電工學(xué)PPT電子課件教案第19章 直流穩(wěn)壓電源

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1、end 直流穩(wěn)壓電源由直流穩(wěn)壓電源由變壓器變壓器、整流電路整流電路、濾波電路濾波電路和和穩(wěn)壓電穩(wěn)壓電路路四部分構(gòu)成。四部分構(gòu)成。電源變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓uR。濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓uR轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^平滑的直流電壓變?yōu)檩^平滑的直流電壓uF。穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出直流電保持輸出直流電壓壓U0的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。end工作原理工作原理當(dāng)當(dāng) u20 時(shí)，時(shí)，二極管導(dǎo)通。

2、二極管導(dǎo)通。 iD=io=uo/RLuo=u2touotou1tou2D導(dǎo)通導(dǎo)通D截止截止當(dāng)當(dāng) u20 時(shí)，時(shí)，二極管二極管 D1、D3 導(dǎo)通。導(dǎo)通。單相橋式全波整流電路工作原理單相橋式全波整流電路工作原理當(dāng)當(dāng) u20 時(shí)，時(shí)，touo二極管二極管 D2、D4 導(dǎo)通。導(dǎo)通。單相橋式全波整流電路的波形單相橋式全波整流電路的波形單相橋式全波整流電路輸出電壓波形單相橋式整流電路輸出電壓平均值單相橋式全波整流電路輸出電流平均值LLooRURUI29 . 0td tUUo02sin222229 . 022UU D2oL10.452UIIR單相橋式全波整流電路二極管上承受的最高反向電壓：DRM22UU單相

3、橋式全波整流電路中二極管的平均電流和輸出電流： 單相橋式整流電路中的整流電橋可由四單相橋式整流電路中的整流電橋可由四個(gè)整流二極管組成，也可直接用集成的個(gè)整流二極管組成，也可直接用集成的代替。代替。 end一一. 單相半波整流電容濾波電路單相半波整流電容濾波電路1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)2 2、工作原理、工作原理D導(dǎo)通導(dǎo)通電容充電電容充電D截止截止電容放電電容放電D導(dǎo)通導(dǎo)通電容充電電容充電u電容的選擇電容的選擇電容耐壓電容耐壓電容容量電容容量2)53(TCRLu輸出電壓平均值輸出電壓平均值UoU222U負(fù)載負(fù)載橋式橋式整流整流電容電容濾波濾波1 1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)220V50HzD1D2D3

4、D4+-u1u2RL+-uoC交流交流電源電源降壓降壓變壓變壓2 2、工作原理、工作原理D1、D3導(dǎo)通導(dǎo)通電容充電電容充電D1D4截止截止電容放電電容放電D2、D4導(dǎo)通導(dǎo)通電容充電電容充電u電容的選擇電容的選擇電容耐壓電容耐壓22U電容容量電容容量2)53(TCRLu輸出電壓平均值輸出電壓平均值Uo1.2U2二二. 單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路半波整流濾波電路（半波整流濾波電路（C=100uF）波形圖）波形圖整流二極管中的電流濾波輸出電壓半波整流濾波電路（半波整流濾波電路（C=1000uF）波形圖）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓全波整流濾波電路（全波整流濾波電路（C=10

5、0uF）波形圖）波形圖輸出電壓二極管沖擊電流全波整流濾波電路（全波整流濾波電路（C=1000uF）波形圖）波形圖二極管沖擊電流濾波輸出電壓(2) (2) 流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大 RLC越大越大U0越高越高,負(fù)載電流的平均值越大負(fù)載電流的平均值越大整流管導(dǎo)整流管導(dǎo)電時(shí)間越短電時(shí)間越短iD的峰值電流越大。的峰值電流越大。一般選管時(shí)，取一般選管時(shí)，取00DFL1(23)(2 3)22IUIR三、三、電容濾波電路的特點(diǎn)電容濾波電路的特點(diǎn)(1) (1) 輸出電壓輸出電壓U0與時(shí)間常數(shù)與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)有關(guān) RLC愈大愈大電容器放電愈慢電容器放電愈慢U0(平均值平均值)愈大。愈大。

