2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 1 第六章 直流穩(wěn)壓電源 本章內(nèi)容 6 1整流濾波電路 6 2穩(wěn)壓電路 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 2 6 1整流濾波電路 直流穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu) u1 市電 220V 50Hz 中國(guó) 110V 60Hz 美國(guó) 電源變壓器 將電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2 濾波電路 將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4 穩(wěn)壓電路 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響 保持輸出直流電壓Uo的穩(wěn)定 整流電路 將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 3 一 單相橋式整流電路 uo D4 D2 D1 D3 RL u1 u2 iL 利用二極管單向?qū)щ娦?使變壓器次級(jí)電壓在RL上產(chǎn)生單向電流 實(shí)現(xiàn)電壓的單向化 1 2 u2正半周 D1 D3導(dǎo)通 D2 D4截止 電流通路為 1 D1 RL D3 2 u2負(fù)半周 D2 D4導(dǎo)通 D1 D3截止 電流通路為 2 D2 RL D4 1 RL上的電流均為從上到下 單向化 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 4 iL 簡(jiǎn)化畫(huà)法 工作波形 u2 uo 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 5 將uo展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù) 直流分量 振幅 有效值 定義脈動(dòng)系數(shù) 整流二極管的選擇 最大正向電流 最高反向峰值電壓 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 6 二 電源濾波電路 1 濾波電路結(jié)構(gòu) 電容濾波 型濾波 型濾波 多用于小電流負(fù)載 多用于小電流負(fù)載 對(duì)負(fù)載電流適應(yīng)性較強(qiáng) 用于大電流負(fù)載時(shí)可不接電容 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 7 2 電容濾波電路 uo 0 iD 0 io iD io 工作原理 未接負(fù)載時(shí) S斷開(kāi) 整流橋?qū)充電 輸出電壓恒定 接入負(fù)載后 S閉合 電容通過(guò)負(fù)載RL放電 電壓下降 同時(shí)u2電壓上升 當(dāng)u2 uC時(shí) 整流橋?qū)?向電容充電 同時(shí)提供負(fù)載電流 隨著u2的下降 當(dāng)u2 uC時(shí) 整流橋截止 電容又開(kāi)始放電 D1D3導(dǎo)通 D2D4導(dǎo)通 uo 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 8 特點(diǎn) 整流二極管導(dǎo)通角 2 3IRL 負(fù)載平均電壓Uo升高 紋波減小 RLC越大 電容放電越緩慢 負(fù)載電壓中的紋波成分越小 脈動(dòng)系數(shù)越小 平均電壓越高 為得到平滑的輸出 一般取 T為電源周期 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 9 濾波效果與負(fù)載電流的關(guān)系 隨著負(fù)載電流Io的增加 輸出電壓Uo減小 脈動(dòng)系數(shù)S增加 RLC RLC大 RLC小 Uo與RLC的關(guān)系 Uo與Io的關(guān)系 若滿足 時(shí) S與Io的關(guān)系 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 10 6 2穩(wěn)壓電路 一 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 1 工作原理 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路 DZ為穩(wěn)壓管 R為限流電阻 若流過(guò)DZ的電流在穩(wěn)定電流范圍 IZmin IZmax 內(nèi) 可使Uo基本恒定 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 11 當(dāng)UI變化 負(fù)載不變時(shí) UI UO IZ IO IR UO UI IR 當(dāng)UI不變 負(fù)載變化時(shí) RL IZ I幾乎不變 UO基本不變 IO 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 12 2 電路參數(shù) 穩(wěn)壓電路指標(biāo) 輸出電壓與輸出電流 不可調(diào) 穩(wěn)壓系數(shù)與輸出電阻 交流等效電路 穩(wěn)壓系數(shù) rZ越小 穩(wěn)壓性能越好 R越大 對(duì)UI波動(dòng)的抑制越好 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 13 元件參數(shù)選擇 已知Uo 負(fù)載電流范圍 IRmin IRmax 電網(wǎng)電壓 u1 波動(dòng) 如 10 確定UI 經(jīng)驗(yàn)公式 選擇穩(wěn)壓管 查穩(wěn)壓管型號(hào)參數(shù)表 手冊(cè) 確定穩(wěn)壓管型號(hào) 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 14 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 15 選擇限流電阻R 當(dāng)u1最低 IR最大時(shí) IZ最小 可確定R的最大值 當(dāng)u1最高 IR最小時(shí) IZ最大 可確定R的最小值 則R的取值范圍是 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 輸出電壓固定且不可調(diào) 