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第十章 直流电源

第十章 直流电源. 掌握内容： 整流、滤波电路的计算 理解内容： 稳压电源的质量指标 了解内容： 直流稳压电源的组成；集成稳压电路的结构、 工作原理 重 点： 整流、滤波电路的计算，稳压原理及输出电压 计算，集成稳压器的应用 难 点： 集成稳压电路的工作原理 本章学时： 6. 第十章 直流电源. 主要内容：. §10-1 ．小功率整流滤波电路 §10-2 ．串联反馈式稳压电路. 图 10-1. §10-1 ．小功率整流滤波电路.

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第十章 直流电源

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  1. 第十章 直流电源 掌握内容：整流、滤波电路的计算 理解内容：稳压电源的质量指标 了解内容：直流稳压电源的组成；集成稳压电路的结构、 工作原理 重 点：整流、滤波电路的计算，稳压原理及输出电压 计算，集成稳压器的应用 难 点：集成稳压电路的工作原理 本章学时：6

  2. 第十章 直流电源 主要内容： §10-1．小功率整流滤波电路 §10-2．串联反馈式稳压电路

  3. 图10-1 §10-1．小功率整流滤波电路 一、直流电源的任务 直流电源的任务是将有效值通常为220V，50Hz的交流电压转换成幅值稳定的直流电压，同时能提供一定的直流电流。 二、直流电源的组成

  4. u u u u u O O O O O t t t t t §10-1．小功率整流滤波电路 三、各部分的作用 变压器：将交流电压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。 滤波器：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时，使直流输出电压稳定。

  5. §10-1．小功率整流滤波电路 四、单相整流电路 整流电路的主要参数: 1．输出电压平均值U0（AV） 定义：整流电路输出电压瞬时值uo在一个周期内的平均值，即 它是反映转换关系的参数。 2． 脉动系数S 定义：输出电压基波的最大值Uo1m与其平均值U0（AV） 之比。即 它是反映脉动大小的参数。 3． 整流管平均整流电流ID（AV） 指流过整流二极管的平均电流，它是选择整流管的重要参数。 4．整流管最大反向峰值电压URmax。 指整流管处于反向时两端电压的最大值。

  6. u2 t O  2 3 + uD– Ｖ uO + uｏ – iD ~ 220 V u2 RL t O  2 3 iD= iO t O  2 3 uD O t  2 3 §10-1．小功率整流滤波电路 （一）、半波整流

  7. V1 V4 io + uo  u2 u1 RL V3 V2 V1 V4 u2 u1 RL V3 V2 §10-1．小功率整流滤波电路 （二）、桥式整流 1. 工作原理 输入负半周 输入正半周 + uo 

  8. §10-1．小功率整流滤波电路 u2 2. 波形 t O  2 3 uO t O  3 2 iD= iO Im t O  2 3 uD 2  3 t O

  9. u2 t o  2 3 uO t o  3 2 iD = iO Im t o  2 3 uD 2  3 t o §10-1．小功率整流滤波电路 3. 参数估算 1) 整流输出电压平均值 2) 二极管平均电流 3) 二极管最大反向压

  10. io + u2  + uo  ~ RL ~ ~ §10-1．小功率整流滤波电路 4. 简化画法 5. 整流桥 把四只二极管封装 在一起称为整流桥

  11. C io V4 V1 + uo= uc  + u   RL V3 V2 §10-1．小功率整流滤波电路 五、滤波电路 （一）、电容滤波 1. 电路和工作原理

  12. C io V4 V1 + uo= uc  + u   RL V3 V2 §10-1．小功率整流滤波电路 电容 充电 电容 放电 V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL放电； 滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。

  13. uO O  2 t §10-1．小功率整流滤波电路 RL =  2. 波形及输出电压 当 RL =  时： 当 RL为有限值时： 通常取 RC 越大 UO越大 UO = 1.2U2 为获得良好滤波效果，一般取： (T为输入交流电压的周期)

  14. 例1、单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 Hz，负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压 UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。 [解] 1. 选二极管 电流平均值： 承受最高反压：

  15. 选二极管应满足： IF  (2  3)ID 可选：2CZ55C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥 2. 选滤波电容 可选：1 000 F，耐压 50 V 的电解电容。

  16. L + u2  RL ~ §10-1．小功率整流滤波电路 （二）、其他形式滤波 1. 电感滤波 整流后的输出电压： 直流分量被电感 L短路 交流分量主要降在 L 上 电感越大，滤波效果越好

  17. L + u2  RL ~ C2 C1 §10-1．小功率整流滤波电路 2.  型滤波 负载电流小时 C1、C2对交流容抗小 L对交流感抗很大

  18. §10-2．串联反馈式稳压电路 10.2.1 稳压电路的主要指标 10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 10.2.3 三端固定集成稳压器 10.2.4 三端可调输出集成稳压器

  19. §10.2.1 稳压电路的主要指标 稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。 主要指标： 1.稳压系数 反映电网电压波动对稳压性能的影响 2.输出电阻 反映负载对稳压性能的影响

  20. 调整管 +UCE  取 样 电 路 比较放大电路 + UI  V1 + UI  Uo 基准电压 8 RL § 10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 并联型稳压电路 —调整管与负载并联 串联型稳压电路 —调整管与负载串联 一、结构和稳压原理    UF   UZ

  21. R1 + UI  + Uo  R1 RL UF RP R2 UZ R2 8 § 10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 稳压的实质： UCE的自动调节使输出电压恒定 二、输出电压的调节范围

