（4）二极管承受的最高反向电压：,3、桥式整流电路,（1）组成：由四个二极管组成桥路,u2正半周时:,
3、D1、D3导通，D2、D4截止,（2）工作原理：,u2负半周时：,D2、D4 导通，D1、D3截止,输出电压平均值：UL=0.9U2,输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9 U2/RL,流过二极管的平均电流：ID=IL/2,（3）主要参数：,脉动系数1:,用傅氏级数对桥式整流的输出 uL 分解后可得:,几种常见的硅整流桥外形：,交直流管脚用错将如何？,造成短路烧毁变压器！,1.电容滤波,二、滤波电路,（1）空载（RL=）时：,uc=uL,u2 uC时：二极管导通，C充电,u2 uC时：二极管截止，C放电。由于RL=，无放电回路，所以uC保持。,（2）接入RL（且RLC较大）时,u2 uC时：
4、二极管导通，C充电,u2 uC时：二极管截止，C放电。,二极管中的电流,uc=uL,近似估算:UL=1.2U2,(b)流过二极管瞬时电流很大,整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,电容滤波电路的特点：,(a)UL与RLC的 关系：,RLC 愈大 C放电愈慢 UL(平均值)愈大,2.电感滤波电路,电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感L。,输出电压平均值:UL=0.9U2,对谐波分量:f 越高，XL 越大,电压大部分降在电感上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,对直流分量:XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上,3.其它滤波电路,为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用
5、。,LC滤波电路,RC型滤波电路,8.2 串联式稳压电路,稳压电路的作用:,一.稳压电路的主要性能指标,常用以下参数来说明稳压电源的质量：,1、稳压系数,2、输出电阻,3、温度系数,输出电压：,二.稳压管稳压电路,1.稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。,由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。,稳压原理：,(1)当输入电压变化时,由图知：,(2)当负载电流变化时,稳压过程：,2、限流电阻的计算,（1）当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳压电阻的最大值。即,（2）当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流
6、最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即,所以：,三.串联式稳压电源,稳压管稳压电路的缺点：（1）带负载能力差（2）输出电压不可调,改进：（1）提高带负载能力在输出端加一射极输出器,UO=UZ-0.7V,改进：（2）使输出电压可调在射极输出器前加一带有负反馈的放大器。调节反馈系数即可调节放大倍数,UO=AfUZ-0.7V,为了进一步稳定输出电压，将反馈元件接到输出端。,稳压电路的分类,按调整管位置分,串联型：,调整管和负载串联,并联型：,调整管和负载并联,按调整管工作状态分,线性型：,工作在线性放大区,开关型：,工作在开关状态,由四部分组成：基准电压、调整管、取样电路
7、、放大比较环节。,1.串联型稳压电源的构成,2.工作原理,（1）输入电压变化时,实质：电压负反馈,（2）负载电流变化时,3.输出电压的计算,可见，调节R1或R2可以改变输出电压。,用负反馈的理论计算：,举例：分立元件组成的串联式稳压电源,稳压原理,当 Ui 增加或输出电流减小使 Uo升高时,(3)输出电压的调节范围,因为：,所以：,将参数代入，可求出输出电压的调节范围。,8.3 集成串联式稳压电路,一.带隙基准电压源,电阻R2上的压降：,所以，输出的基准压：,当 时,温度系数为0。,特点：温度特性好。,二.三端固定式集成稳压器,调整管,过压保护,过热保护,启动电路,取样电路,基准电压源,过流保