帶負(fù)載能力差 適用于負(fù)載變化不大 電壓穩(wěn)定性能不高的場(chǎng)合 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 16 二 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 1 工作原理 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源由取樣電路 基準(zhǔn)電壓電路 放大電路和調(diào)整電路四部分組成 另外 為使電路安全工作 通常還需設(shè)置保護(hù)電路 方框圖 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 17 各部分功能 調(diào)整電路 根據(jù)放大電路的輸出變化調(diào)節(jié)輸出電壓的值 基準(zhǔn)電路 為放大電路提供固定的參考電壓 基準(zhǔn)電壓 取樣電路 按比例將輸出電壓的一部分反饋到放大電路的輸入端 構(gòu)成負(fù)反饋 穩(wěn)定輸出電壓 放大電路 將取樣電路的反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大 并控制調(diào)整電路的狀態(tài) 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 18 原理電路 基準(zhǔn)電路 R DZ構(gòu)成穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路提供基準(zhǔn)電壓UZ 調(diào)整電路 放大電路 取樣電路 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 19 工作原理 若由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電阻的變化等原因使輸出電壓Uo升高 則穩(wěn)壓的過(guò)程為 Uo U UB Uo Ui UCE 平衡時(shí) UBE IB IC UCE IB IC 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 20 輸出電壓的可調(diào)范圍 電位器R2置于最上端時(shí) RP R2 輸出電壓最小 電位器R2置于最下端時(shí) RP 0 輸出電壓最大 2 電路參數(shù) 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 21 調(diào)整管的選擇 調(diào)整管提供負(fù)載電流 管壓降UCE UI Uo 管耗較大 為大功率管 選擇時(shí)主要考慮極限參數(shù) 集電極最大允許電流ICM c e間反向擊穿電壓U BR CEO 集電極最大允許耗散功率PCM 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 22 3 穩(wěn)壓電路的保護(hù)電路 保護(hù)電路 過(guò)流保護(hù) 短路保護(hù) 調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù) 芯片過(guò)熱保護(hù) 限流型過(guò)流保護(hù)電路 保護(hù)電路 保護(hù)電路由T2和Ro構(gòu)成 選擇合適的Ro 使輸出電流未超過(guò)額定值時(shí) IoRo 0 7V T2截止 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 23 當(dāng)輸出電流超過(guò)額定值時(shí) Ro兩端的電壓降大于T2發(fā)射結(jié)開(kāi)啟電壓 T2導(dǎo)通 T2集電極從T1基極電流分流 限制調(diào)整管的發(fā)射極電流 Io 限流型保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 但保護(hù)電路起作用后調(diào)整管仍有較大的工作電流 功耗較大 故不適用于大功率電路 輸出特性 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 24 截流型過(guò)流保護(hù)電路 輸出特性 Uo 則 未過(guò)流時(shí) T2截止 過(guò)流時(shí) T2導(dǎo)通 T1基極電流分流 使UA Uo下降 而Uo下降幅度大于UB下降的幅度 這進(jìn)一步使UBE2增大 從而分得更多的T1基極電流 這個(gè)正反饋過(guò)程將使輸出電流減小到較小數(shù)值 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 25 4 實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 變壓 整流 濾波 調(diào)整 截流保護(hù) 基準(zhǔn) 比較放大 取樣 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 26 三 集成穩(wěn)壓電路 三端穩(wěn)壓器 固定式穩(wěn)壓電路 可調(diào)式穩(wěn)壓電路 7800系列 輸出正電壓 如7805 指輸出電壓為5V 7900系列 輸出負(fù)電壓 如7905 指輸出電壓為 5V 117 217 317系列 輸出可調(diào)的正電壓 137 237 337系列 輸出可調(diào)的負(fù)電壓 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 27 W7805 UI Uo 1 3 2 CI 0 1 1 F Co 1 F 10V 5V 7800系列 1 2 3 1端 輸入端2端 公共端3端 輸出端 典型應(yīng)用電路 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 28 W7905 UI Uo 2 3 1 CI 0 1 1 F Co 1 F 10V 5V 典型應(yīng)用電路 7900系列 1 2 3 1端 公共端2端 輸入端3端 輸出端 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 29 實(shí)用雙輸出穩(wěn)壓電源 2020 2 12 SchoolofPhysics PekingUniversity 第六章No 30 輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源 R R RW RW