1、第9章 直流穩(wěn)壓電源,9.1 直流電源的組成,9.2 單相整流電路,9.3 濾 波 電 路,9.4 穩(wěn) 壓 電 路,幾乎所有的電子設備都需要穩(wěn)定的直流電源，通常都是由交流電網(wǎng)供電，因此需要把交流電變成穩(wěn)定的直流電。直流穩(wěn)壓電源就是把交流電經(jīng)過整流變成脈動的直流電，然后通過濾波穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電的儀器。它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。,9.1 直流電源的組成,電源變壓器,電源變壓器，一方面是“變壓”（大多情況下是進行“降壓”，即將220V降為較低的交流電壓）；另一方面是“隔離”，把電子設備與電網(wǎng)隔開。,整流電路的目的是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正負交替的正弦?/p>

2、流電壓整流成為單方向的脈動電壓。這種單方向的脈動電壓有很大的脈動成分。,整流電路,濾波電路的功能是將整流后的單向脈動電壓中的脈動成分盡可能地濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。它由電容、電感等儲能元件組成。,濾波電路,穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓電路的功能是采取一些措施，當電網(wǎng)電壓或負載電流變化時，使輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。,輸出信號平均值,一、單相半波整流電路,+,-,9.2 單相整流電路,單相半波整流電路具有結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少的優(yōu)點。但是也存在著一些缺點：如輸出波形脈動大、直流的成分較低、變壓器只有半個周期導電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。因此，一般只在輸出電流較低，要求不太高的電

3、路中運用。,二、橋式全波整流電路,輸出信號平均值,二極管最高反向電壓：,二極管的平均電流：,紋波系數(shù)：,表示了直流輸出電壓中紋波電壓的大小,二、橋式全波整流電路,橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓比較低，同時由于電源變壓器在正、負半周內(nèi)都有電流供給負載，電源變壓器的利用率高。因此，此電路在整流電路中有了較為廣泛的運用。,整流橋堆外形,9.3 濾 波 電 路,從前面的分析可知，無論何種整流電路，它們的輸出電壓都含有較大的脈動成分。為了減少脈動，就需要采取一定的措施，即濾波。濾波的作用是一方面盡量降低輸出電壓中的脈動成分，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出

4、電壓接近于理想的直流電壓。,因為電抗元件在電路中能儲存能量，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時，能把部分能量儲存起來，當電壓降低時，能量就釋放出來，因此負載得到的電壓比較平滑，即電容C具有平波的作用；與負載串聯(lián)的電感L，當電源供給的電流增加時，它把能量儲存起來，當電流減小時，就將能量釋放出來，因此負載電流也較平滑，即電感L也有平波作用。,濾波電路一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負載串聯(lián)電感器L，以及由電容器、電感器復合而成的各種組合式濾波電路。,濾波電路的形式多種多樣，可分為電容輸入式（電容C接在最前面，如圖a、c）和電感輸入式（電感L接在最前面，如圖b）。前一種濾波電

5、路常用于小功率的電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中。,一、電容濾波電路,電容濾波,220V50Hz,+,-,1、電路結(jié)構(gòu),2、工作原理,D1D3 導通 電容 充電,D1D4 截止 電容 放電,D2、D4 導通，電容充電,電容的選擇,電容耐壓,電容容量,輸出電壓平均值,Vo1.2V2,一、電容濾波電路,濾波電容后電路的特點 (1) 提高了輸出電壓的直流成分 (2) 降低了輸出電壓的脈動成分 (3) 二極管導通角度變小而導通時的最大電流變大 (4) 電容濾波電路的外特性差,電感濾波電路,二、其他形式濾波電路,RC 型濾波電路,LC濾波電路,倒L濾波電路,9.4 穩(wěn) 壓 電 路,和理想的直

6、流電源相比，整流濾波電路的輸出電壓還有一定的差距，問題是，當負載電流變化時，導致輸出直流電壓的變化；以及當電壓波動時，整流電路的輸出電壓也隨之相應地變化。因此，就引出了穩(wěn)壓電路。所謂穩(wěn)壓電路，就是在負載不變而輸入電壓變化時，輸出電壓不變；并且當輸入電壓不變而負載改變時，輸出電壓也不變的電路。,一. 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,負載電流最大變化范圍等于穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流和最小穩(wěn)定電流之差，即（Izm-Iz）。,二、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路,比較 放大,由于調(diào)整管與負載相串聯(lián)，故稱這類電路為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。,由于調(diào)整管工作在線性區(qū)，故稱這類電路為線性穩(wěn)壓電源。,調(diào)整管,基準 電壓,取樣 電路,穩(wěn)壓原理,當電網(wǎng)電

