电子技术基础(第五版)康华光10直流稳压电源

110.1小功率整流滤波电路10.2串联反馈式稳压电路10.0引言2引言直流稳压电源的作用：将交流电网电压转换为稳定的、大小合适的直流电压，为放大电路提供直流工作电源。组成各部分功能变压器：整流：滤波：稳压：降压滤除脉动交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带负载能力交流电源负载电源变压器整流电路滤波电路稳压电路v4voviv3v2310.1小功率整流滤波电路10.1.1单相桥式整流电路10.1.2滤波电路4常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。分析时可把二极管当作理想元件处理：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。整流原理：利用二极管的单向导电性10.1.1单相桥式整流电路52.工作原理1.电路结构D1、D3导通，D2、D4截止，(1)v2的正半周，VaVb，vL=v23.工作波形vD2vD4vLvDttv2t22V22V22-V62.工作原理1.电路结构D1、D3导通，D2、D4截止，(1)v2的正半周，VaVb，(2)v2的负半周，VaVb，D2、D4导通，D1、D3截止，vL=v2vL=-v23.工作波形vD2vD4vLvDttvD1vD3v2t22V22V22-V7vD2vD4vLvDttvD1vD3v2t22V22V22-V8tdtVVsin212π0L1)负载直流电压VL和直流电流ILLLLRVI222V29.0VL29.0RV4.参数计算vD2vD4vLvDttvD1vD3v2t22V22V22-V2)纹波系数483.0L2L22VVVKr93)二极管平均电流IDDIL2L45.021RVI4)二极管最大反向电压VRM2RM2VV4.参数计算vD2vD4vLvDttvD1vD3v2t22V22V22-V整流元件的选择：DFII2RM2VV10例：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为220V，负载电阻RL=50，负载电压VL=100V，试求变压器的变比，并选择整流二极管。81=122220=K.变压器副边电压A12121DLLLRVIIV17222RMVV选用的二极管应满足最大整流电流IF≥1A，反向工作峰值电压VRM≥172V。解：VVVL122≈9.02变比平均整流电流最大反向电压11例：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2或D4断开时负载电压的波形；如果D2或D4接反，后果如何？解：当D2或D4断开后vLv2π2π3π4πttπ2π3π4πoov2正半周时，D1、D3导通，D4截止，负载电压vL=v2；v2负半周时，负载中无电流通过，负载电压vL=0。单相半波整流电路12正半周时，二极管D1、D2导通，电流经D1、D2而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D2将被烧坏。如果D2或D4接反13几种滤波电路10.1.2滤波电路（a）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒L型）（c）型滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。14ωtO1.电容滤波电路1)空载时v2通过D1、D3向电容充电v2的正半周，v2的负半周，v2通过D2、D4向电容充电τC=RintC充电时间常数为：2C2VvvC√2V2152)负载时电容通过负载RL放电，vC按指数规律下降，vL=vCvCv2时，vCv2时，v2给负载供电，且向电容充电τd=RLC放电时间常数为：二极管截止v2的正半周，D1、D3导通v2给负载供电，且向电容充电v2的负半周，D2、D4导通ωtO√2V2vC、vL16电容滤波的特点：A.输出电压的脉动程度、以及负载直流平均电压VL与放电时间常数RLC有关。vLωtORLC越大电容器放电越慢波形越平滑，输出电压的平均值VL越大，纹波越小。为了得到比较平直的输出电压，一般取：25)~(3≥LdTCRτ滤波电容的选择：L25)~(3≥RTC17B.电路的外特性当d（35）时，2TVL=(1.11.2)V2直流电压VL随负载电流增加而减少电容滤波电路使用于负载电流变化不大，负载整流电压较高的场合。空载输出直流电压：滤波电容的额定工作电压：220L4.12VVV2CN2VV18C.二极管的导电角，流过二极管的瞬时电流很大。RLC越大VL越高，IL越大整流二极管导通时间越短iD的峰值电流越大。iDtO选择二极管时，一般取vL22VtODF2II2RM2VV19例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=200，要求直流输出电压VL=30V，选择整流二极管及滤波电容器。流过二极管的平均电流二极管承受的最高反向电压V3525222RMVV变压器副边电压的有效值A7520030212121LLLDmRVII解：1.选择整流二极管25V1.2302.1L2VV选用二极管IF2ID150mAVRM35V20取RLC=5T/2已知RL=200s05.025015LCR2.