6、(3) (3) 輸出特性輸出特性( (外特性外特性):):1.2U20.9U2Uo0Io電阻負(fù)載電阻負(fù)載 有有電容電容濾波濾波電阻負(fù)載電阻負(fù)載 無(wú)電容無(wú)電容濾波濾波 輸出波形隨負(fù)載電阻輸出波形隨負(fù)載電阻RL或或C的變化而改變。的變化而改變。 電容濾波電路適用于輸出電容濾波電路適用于輸出電壓較高電壓較高, ,負(fù)載電流較小且負(fù)載負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。變動(dòng)不大的場(chǎng)合。L-C 型濾波型濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 適用于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)適用于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更為合適。合，用于高頻時(shí)更為合適。RC- 型濾波型濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) R愈大，愈大，C2愈

7、大，濾波效果愈好。但愈大，濾波效果愈好。但R太大，將使直流太大，將使直流壓降增加。壓降增加。 主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合動(dòng)很小的場(chǎng)合。LC- 型濾波型濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，但整流二極管中的沖濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。擊電流較大。電感線圈體積大而笨重、成本高。電感線圈體積大而笨重、成本高。end一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)二、工作原理二、工作原理1. 1. 電網(wǎng)電壓波動(dòng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)12oZRRouuUIIUU2. 2. 負(fù)載波動(dòng)負(fù)載波動(dòng)LoRRoZRoRIIUUIUU通過(guò)調(diào)節(jié)通過(guò)調(diào)節(jié)

8、R上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓Uo的目的。的目的。三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路特點(diǎn)三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元件少。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元件少。缺點(diǎn)：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)。缺點(diǎn)：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)。四、穩(wěn)壓管選擇辦法四、穩(wěn)壓管選擇辦法ZoUU五、限流電阻五、限流電阻 R 的選擇原則的選擇原則1.2.maxminmaxZoZiIIRUUminmaxminZoZiIIRUUmaxmax)35 . 1 (oZIIoIUU)32(例：有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，設(shè)例：有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，設(shè)R RL L由開(kāi)路變?yōu)橛砷_(kāi)路變?yōu)?k3k，整流濾波后電，整流濾波后電壓壓u u

9、0 0=45V=45V。若要求輸出直流電壓。若要求輸出直流電壓U U0 0=12V=12V，試選擇穩(wěn)壓管，試選擇穩(wěn)壓管D DZ Z，并，并確定確定R R的大小。的大小。解：解： 選擇穩(wěn)壓二極管的一般原則是選擇穩(wěn)壓二極管的一般原則是UZ=U0IZmax=(1.53)IOmax對(duì)本題有，輸出電壓對(duì)本題有，輸出電壓 U0=12V輸出最大電流輸出最大電流 )(4312minmaxmARUILOO220V50HzD1D2D3D4+-u1u2RL+-uoCR+-UZu0IZIRIo查元件手冊(cè)，選穩(wěn)壓管查元件手冊(cè)，選穩(wěn)壓管2CW602CW60 ，有，有UZ=11.512.5V、IZ=519mA電阻電阻R R

10、的的選擇依據(jù)選擇依據(jù)是什么是什么？電阻電阻R R的大小要保證穩(wěn)壓管工作在的大小要保證穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)穩(wěn)壓狀態(tài)穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的條件是什么穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的條件是什么？穩(wěn)壓管電流穩(wěn)壓管電流I IZ Z滿(mǎn)足：滿(mǎn)足：IZminIZIZmax220V50HzD1D2D3D4+-u1u2RL+-uoCR+-UZu0IZIRIoRUUIZOR由電路結(jié)構(gòu)有，由電路結(jié)構(gòu)有， IR=IZ+IO當(dāng)當(dāng)R RL L開(kāi)路時(shí)，開(kāi)路時(shí)，即即IO=0，IZ達(dá)最大值。據(jù)題意，有達(dá)最大值。據(jù)題意，有IZIzmax=19(mA)而而即即IR=IZIzmax=19(mA)當(dāng)當(dāng)RL=3k時(shí)，時(shí)， 即即IOmax=12/3=

