第十章--直流稳压电源(模电康第五版)

回主页总目录章目录上一页下一页退出第十章直流稳压电源10.1小功率整流滤波电路10.2串联反馈式稳压电路10.3开关式稳压电路回主页总目录章目录上一页下一页退出掌握直流稳压电源的组成；掌握单相桥式整流电路、滤波电路的工作原理及各项指标的计算；了解串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算；掌握三端集成稳压器的应用。直流稳压电源的组成及各部分作用；单相桥式整流电路、滤波电路的工作原理及各项指标的计算；三端集成稳压器的应用。回主页总目录章目录上一页下一页退出理论课4学时。单相桥式整流电路、滤波电路的工作原理及各项指标的计算工作原理。回主页总目录章目录上一页下一页退出引言交流电源负载v1v2v3v4Vo小功率稳压电源的组成回主页总目录章目录上一页下一页退出电源变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压；整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压；滤波电路：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要；稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动或温度变化时，使直流输出电压稳定。回主页总目录章目录上一页下一页退出10.1小功率整流滤波电路10.1.1单相桥式整流电路整流电路的任务是将交流电变换成直流电，完成这一任务主要靠二极管的单向导电性。⒈工作原理设a端为正，b端为负时是正半周。通过负载RL的iL和vL均为单方向的全波脉动电压。回主页总目录章目录上一页下一页退出⒉负载上的直流电压VL和直流电流IL的计算式中恒定分量即为负载电压vL的平均值。回主页总目录章目录上一页下一页退出VL2，VL4为二次、四次谐波的有效值。回主页总目录章目录上一页下一页退出⒊整流元件的计算流经每个二极管的平均电流为二极管截止时承受的最大反向电压桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分利用，效率较高。一般电网电压波动范围为±10%，实际选用二极管的IDM和VRM应留有大于10%的余量。回主页总目录章目录上一页下一页退出10.1.2滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用。与负载串联的电感L，当电源供给的电流增加时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把磁场能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L具有平波的作用。回主页总目录章目录上一页下一页退出⒈电容滤波电路滤波电路的形式分为：电容输入式：电容器C接在最前面，多用于小功率电源中。电感输入式：电感器L接在最前面，多用于较大功率电源中。设负载未接入，且电容器两端初始电压为零，此时接入交流电源。回主页总目录章目录上一页下一页退出电容滤波电路的特点：⑵负载平均电压VL升高，纹波（交流成分）减小，且RLC越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。回主页总目录章目录上一页下一页退出⑶负载直流电压随负载电流增加（RL减小）而减小。总之，电容滤波电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小，其缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。回主页总目录章目录上一页下一页退出例10.1.1单相桥式整流、电容滤波电路如图。已知交流电源电压为220V，交流电源频率f=50Hz，要求直流电压VL=30V，负载电流IL=50mA。试求电源变压器二次电压v2的有效值；选择整流二极管及滤波电容器。解：回主页总目录章目录上一页下一页退出10.2串联反馈式稳压电路10.2.1稳压电源的质量指标稳压电源的技术指标分为：特性指标和质量指标。特性指标：包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等。质量指标：用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、电压调整率、电流调整率、输出电阻、温度系数及纹波电压等。输出直流电压VO随输入直流电压VI(即整流滤波电路的输出电压，其数值近似与交流电源电压成正比)、输出电流IO和环境温度的变动而变动。回主页总目录章目录上一页下一页退出输出电压变化量的一般式为输入调整因数KV反映了输入电压波动对输出电压的影响。电压调整率稳压系数回主页总目录章目录上一页下一页退出输出电阻Ro反映负载电流IO变化对VO的影响。纹波抑制比电流调整率SI指负载电流从零变到最大时，输出电压的相对变化。温度系数这些系数愈小，输出电压愈稳定。回主页总目录章目录上一页下一页退出10.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理⒈电路组成和稳压原理VI是整流滤波电路的输出电压。T是调整管。A是比较放大电路。DZ与R串联构成稳压电路，提供VREF(基准电压)。R1、Rp与R2组成反馈网络，是反映输出电压变化的取样环节。回主页总目录章目录上一页下一页退出稳压原理：输出电压的变化量由反馈网络取样经比较放大电路A放大后去控制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压的VO的目的。回主页总目录章目录上一页下一页退出电压串联负反馈注意：调整管T的调整作用是依靠VREF和VF之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整，因此VO不可能绝对稳定。回主页总目录章目录上一页下一页退出⒉输出电压及调节范围输出电压VO与基准电压VREF成正比，与反馈系数FV成反比。Rp动端在最上端时输出电压最小：Rp动端在最下端时输出电压最大：回主页总目录章目录上一页下一页退出⒊调整管T极限参数的确定⒋带隙基准电压源电路调整管是串联稳压电路中的核心元件，它一般为大功率管，主要考虑极限参数ICM、V(BR)CEO和PCM。稳压电路要求基准电压源输出电压稳定性高，温度系数小，噪声低。而由稳压管组成的基准电压源虽然电路简单，但其输出电阻大，故常采用带隙基准电压源。实际选用时，一般要考虑一定的余量，同时还应按手册上的规定采取散热措施。回主页总目录章目录上一页下一页退出由于VBE3具有较高的负温度系数(-2mV/℃)，因此增加一个具有正温度系数的电压IC2Rc2来补偿。IC2由T1、T2和Re2构成的微电流源电路提供。带隙基准电压源的电压值较低，温度稳定性好，适用于低电压的电源中。它还能方便地转换成1.2~10V等多档稳定性极高的基准电压。回主页总目录章目录上一页下一页退出10.2.3三端集成稳压器它只有输入、输出和公共引出端。输出正电压的78××系列：输出电压分：5、6、9、12、15、18、24V等7档输出电流分：1.5A(78××)、0.5A(78M××)、0.1A(78L××)三档输出型号后面的两个数字表示输出电压。输出负电压的79××系列。⒈输出电压固定的三端集成稳压器回主页总目录章目录上一页下一页退出⒉可调式三端集成稳压器它包括输入端、输出端和调整端。LM317输出可调的正电压LM337输出可调的负电压其电路特点：输出电压连续可调，调节范围较宽，且电压调节率、电流调节率等指标优于固定式三端稳压器。回主页总目录章目录上一页下一页退出10.2.4三端集成稳压器的应用⒈固定式三端集成稳压器应用举例正常工作时，输入、输出电压差为2~3V。C1、C2用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高频干扰整端。C3是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。D是保护二极管。回主页总目录章目录上一页下一页退出