《直流穩(wěn)壓電源》PPT課件.ppt
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第10章直流穩(wěn)壓電源,1小功率整流濾波電路,2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,3集成穩(wěn)壓電路,1小功率整流濾波電路,直流穩(wěn)壓電源的作用及組成,將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓,為放大電路提供直流工作電源。,變壓器,整流,濾波,穩(wěn)壓,引起電壓不穩(wěn)定的原因,1、交流電網(wǎng)電壓的波動;2、負(fù)載的變化(由于整流濾波電路存在內(nèi)阻);3、溫度的影響;,一、整流電路的分類,二、單相半波整流電路,設(shè)變壓器輸出電壓:u2=U2sint,則輸出電壓:,2、電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,元件少。缺點(diǎn):輸出波形變動大,利用率低。,1、工作原理,3、電路分析,(1)輸出直流電壓:,(2)負(fù)載平均電流,(3)二極管所承受的最大反向電壓,(4)整流管平均整流電流=負(fù)載平均電流,4、整流輸出電壓的脈動系數(shù),二、單相半波整流電路,三、單相橋式整流電路,u2正半周時:,D1、D3導(dǎo)通,D2、D4截止,u2負(fù)半周時:,D2、D4導(dǎo)通,D1、D3截止,設(shè)變壓器輸出電壓:u2=U2sint,1、輸出直流電壓:,2、負(fù)載平均電流,3、二極管所承受的最大反向電壓,4、整流管平均整流電流=IL/2,5、整流輸出電壓的脈動系數(shù),四、濾波電路,2、幾種濾波電路,(a)電容濾波電路,(b)電感電容濾波電路(倒L型),(c)型濾波電路,濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):電容與負(fù)載RL并聯(lián),或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。,1、濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同,實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路,對交流阻抗小,所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對直流阻抗小,對交流阻抗大,因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后,既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量,改變了交直流成分的比例,減小了電路的脈動系數(shù),改善了直流電壓的質(zhì)量。,3、電容濾波電路,(1)空載時的情況,(2)接負(fù)載的情況,二極管的導(dǎo)通角qIB2,這樣,當(dāng)IB2變化時取樣比n才能基本不變。,但R1、R2不能過小,過小的分壓電路,將浪費(fèi)過多的電流,通常選擇I1(510)IB2。,(5)電路的不足,Iz隨Uo而波動,使UZ不穩(wěn)定;T2的發(fā)射極電流也會影響UZ。當(dāng)溫度變化時,由T2組成的放大環(huán)節(jié)將產(chǎn)生零點(diǎn)漂移,使Uo穩(wěn)定度變差。當(dāng)負(fù)載電流變化較大時,則要求調(diào)整管的基極電流也有較大的變化范圍,這部分電流要由放大管的集電極來提供,一般三極管不易達(dá)到這樣的要求。輸出電壓固定,不能調(diào)節(jié)。T2的C極電阻RC接至電路的不穩(wěn)定的輸入端,UI的變化,通過RC加到T1的b極而被放大。,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,2、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,(1)改變?nèi)颖纫哉{(diào)節(jié)輸出電壓的范圍,或,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,向下調(diào)節(jié)Rw的滑動端:RwUBE2IC2UCEUB1IB1UCE1Uo反之,Rw的滑動端往上調(diào),Uo愈低。,假設(shè):UBE2=0.7V,UZ=5.3V,R1=R2=200,要使Rw滑到最下端時,Uo=15V,Rw應(yīng)為多少?,RW=0,100W,UB2=UZ+UBE2=6V,此時當(dāng)Rw滑到最上端時,Uo為多少?,RW=RW,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,(2)調(diào)整管采用復(fù)合管,降低了驅(qū)動電流,例如:Io=1A,b1=30,b2=50,則b1b2=1500,這時調(diào)整管的基極電流只需,T3,若兩只管子組成的復(fù)合管還不能滿足要求,可用三只或四只管子組成復(fù)合管,但此時會產(chǎn)生穿透電流過大的問題。T1通常選用大功率管,為了充分利用管子,一般都加有散熱片。,兩只電阻起平衡作用,在一個大功率管不能負(fù)擔(dān)輸出電流時,可采用兩管或多管并聯(lián)運(yùn)用。