11、4(mA)，IZ=IR-4(mA) 。據(jù)題意，有。據(jù)題意，有IZIzmim=5(mA) )即即IR=IZ+4 5+4=9(mA)所以所以9IR19(mA)即即919ZOZOUURUU將數(shù)據(jù)代入，得將數(shù)據(jù)代入，得R R的取值范圍為的取值范圍為1.74kR3.67ku穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)特點(diǎn): : 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, ,但負(fù)載變化受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓條但負(fù)載變化受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓條件的限制件的限制, ,輸出電壓不能調(diào)節(jié)輸出電壓不能調(diào)節(jié). .解決措施解決措施 采用采用串聯(lián)型串聯(lián)型反饋式晶體管穩(wěn)壓電路反饋式晶體管穩(wěn)壓電路u串聯(lián)型串聯(lián)型穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理RRLUiURUO+-通過(guò)通過(guò)改變改變R

12、R的大小的大小，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的用晶體管用晶體管代替電阻代替電阻TRLUiBUO+C+-E通過(guò)通過(guò)改變基極電流改變基極電流，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的接控制接控制電路電路u典型串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路典型串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路交流交流電源電源降壓降壓變壓變壓橋式橋式整流整流負(fù)載負(fù)載電容電容濾波濾波穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路設(shè)由于電源電壓或負(fù)載變化使輸出電壓減小設(shè)由于電源電壓或負(fù)載變化使輸出電壓減小穩(wěn)壓過(guò)程：穩(wěn)壓過(guò)程：u0ufUBIBuCEu0220V50Hz+-u1u2RL+-uo+-+-+CTARR1R2RW+-UZ控制電路控制電路取樣電路取樣電路基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電源ufuBIBICIC電路結(jié)構(gòu)電

13、路結(jié)構(gòu) 一、集成穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介一、集成穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介 隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展, ,現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使用靈活使用靈活, ,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端出和公共引出端, ,故稱(chēng)之為故稱(chēng)之為。分類(lèi)分類(lèi)正穩(wěn)壓正穩(wěn)壓7800系列系列負(fù)穩(wěn)壓負(fù)穩(wěn)壓37系列系列正穩(wěn)壓正穩(wěn)壓17系列系列負(fù)穩(wěn)壓負(fù)穩(wěn)壓7900系列系列三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器固定式固定式可調(diào)式可調(diào)式注意：注意：7800/7900系列型號(hào)后兩

14、位系列型號(hào)后兩位數(shù)字?jǐn)?shù)字XX代表輸出電壓值。代表輸出電壓值。三端集成穩(wěn)壓器實(shí)物照片三端集成穩(wěn)壓器實(shí)物照片三端集成穩(wěn)壓器管腳排列三端集成穩(wěn)壓器管腳排列7878系列輸出系列輸出電壓電壓7979系列系列輸出輸出電壓電壓78055V78066V78088V78099V781010V781212V781515V781818V782424V79055V79066V79088V79099V791010V791212V791515V791818V792424V輸輸入入輸輸出出公公共共端端輸輸入入輸輸出出公公共共端端1.輸出為固定正電壓的電路輸出為固定正電壓的電路二、二、 應(yīng)用電路應(yīng)用電路輸出為固定正壓時(shí)輸出為

15、固定正壓時(shí)78007800系列穩(wěn)壓器的基本接線圖系列穩(wěn)壓器的基本接線圖如圖所示。如圖所示。注意：輸入與輸出端之間的電壓差不得低于注意：輸入與輸出端之間的電壓差不得低于3V3V！2.輸出正、負(fù)電壓的電路輸出正、負(fù)電壓的電路UXX: 為為78XX固定輸出電壓固定輸出電壓 ，則，則 Uo=UXX+UZ3.提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路OURRRRU21 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R2，即可改，即可改變輸出電壓。變輸出電壓。設(shè)設(shè)R=R1+R2+R3，則有則有又設(shè)穩(wěn)壓器輸出電壓為又設(shè)穩(wěn)壓器輸出電壓為U UXXXX，則有，則有 UXX=UO-U+-（1 1）-（2 2）將（將（2 2）式代入（）式代入（1 1）式，有）式，有URRRUO214. 4. 輸出電壓可調(diào)式電路輸出電壓可調(diào)式電路+-UI+-Uo+-+AR1R3R2+-U+123W78XX0.33uF0.1uFR2end