8、护,放大比较环节,电路组成及工作原理：,1.启动电路,由R 4、D Z1、T 12、T 13、R 5、R 6、R 7和R 18组成。上电后，R 4、D Z1先导通，使得T12和T13导通，随后T8和T9也导通，整个电路进入正常工作状态。这时R 1上压降增加，使T13截止状态，切断了输入回路与基准源之间的联系。,2.基准电压源,由T1T7管和电阻R1R3组成的带隙基准电压源。,根据前面对带隙基准电压源的分析可知：,T7管的集电极电位：,因此，有：,整理可得：,3.放大比较环节：,由T3和T4管组成的复合管构成，电流源T9作它的有源负载。T3和T4管既是基准电压电路的一部分，又是比较放大器的放大管
9、。取样电压UF叠加在基准电压上。输出电压：,4.调整环节：,由T16和T17组成的复合管，是整个电路的调整管。其集电极接整流滤波电路的输出，其发射极通过R 11接负载电阻R L，可以输出较大的电流。,5.保护电路：,过流保护电路由R11和T15组成。调整管安全区保护电路由R13，DZ2和T15组成。过热保护电路由DZ1、R7和T14组成。当芯片内部的温度超过允许的最大值时，R7的压降也增大，而U BE14却减小，使得T14管导通。其集电极电流IC14使得T16管的基极电流分流，从而限制了T16和T17管的电流，芯片功耗也会随之降低，起到过热保护的作用。,常用的集成三端稳压器的外形及类型,类型：
10、W7800系列 稳定正电压 W7805 输出+5V W7809 输出+9V W7812 输出+12V W7815 输出+15V W7900系列 稳定负电压 W7905 输出-5V W7909 输出-9V W7912 输出-12V W7915 输出-15V,1端:输入端2端:公共端3端:输出端,1.基本使用方法,+20V,+15V,注意：输入电压Ui一般应比输出电压端Uo高3V以上。,二.三端固定式集成稳压器的使用,C1、C2的作用：防止自激振荡，减小高频噪声、改善负载的瞬态响应。,2.输出正负电压,3.输出电压可调,由：,可得：,4.扩大输出电流,T 1是扩大输出电流的大功率BJT，T 2管是
11、T1的保护管。当输出电流较小，R 2上的压降也较小，T1、T2管都不导通。IO=I,当输出电流大于三端稳压器的输出电流时，使R 2上的压降变大，T 1导通。I O=I+IC1,1.三端可调式稳压器W117的内部结构：,三.三端可调式集成稳压器,电阻R 1和R 2为外接电阻，忽略基准源电流，则有：,电容C 1：防止自激。电容C 2：减小电阻R 2上的电压波动。D1、D2：保护二极管。,四.W117的基本应用电路,串联式稳压电路的优点：结构简单，稳压性能好，技术成熟，应用广泛。缺点：它的调整管工作在线性放大状态，功耗大，输出效率低，只有2040；输出电压总是小于输入电压，两者极性也只能是相同的。,
12、8.4 集成开关式稳压电路,为了提高效率，让调整管工作在开关（饱和、截止）状态开关式稳压电路,T开关管；LC滤波环节；D续流二极管，R1、R 2取样电阻；误差放大器、电压比较器、三角波发生器和基准电源组成开关管的脉宽调制控制环节。,1.脉宽调制式开关稳压电路结构,当S为高电平时，T饱和。uEU I。电感L储存能量。二极管D反向截止。,2.工作原理,当S为低电平时，T截止。iE0。L产生反电势，并通过RL、D构成的回路释放能量。由于反电势的存在，D处于导通状态。uE0。,BJT的工作周期T为：,占空比为：,则输出电压的平均值为：,即：,稳压原理：,1整流电路（利用二极管的单向导电性）半波整流：UL=0.45U2 全波整流：UL=0.9U2 桥式整流：UL=0.9U22滤波电路 电容滤波（桥式整流）：UL=1.2U2 电感滤波：UL=0.9U23稳压电路 稳压管稳压电路：UO=UZ 串联式稳压电路：（1）电路结构及工作原理（四个组成部分、稳压过程）（2）输出电压调节范围4集成稳压器 三端固定式集成稳压器（W7800、W7900）及其使用 三端可调式集成稳压器5 开关式稳压器,本章小结,