  22. §10.2.2 串联型稳压电路的工作原理

  23. §10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 三、稳压管稳压电路 利用稳压管来稳定电压。 工作原理 （a）针对交流电源电压的波动引起电压不稳定的情况： 当交流电源电压增加而使整流输出电压ＵI随着增加时，负载电压也要增加。即为稳压管两端的反向电压。当负载电压稍有增加时，稳压管的电流Ｉz就显著增加，电阻Ｒ上的压降增加，从而使负载电压保持近似不变。 (b)针对负载电流变化引起电压不稳定的情况： 当负载电流增大时，电阻Ｒ上的压降增大，负载电压因而下降。只要下降一点，稳压管电流就显著减小，通过电阻Ｒ的电流和压降保持近似不变，因此负载电压Ｕo也就近似稳定不变。

  24. §10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 问题：R的选择？

  25. §10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 性能指标

  26. §10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 四、串联型稳压电路 1.基本调整管稳压电路 稳压管稳压电路存在问题： 1）.负载电流的变化范围小 2）.输出电压不可调 特点：扩大负载电流的变化范围

  27. §10.2.2 串联型稳压电路的工作原理 2.具有放大环节的串联型稳压电路 深度电压负反馈稳定输出电压 特点：输出电压可调

  28. §10.2.3 三端固定集成稳压器 一、78、79 系列的型号命名 CW7800系列(正电源) CW7900 系列(负电源) 5 V/ 6 V/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V 输出电压 78L×× / 79L ×× —输出电流 100 mA 输出电流 78M×× / 9M×× —输出电流 500 mA 78 ×× / 79 ×× —输出电流 1.5 A

  29. §10.2.3 三端固定集成稳压器 例如： CW7805 输出5 V，最大电流1.5 A CW78M05输出5 V，最大电流0.5 A CW78L05 输出5 V，最大电流0.1 A

  30. _ _ CW7900 3 2 1 + + CW7800 1 2 3 CW7905 1 2 3 §10.2.3 三端固定集成稳压器 封装 塑料封装 金属封装 CW7805 1 2 3 UI UO GND UO UI GND 符号

  31. §10.2.3 三端固定集成稳压器 二、CW7800 的内部结构和基本应用电路 调整电路 内部 结构 + UI  + UO  保护 电路 取 样 电 路 启 动 电 路 基 准 电 压 比较 放大

  32. W7812 1 2 + + 3 Uo = 12V 改善负载的瞬态响应，消除高频噪声 Ui C1 RL 抵消输入 长接线的 电感效应， 防止自激 C2 C3 0.33 F 0.1 F 100 F §10.2.3 三端固定集成稳压器 基本应 用电路 防止输入端短路时 C3 反向放电损坏稳压器

  33. 1 2 W78 + UO + UI + U  I1 3 IQ R1 Ci C2 I2 R2 §10.2.3 三端固定集成稳压器 提高输出电压电路 静态电流 5  8 mA 要求 输出电压 UO > U

  34. §10.2.3 三端固定集成稳压器 + UI  + UO  W78 输出电压可 调稳压电路 + U  R3 C1 R4 (虚短) 8 R1 C2 R2 可产生小于 U的输出电压 UO

  35. + + + + §10.2.3 三端固定集成稳压器 输出正、负 电压的电路 1 000 F 1 2 W7815 +15 V 3 220 F 0.1 F 0.33 F ~24V 0.33 F 0.1 F ~220V 220 F ~24V 1 15 V W7915 2 3 1 000 F

  36. §10.2.3 三端固定集成稳压器 恒流源电路 1 2 W7805 + UO  + UI = 10V  R 3 IQ 0.33 F 0.1 F 10  RL IO

  37. §10.2.4 三端可调输出集成稳压器 一、典型产品型号命名 CW117/217/317系列(正电源) CW137/237/337系列(负电源) 工作温度 CW117(137)—-55  150C CW217(237)—-25  150C CW317(337)—0  125C

  38. §10.2.4 三端可调输出集成稳压器 1.25 V 基准电压 L 型 —输出电流 100 mA 输出电流 M 型 —输出电流 500 mA

  39. 2 3 调整电路 UI CW117 UO 保护电路 1 2 3 启 动 电 路 偏置电路 误差放大 IREF 1 UO ADJ UI 基准电路 ADJ CW137 1 2 3 UO ADJ UI §10.2.4 三端可调输出集成稳压器 二、CW117 内部结构和基本应用电路 内 部 结 构  50 A 外 形 引 脚

  40. V1 IQ IO 2 3 CW317 R1 + + I 1 C3 V2 C4 Ui Uo C1 I REF R2 C2 10 F 0.1 F 0.1 F 33 F §10.2.4 三端可调输出集成稳压器 基本应用电路 V1防止输入端短路时 C4反向放电损坏稳压器 V2防止输出端短路时C2通 过调整端放电损坏稳压器 UREF = 1.25 V 120  I REF 50 A 使 UREF很稳定 2.2 k

  41. §10.2.4 三端可调输出集成稳压器 静态电流 IQ(约10 mA)从输出端流出，RL开路时流过 R1 R1 =UREF/IQ = 125  R2 =0  2.2 k 时， UO =1.25  24 V

  42. Ui + + Uo 2 CW317 3 + C1 +32 V C3 R1 C2 1 0.33 F 120  1 F 10 F R2 3 k –10 V R3 A 680  V §10.2.4 三端可调输出集成稳压器 0  30 V 连续可调电路 UA = – 1.25 V 当 R2 = 0 时，UO= 0 V

  43. 作业：P471 10.1.4 P472 10.2.1

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