直流稳压电源工作原理（可编辑）

直流稳压电源工作原理（可编辑） 直流稳压电源工作原理 实际的稳压电源采取的改进措施 1 比较放大 级采用差动放大器或集成运放 2调整管采用复合三极管 3 采用辅助电源 比 较放大部分的电源 4 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益 5 内部加短 路和过热保护电路 R3 T1 T2 VZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL VO _ _ VI UB2 集成化集成稳压电源 1022 串联反馈式稳压电路的工作原理 输入电压V1增加 输出电压VO增加 反馈电压VF增加 VO下降 使VB和IC减小 极间电压VCE增 加 1023 三端集成稳压器 具有温度补偿的基准电压电路 复合调整管 带恒流 源的差分放大器 集成稳压电源 特点体积小可靠性高使用灵活价格低廉 内部电 类型W7800系列 稳定正电压 路串联型晶体管稳压电路 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 W7800系列稳 压器外形及接线图 1 2 3 _ W7805 UI _ Uo 1 3 2 CI 011F Co 1μF 10V 5V 注意输入与输出端 之间的电压不 得低于3V 平均电流 ID 与反向峰值电压 VRM 是选择整流管的主要依据 例如 在桥式整流 电路中每个二极管只有半周导通因此流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负 载平均电流的一半 二极管截止时两端承受的最大反向电压 二平均电流与反向 峰值电压 1根据单相桥式整流电路的工作原理如图所示电路在出现下列故障时 会产生什么现象 AD1的正负极接反 BD1短路 CD1开路 AD1的正负极接反 BD1 短路 若D1短路在v2的负半周D2导通时将流过较大的电流当超过其最大整流电 流时D2及变压器副边会损坏 CD1开路 若D1开路电路变成了半波整流电路输出电压下降为正常情况下的1,2 滤波电路的结构特点 电容与负载 RL 并联或电感与负载RL串联 交流 电压 脉动 直流电压 整流 滤波 直流 电压 原理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 ?1012 滤波电路 电容滤波电路 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析其电路如图所示 一滤波原理 桥式整流电容滤波电路 a v1 v2 v1 b D4 D2 D1 D3 RL vo S C – 1 RL未接入时 忽略整流电路内阻 v2 t vo t 设t1时刻接通电源 t1 整流电 没有电容时的输出波形 a v1 v2 v1 b D4 D2 D1 D3 RL 路为电容充电 充电结束 vo S C – 2 RL接入且RLC较大时 忽略整流电路内阻 v2 t vo t 电容通过RL放电在整流电路电压小于电容电压时二极管截止整流电路不为电容充电vo会逐渐下降 a v1 v2 v1 b D4 D2 D1 D3 RL vo S C – v2 t vo t 只有整流电路输出电压大于vo时才有充电电流iD 因此整流电路的输出电流是脉冲波 整流电路的输出电流iD a v1 v2 v1 b D4 D2 D1 D3 RL vo S C – iD 可见采用电容滤波时整流管的导通角较小 v2 t vo t 电容充电时电容电压滞后于v2 整流电路的输出电流 RLC越小输出电压越低 3 RL接入且RLC较大时 考虑整流电路内阻 a v1 v2 v1 b D4 D2 D1 D3 RL vo S C – 一般取 T电源电压的周期 近似估算Vo 12V2 2 流过二极管瞬时电流很大 RLC 越大 Vo越高 负载电流的平均值越大 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大 故一般选管时取 二电容滤波电路的特点 1 输出电压 Vo与放电时间常数 RLC 有关 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Vo 平均值 愈大 输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变 Vo 和 Kr 也随之改变 如 RL 愈小 IL 越大 Vo下降多 Kr增大 3 输出特性 外特性 vo 电容滤波 纯电阻负载 14V2 09V2 0 IL 结论电容滤波电路适用于输出电压较高负载电流较小且负载变动不大的场合 电感滤波 电路结构 在桥式整流电路与负载间串入一电感L就构成了电感滤波电路 电感滤 波电路 v2 v1 RL L vo 一滤波原理 对直流分量 XL 0 相当于短路电压大部分降在RL上 对谐波分量 f 越高XL 越大电压大部分降在XL上 因此在输出端得到比较平滑的直流电压 Vo 09V2 当忽略电感线圈的直流电阻时输出平均电压约为 v2 v1 RL L vo 二电感滤波的特点 整流管导电角较大峰值电流很小输出特性比较平坦适用于低电压大电流 RL较小 的场合缺点是电感铁芯笨重体积大易引起电磁干扰 v2 v1 RL L vo 其他形式的滤波电路 改善滤波特性的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 采取多级滤波如 L-C 型滤波电路在电感滤波后面再接一电容 RC– 型滤波电路在电容滤波后再接一级RC滤波电路 性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相 – 型滤波电路在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路 2桥式整流滤波电似 LC 路如图所示1试问输出电压VO对地电压是正还是负电容C的极性如何2当电路参数满足RLC 3,5T,2时若要求输出电压VO为25VV2的有效值应为多少3如负载电流为200mA试求每个二极管流过的电流和最大反向电压VRM4若电容开路VO为多少 1试问输出电压VO对地电压是正还是负电容C的极性如何 输出电压为负电容极性应上负下正 2当电路参数满足RLC 3,5T,2时若要求输出电压VO为25VV2的有效值应为多少 当电路参数满足RLC 3,5T,2时VO,11,12V2 