7、壓波動（或負載電阻的變化）使輸出電壓VO上升時，取樣電壓VN增大，由于穩(wěn)壓管的電壓VZ不變，運放的輸入電壓VNP(=VN-VP=VN-VZ)增大，使A的輸出減小（即調(diào)整管的基極電位降低），而使調(diào)整管T的c-e壓降增大，從而調(diào)節(jié)輸出電壓VO（=VI-Vce）減小，使輸出電壓得到穩(wěn)定?？梢?，電路是靠引入深度電壓負反饋來穩(wěn)定輸出電壓。,輸出電壓的可調(diào)范圍,當電位器RP的滑動端在最上端時，輸出電壓最小為,當電位器RP的滑動端在最下端時，輸出電壓最大為,若R1=RP=R2=300，VZ=6V，則輸出電壓9VVO18V。,調(diào)整管的選擇,在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管是核心元件，它的安全工作是電路正常工作的保證

8、。調(diào)整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中的功放管相同，主要考慮其極限參數(shù)ICM、V（BR）CEO和PCM。,ICM的選取,調(diào)整管中流過的最大集電極電流為ICmax=ILmax+IR1其中ILmax為負載電流最大額定值，IR1為取樣、比較放大和基準環(huán)節(jié)所消耗的電流，通常R1上的電流可忽略，所以ICMILmax,擊穿電壓的選取,當電網(wǎng)電壓波動10%時，穩(wěn)壓電路輸入電壓VI到最大值VImax，同時輸出電壓又最低時，調(diào)整管承受的管壓降最大，所以要求調(diào)整管擊穿電壓為V（BR）CEO VImax -VOmin,功率PCM的選取,調(diào)整管可能承受的最大集電極功耗為PCmax=VCEmax ICma

9、x=（VImax -VOmin）ICmax VImax是考慮到電網(wǎng)電壓波動10%時，穩(wěn)壓電路輸入電壓的最大值，VOmin是輸出電壓的最小額定值。所以要求PCM (VImax -VOmin)ILmax,實用的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源至少包含調(diào)整管、基準電壓電路、取樣電路和比較放大電路四個部分組成。此外，為使電路安全工作，還常在電路中加保護電路，如圖所示。,三.集成穩(wěn)壓電路,為了適應現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實現(xiàn)集成化。集成穩(wěn)壓器具有體積小、重量輕、抗干擾能力強、大規(guī)模生產(chǎn)、使用經(jīng)濟等特點，越來越為大量電子設備所使用。特別是具有輸入端、輸出端和公共引出端的三端式穩(wěn)壓器，因為不需要外接元件，并且本身有

10、限流、過壓和過流保護電路，所以運用更加安全可靠。三端集成穩(wěn)壓器可分輸出電壓固定和輸出電壓可調(diào)兩種形式.,1.輸出電壓固定( 78L)的三端集成穩(wěn)壓器原理圖,W78XX、W78MXX、W78LXX,-輸出正電源,-輸出負電源,XX,-輸出電壓大小,有5、6、8、9、10、12、15、18、24V九個等級,-輸出電流大小,W79XX、W79MXX、W79LXX,/、M、L,有1.5、0.5、0.1A三個等級,外形封裝：,金屬菱形,塑封,金屬圓形,塑封,型號：,三端穩(wěn)壓器的典型接法,輸出直流電壓V0=XX,VI,整流輸出電壓VI大于VO 3-5V,防止電路產(chǎn)生自激振蕩,濾除輸出高頻信號,（1）單電源穩(wěn)壓電路,470uF電容作用？,（2）雙電源穩(wěn)壓電路,2.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器(LM317 ),三個接線端分別稱為輸入端VI、輸出端VO和調(diào)整端adj,內(nèi)部電路有比較放大器、偏置電路（圖中未畫出）、恒流源電路和帶隙基準電壓VREF等，它