《直流穩(wěn)壓電源》PPT課件.ppt
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第10章直流穩(wěn)壓電源,1小功率整流濾波電路,2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,3集成穩(wěn)壓電路,1小功率整流濾波電路,直流穩(wěn)壓電源的作用及組成,將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工作電源。,變壓器,整流,濾波,穩(wěn)壓,,引起電壓不穩(wěn)定的原因,1、交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)；2、負(fù)載的變化（由于整流濾波電路存在內(nèi)阻）；3、溫度的影響；,一、整流電路的分類,二、單相半波整流電路,設(shè)變壓器輸出電壓：u2=U2sinωt,,,,,－＋,則輸出電壓：,2、電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少。缺點(diǎn)：輸出波形變動(dòng)大，利用率低。,1、工作原理,3、電路分析,（1）輸出直流電壓：,（2）負(fù)載平均電流,（3）二極管所承受的最大反向電壓,（4）整流管平均整流電流=負(fù)載平均電流,4、整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù),二、單相半波整流電路,三、單相橋式整流電路,u2正半周時(shí):,D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止,,u2負(fù)半周時(shí)：,D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止,,設(shè)變壓器輸出電壓：u2=U2sinωt,1、輸出直流電壓：,2、負(fù)載平均電流,3、二極管所承受的最大反向電壓,4、整流管平均整流電流=IL/2,5、整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù),四、濾波電路,2、幾種濾波電路,（a）電容濾波電路,（b）電感電容濾波電路（倒L型）,（c）?型濾波電路,濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。,1、濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。,3、電容濾波電路,（1）空載時(shí)的情況,（2）接負(fù)載的情況,二極管的導(dǎo)通角q>IB2，這樣，當(dāng)IB2變化時(shí)取樣比n才能基本不變。,但R1、R2不能過小，過小的分壓電路，將浪費(fèi)過多的電流，通常選擇I1≥（5~10）IB2。,,（5）電路的不足,①Iz隨Uo而波動(dòng)，使UZ不穩(wěn)定；T2的發(fā)射極電流也會(huì)影響UZ。②當(dāng)溫度變化時(shí)，由T2組成的放大環(huán)節(jié)將產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，使Uo穩(wěn)定度變差。③當(dāng)負(fù)載電流變化較大時(shí)，則要求調(diào)整管的基極電流也有較大的變化范圍，這部分電流要由放大管的集電極來提供，一般三極管不易達(dá)到這樣的要求。④輸出電壓固定，不能調(diào)節(jié)。⑤T2的C極電阻RC接至電路的不穩(wěn)定的輸入端，UI的變化，通過RC加到T1的b極而被放大。,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,2、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,（1）改變?nèi)颖纫哉{(diào)節(jié)輸出電壓的范圍,或,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,,向下調(diào)節(jié)Rw的滑動(dòng)端：Rw↓→UBE2↓→IC2↓→UCE↑→UB1↑→IB1↑→UCE1↓→Uo↑反之，Rw的滑動(dòng)端往上調(diào)，Uo愈低。,假設(shè)：UBE2=0.7V，UZ=5.3V，R1=R2=200Ω,要使Rw滑到最下端時(shí)，Uo=15V，Rw應(yīng)為多少？,∵RW=0,100W,UB2=UZ+UBE2=6V,,,此時(shí)當(dāng)Rw滑到最上端時(shí)，Uo為多少？,∵RW=RW,,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,（2）調(diào)整管采用復(fù)合管,降低了驅(qū)動(dòng)電流,例如：Io=1A，b1=30，b2=50，則b1b2=1500，這時(shí)調(diào)整管的基極電流只需,,T3,若兩只管子組成的復(fù)合管還不能滿足要求，可用三只或四只管子組成復(fù)合管，但此時(shí)會(huì)產(chǎn)生穿透電流過大的問題。T1通常選用大功率管，為了充分利用管子，一般都加有散熱片。,兩只電阻起平衡作用,在一個(gè)大功率管不能負(fù)擔(dān)輸出電流時(shí)，可采用兩管或多管并聯(lián)運(yùn)用。,比較放大級(jí)采用差動(dòng)放大器采用輔助電源(比較放大部分的電源)用恒流源負(fù)載代替集電極電阻以提高增益,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,,（3）其它措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,比較放大級(jí)采用運(yùn)算放大器,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,輸入電壓波動(dòng),負(fù)載電流變化,所以輸出電壓,根據(jù)虛短和虛斷有,,（3）其它措施,Uo↑,Uo↓→UF↓,UB1↑,→IB↑→Uce↓,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護(hù)電路,串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對(duì)穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)。過載也會(huì)造成損壞。,保護(hù)的方法,反饋保護(hù)型,溫度保護(hù)型利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)電路工作，工作原理與反饋保護(hù)型相同。,截（減）流型當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過保護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而限制了短路電流，使之接近為零。,限流型當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過電路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，輸出電流得以限制?三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護(hù)電路,1、限流型保護(hù)電路,（1）結(jié)構(gòu),檢測(cè)電阻,限流保護(hù)管,（2）工作原理,Io較小→T不工作→保護(hù)電路不起作用;,Io較大→T導(dǎo)通→保護(hù)電路分流T1的一部分基極電流→Io幾乎不變;,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護(hù)電路,2、截（減）流型保護(hù)電路,（1）要求：一旦保護(hù)電路起作用，將使輸出電流和電壓減小。（2）基本電路,（3）工作原理R7,DZ,R3,R4給T0的基極提供一個(gè)固定電位，發(fā)射極電位決定于R5,R6UBE0=(UR0+UR4)-UR6,Io較小→UBE0UZ1→電流流過T1、DZ1、T2、DZ2T3導(dǎo)通→T4、T5導(dǎo)通→DZ2正常工作,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78??、負(fù)電壓79??）,C15p,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,UI,DZ2,,T5,T4,T3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R4,410,,,,,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,,,,,,,,,,UO,2,1,,,常溫→UR3≈0.4V→T13、T14截止→保護(hù)電路不工作溫度↑→UZ2↑→UR3↑→T14導(dǎo)通→T13導(dǎo)通→UCE13↓→IB10↓→IC11↓,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78??、負(fù)電壓79??）,C15p,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,UI,DZ2,,T5,T4,T3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R4,410,,,,,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,,,,,,,,,,UO,2,1,,電路正?！鶸R11很小→T12截止→保護(hù)電路不工作Io很大→UR11↑→T12導(dǎo)通→IC12↑→IB10↓→IC11↓,另一方面DZ3或DZ4退出導(dǎo)通→UDZ3,DZ4,R14,R15↓→UCE11↓T11的耗散功率↓,,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78??、負(fù)電壓79??）,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,UI,DZ2,,T5,T4,T3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R4,410,,,,,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,,,,,,,,,,UO,2,1,,,C1頻率補(bǔ)償,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78??、負(fù)電壓79??）,2.可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓LM117、負(fù)電壓LM137）LM117/LM137是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正、負(fù)穩(wěn)壓器集成電路。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需通過兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。,輸出電壓,一、集成穩(wěn)壓電路,工作原理:電壓串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,Idaj=50mA下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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