故V2,25V,12,2083V 3如负载电流为200mA试求每个二极管流过的电流和最大反向电压VRM 由于ID,IL,2所以 ID,200mA,2,100mA VRM,141V2,2937V 4若电容开路VO为多少 电容开路时电路为全波桥式整流电路故 VO,09V2,1875V 3电路如下图所示 1分别标出uO1和uO2对地的极性 2uO1uO2分别是半波整流还是全波整流 3当u21,u22,20V时uO1AV和uO2AV各为多少 4当u21,18Vu22,22V时画出uO1uO2的波形并求出uO1AV和uO2AV各为多少 解1均为上，下, 2均为全波整流 3uO1AV和uO2AV为uO1AV,,uO2AV?09u21,09u22,18V 4uO1uO2的波形如解图所示它们的平均值为 uO1AV,,uO2AV?045u21，045u22,18V 稳压管 稳压电路 开关型 稳压电路 线性 稳压电路 常用稳压电路 小功率设备 以下主要讨论线性稳压电路 电路最简单但 是带负载能力差一般只提供基准电压不作为电源使用 效率较高目前应用很广 ?102 串联反馈式稳压电路 电路结构的一般形式 串联式稳压电路的组成 1基准电压 2比较放大 3输出电压取样电路4调整元件 VO T _ VI 比较放大 基 准电压 Vo取样 VR FVO RL 调整元件 – – 因调整管与负载接成射极输出器形式为深度串联电压负反馈故称之为 串联反馈式稳压电路 若因输入电压变化或负载变化而使VO加大比较放大电路使VB1变小从而使VO降低 VO T1 _ VI 比较放大 基 准电压 Vo取样 VR FVO RL 调整元件 – – VB1 VI Vo RL R3 比较放大 T1调整管 R3 T2比较放大 R1 RW R2采 一种实际的串联式稳压电源 R3 T1 T2 VZ R RW1 RW2 R1 样电阻 R VZ基准电压 RW R2 RL VO _ _ VI VB2 稳压原理 Vo VB2 VBE2 VB2-VZ VC2 VB1 Vo 当 Vo升高时 R3 T1 T2 VZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL VO VI 增加或输出电流减小使 _ _ VI UB2 VC2 VB1 例VI 18VVZ 4VR1 R2 RW 47k求输出电压的调节范围 R3 T1 T2 VZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL VO _ _ VI VB2 2 2 1 Z W W Omin V R R R R R V 4 6V 47 47 47 47 47 2 2 1 Z W O V R R R R V 4 12V 47 47 47 47 第十章 直流稳压电源 101 小功率整流滤波电路 单相桥式整流电路 滤波电路 102 串联反馈式稳压电路 串联反馈式稳压电路 三端集成稳压器 小功率直流稳压电源 小功率直流稳压电源 开关直流稳压电源 电源变压器 将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 v1 v2 v3 v4 vo 整流电路 将交流电压v2变为脉动的直流电压v3 滤波电路 将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4 稳压电路 消除电网波动及负载变化的影响保持输出电压vo的稳定 直流稳压电源的组成和功能 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 整流电路的任务把交流电压转变为直流脉动的电压 常见的小功率整流电路有单相半波全波桥式和倍压整流等 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 ?101 小功率整流滤波电路 单相半波整流电路 v2 0 时二 极管导通 iL v1 v2 a T b D RL vo 忽略二极管正向压降 vo v2 v1 v2 a T b D RL vo iL 0 v2 0时二极管截止输出电流为0 vo 0 1 输出电压波形 v1 v2 a T b D RL v2 vo vD t 2 3 4 0 2 二极管上的平均电流 ID IL 3 二 极管上承受的最高电压 4 输出电压平均值Vo ò p w p 2 0 2 1 t d v V o o ò p w p 0 2 1 t d sinw t 2 2 V ? p 2 2 45 0 2 V V 单 相全波整流电路 v1 v2 a T b D1 RL vo D2 v2 iL v2 vo vD1 t 2 3 4 0 vD2 1 输出电压波形 单相全波整流电路 4 uo平均值Uo 2 二极管上承受的最 高电压 3 二极管上的平均电流 ò p w p 0 1 t d v V o o ò 1011 单相桥式整p w p 0 1 t d sinw t 2 2 V p 2 2 9 0 2 V V 2 ? 流电路 组成由四个二极管组成桥路 v1 v2 T D3 D2 D1 D4 RL vo RL D1 D3 D2 D4 桥式整流电路 - v2正半周时电流通v2 vo v2 vo ?1011 单相桥式整流电路 路 v1 v2 T D4 D2 D1 D3 RL vo 桥式整流电路 - v0 v1 v2 T D4 D2 D1 D3 RL v2负半周时电流通路 v2 0 时 D1D3导通 D2D4截止 电流通路 A D1 RLD3B v2 0 时 D2D4导通 D1D3截止 电流通路 B D2 RLD4A 输出是脉动的直流电压 v2 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 vD4vD2 vD3vD1 vo v2 D4 D2 D1 D3 RL vo A B 几种常见的硅整流桥外形 A C - - - 整 流电路的主要参数 1 整流输出电压平均值Vo 全波整流时负载电压 Uo的平 均值为 负载上的 平均 电流 一整流输出电压的平均值与脉动系数 整流输出电 压的平均值Vo和输出电压的脉动系数Kr是衡量整流电路性能的两个主要指标 ò p w p 0 1 t d v V o o ò p w p 0 1 t d sinw t 2 2 V p 2 2 9 0 2 V V 2 Kr定义整流输出电压的总谐波电压与平均值Vo之比 2 脉 动系数Kr又称纹波系数 用傅氏级数对全波整流的输出 vo 分解后可得