,比較放大級采用差動放大器采用輔助電源(比較放大部分的電源)用恒流源負(fù)載代替集電極電阻以提高增益,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,(3)其它措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,比較放大級采用運(yùn)算放大器,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,輸入電壓波動,負(fù)載電流變化,所以輸出電壓,根據(jù)虛短和虛斷有,(3)其它措施,Uo,UoUF,UB1,IBUce,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護(hù)電路,串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小,如果輸出端短路,則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上,使調(diào)整管的功耗大大增加,調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞,為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)。過載也會造成損壞。,保護(hù)的方法,反饋保護(hù)型,溫度保護(hù)型利用集成電路制造工藝,在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時,啟動保護(hù)電路工作,工作原理與反饋保護(hù)型相同。,截(減)流型當(dāng)發(fā)生短路時,通過保護(hù)電路使調(diào)整管截止,從而限制了短路電流,使之接近為零。,限流型當(dāng)發(fā)生短路時,通過電路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?,輸出電流得以限制?三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護(hù)電路,1、限流型保護(hù)電路,(1)結(jié)構(gòu),檢測電阻,限流保護(hù)管,(2)工作原理,Io較小T不工作保護(hù)電路不起作用;,Io較大T導(dǎo)通保護(hù)電路分流T1的一部分基極電流Io幾乎不變;,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護(hù)電路,2、截(減)流型保護(hù)電路,(1)要求:一旦保護(hù)電路起作用,將使輸出電流和電壓減小。(2)基本電路,(3)工作原理R7,DZ,R3,R4給T0的基極提供一個固定電位,發(fā)射極電位決定于R5,R6UBE0=(UR0+UR4)-UR6,Io較小UBE0UZ1電流流過T1、DZ1、T2、DZ2T3導(dǎo)通T4、T5導(dǎo)通DZ2正常工作,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器(正電壓78、負(fù)電壓79),C15p,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,UI,DZ2,T5,T4,T3,R4,410,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,UO,2,1,常溫UR30.4VT13、T14截止保護(hù)電路不工作溫度UZ2UR3T14導(dǎo)通T13導(dǎo)通UCE13IB10IC11,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器(正電壓78、負(fù)電壓79),C15p,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,UI,DZ2,T5,T4,T3,R4,410,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,UO,2,1,電路正常UR11很小T12截止保護(hù)電路不工作Io很大UR11T12導(dǎo)通IC12IB10IC11,另一方面DZ3或DZ4退出導(dǎo)通UDZ3,DZ4,R14,R15UCE11T11的耗散功率,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器(正電壓78、負(fù)電壓79),R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,UI,DZ2,T5,T4,T3,R4,410,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,UO,2,1,C1頻率補(bǔ)償,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器(正電壓78、負(fù)電壓79),2.可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器(正電壓LM117、負(fù)電壓LM137)LM117/LM137是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正、負(fù)穩(wěn)壓器集成電路。它的使用非常簡單,僅需通過兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。,輸出電壓,一、集成穩(wěn)壓電路,工作原理:電壓串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,Idaj=50mAIo2,UR1,UP,UAO,Io1,第十章結(jié)束,一、穩(wěn)壓電路的質(zhì)量指標(biāo),2、穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo),(1)輸入調(diào)整系數(shù),反映了電網(wǎng)電壓波動的影響。,電壓調(diào)整率。,穩(wěn)壓系數(shù)。,(3)溫度系數(shù):電網(wǎng)電壓和負(fù)載都不變時,由于溫度變化而引起的輸出電壓的漂移。,(2)輸出電阻,反映了負(fù)載變化的影響。,有時用電流調(diào)整率表示:當(dāng)Io從0變到最大時,輸出電壓的相對變化量,即:,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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