选择滤波电容器F250=F10×250=2000.05=R050=C6Lμ－.可选用C=250F，耐压为50V的电解电容V3522CNVV21对直流分量:XL=0，L相当于短路，大部分整流电压降在RL上。对交流分量:f越高，XL越大，电压大部分降在L上。Lu2RLuo++––u1+–当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。因此，在负载上得到比较平滑的直流电压。2.电感滤波电路29.0VVL22（2）导通角θ=π，因而避免了过大的冲击电流。（3）缺点：电感体积大，成本高，输出电压没有电容滤波高。LvIL0.9V2特点：（1）电感滤波电路的外特性是很平坦的，VL随IL增大而略有下降。电感滤波电路适用于负载所需的直流电压不高，输出电流较大及负载变化较大的场合。23＋uO－RLiOC2＋C1＋3.复式滤波电路C2＋C1＋(1)LC－形滤波电路(2)RC－形滤波电路＋uO－RLiORL滤波效果比LC滤波器更好，但二极管的冲击电流较大。比LC-形滤波器的体积小、成本低。适用于负载电流较小的场合。2410.2串联反馈式稳压电路10.2.1稳压电源质量指标10.2.2工作原理10.2.3三端集成稳压器10.2.4三端集成稳压器的应用25引起输出电压变化的原因是负载电流的变化、输入电压的变化和温度的变化。稳压电源方框图即输出电压),,(OIOTIVfV10.2.1稳压电源质量指标输出电压变化量TSIRVKVTOoIVO26输出电压变化量TSIRVKVTOoIVO输入调整因数00IOVOTIVVK电压调整率00IOOVO%100/TIVVVS稳压系数00IIOOO//TIVVVV27输出电阻00OOoITVIVR电流调整率%100=00OOIITVVVS输出电压变化量TSIRVKVTOoIVO28输出电压变化量TSIRVKVTOoIVO温度系数00OITVTTVS纹波抑制比dB~~20lg=RRp-opp-IpVV291.电路结构10.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理调整单元比较放大单元基准单元取样单元302.工作原理输入电压波动负载电流变化输出电压变化OV)(REFF不变VVBVOV(+)(+)(+)(+)311)基准单元ZREFPVVV2)采样单元OVO212FNVFVRRRVV3)调整单元射极输出器BBEBOVVVV4)比较放大单元电压串联负反馈VVOVOZO1FAAVV)()(OVZVONPVOBVFVAVVAVBOVV{)1(121ZVZRRVFV32单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。分类XX两位数字为输出电压值三端稳压器输出固定电压输出可调电压输出正电压78LXX输出负电压79LXX10.2.3三端集成稳压器正电压LM317、负电压LM337331.固定式三端集成稳压器（正电压78L、负电压79L）恒流源基准电压电路调整电路比较放大减流保护过热保护启动电路取样电路R4T1T4T2T3T5DZ1DZ2R3R2R1VREFT14T13D2D1R5R7R6T6T7T8T9T12T10T11R8R9R10R11R12R13R14R15DZ3DZ4VFVOVI123IO34固定式三端集成稳压器外形图78LXX系列稳压器外形1—输入端2—公共端3—输出端79LXX系列稳压器外形1—公共端2—输入端3—输出端塑料封装35输出为固定正电压时的接法如图所示。1)输出为固定电压的电路固定式三端集成稳压器的应用CO78L05CiVI+_+_VO1320.33F1F为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。即用来改善负载的瞬态响应。用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。即用以改善波形。36v2v1C1300µFV1=220VV2=8VVC1=1.2V2=9.6VVo=5V+_Co78L05+_vo1321µFRLCI0.33F实际应用接线图372)同时输出正、负电压的电路32220V24V+C24V+C78L15Ci+15V132Ci79L151COCO–15V1F1F0.33F0.33F1000F1000F38类型：LM117、LM217、LM317(正电压)LM137、LM237、LM337(负电压)军品级工业级民品级2.可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337）39输出电压)1(12REFORRVV可调式三端集成稳压器结构图40可调式三端集成稳压器的应用41本章小结●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。●滤波电路通常有电容滤波、电感滤波和复式滤波，本章重点介绍了电容滤波电路。●稳压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。串联反馈式稳压电路中，调整管、基准电压电路、输出电压取样电路和比较放大电路是基本组成部分。●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。