第十章集成直流穩壓電源10.1單相整流濾波電路10.4

開關型穩壓電路10.3

串聯型穩壓電路10.2

穩壓管穩壓電路引言小功率直流穩壓電源的組成功能：把交流電壓變成穩定的大小合適的直流電壓u4uou3u2u1交流電源負載穩壓濾波整流變壓整流電路的作用:

將交流電壓轉變為脈動的直流電壓

常見的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等分析時可把二極管當作理想元件處理：

二極管的正向導通電阻為零，反向電阻為無窮大整流原理：

利用二極管的單向導電性uDO一、單相整流電路（2）工作原理u正半周，Va>Vb，二極管D導通；（3）工作波形

u負半周，Va<Vb，二極管D截止。（1）電路結構

–++–aTrDuoubRLioutOuoOu=1、半波整流10.1單相整流濾波電路（4）參數計算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I2、單相全波整流電路（2）工作原理

u正半周，Va>Vb，二極管D2截止，D1導通。u

負半周，Va<Vb，二極管D1截止，D2導通。（3）工作波形（1）電路結構uotu–++–aTrD1uoubRLioD2u+–（4）參數計算1)整流電壓平均值Uo2)整流電流平均值Io3)流過每管電流平均值ID4)每管承受的最高反向電壓UDRM5)變壓器副邊電流有效值I3、單相橋式整流電路（2）工作原理

u正半周，Va>Vb，二極管D2、D4截止，D1、D3導通。u

負半周，Va<Vb，二極管D1、D3截止，D2、D4導通。（3）工作波形uD2uD4（1）電路結構uouDttRLuiouo1234ab+

–+

–uuD1uD3（4）參數計算1)整流電壓平均值Uo2)整流電流平均值Io3)流過每管電流平均值ID4)每管承受的最高反向電壓UDRM5)變壓器副邊電流有效值ILLRURUI9.0oo==（5）簡化畫法+uoRLio~+u2（6）整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~例：試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2

或D4

斷開時負載電壓的波形。如果D2

或D4接反，后果如何？uo+_~u+_RLD2D4

D1D3解：當D2或D4斷開后電路為單相半波整流電路。正半周時，D1和D3導通，負載中有電流過，負載電壓uo=u；負半周時，D1和D3截止，負載中無電流通過，負載兩端無電壓，uo=0。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

如果D2或D4接反則正半周時，二極管D1、D4或D2、D3導通，電流經D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。uo+_~u+_RLD2D4

D1

D3二、濾波電路

交流電壓經整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成份又有交流成份。

濾波原理：濾波電路利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的。方法：將電容與負載RL并聯(或將電感與負載RL串聯)。io

+

uo=uc

RLD1D4D3D2+u1、電容濾波（1）電路和工作原理Cio

+

uo=ucRLD1D4D3D2+uD導通時給C充電；濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電CD截止時C向RL放電；（2）波形及輸出電壓當RL=時：OtuO2當RL

為有限值時：通常取RLC越大UO越大RL=UO=1.2Uio

+

uo=ucRLD1D4D3D2+uC（3）電容濾波電路的特點(T—電源電壓的周期)1)輸出電壓的脈動程度與平均值Uo與放電時間常數RLC有關。

RLC

越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo越大，波形越平滑。近似估算取：

Uo

=1.2U(

橋式、全波）

Uo

=1.0U

（半波）為了得到比較平直的輸出電壓當負載RL開路時，UO

2)外特性曲線有電容濾波1.4U無電容濾波0.45U

UooIO結論

采用電容濾波時，輸出電壓受負載變化影響較大，即帶負載能力較差。因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負載電流較小且負載變化較小的場合。3)流過二極管的瞬時電流很大

RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二極管導通時間越短iD

的峰值電流越大。iDtuotOO2、其他形式濾波（1）電感濾波RLL~+u2整流后的輸出電壓：直流分量被電感L

短路交流分量主要降在L上電感越大，濾波效果越好（2）電感電容濾波器1）.電路結構L

uRLuo++––~+C2）.濾波原理對直流分量:XL=0，L相當于短路,電壓大部分降在RL上。對諧波分量:f越高,XL越大,電壓大部分降在L上。因此,在負載上得到比較平滑的直流電壓。當流過電感的電流發生變化時，線圈中產生自感電勢阻礙電流的變化,使負載電流和電壓的脈動減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動較小的場合，用于高頻時更為合適。（3）形濾波器形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。L

uRLuo++––~+C2+C1形RC濾波器R

uRLuo++––~+C2+C1

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負載電流較小而又要求輸出電壓脈動很小的場合。10.2穩壓管穩壓電路

穩壓電路（穩壓器）是為電路或負載提供穩定的輸出電壓的一種電子設備。

穩壓電路的輸出電壓大小基本上與電網電壓、負載及環境溫度的變化無關。理想的穩壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實際上，它是內阻很小的電壓源。其內阻越小，穩壓性能越好。

穩壓電路是整個電子系統的一個組成部分，也可以是一個獨立的電子部件。2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR設UI一定，負載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZ+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流調壓穩壓電路1.電路2.工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUIUZ設負載RL一定，UI變化UO

基本不變IRRIZIR1.電路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz[例]在圖示電路中，已知，RL＝100Ω,R=120Ω,穩壓管的UZ＝6V，IZmax＝80mA。試求：（1）當開關S斷開時，整流輸出電壓Ui的平均值；（2）當開關閉合時，Ui的平均值；（3）當開關閉合時，輸出電壓Uo的平均值，并計算穩壓管中流過的電流IZ。+–UiDZ

u2RLU0++––~CSRUiTR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1一、串聯型穩壓電路的工作原理1.電路結構串聯型穩壓電路由基準電壓、比較放大、取樣電路和調整元件四部分組成。調整元件比較放大基準電壓取樣電路10.3串聯型穩壓電路當由于電源電壓或負載電阻的變化使輸出電壓UO升高時，有如下穩壓過程：2.穩壓過程由電路圖可知UOUfUBUOICUCE由于引入的是串聯電壓負反饋，故稱串聯型穩壓電路。UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R13.輸出電壓及調節范圍

輸出電壓UITR2UZRLUO+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1二、三端固定集成穩壓電源單片集成穩壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價格低廉等優點。最簡單的集成穩壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩壓器。1.

分類XX兩位數字為輸出電壓值三端穩壓器輸出固定電壓輸出可調電壓輸出正電壓78XX輸出負電壓79XX（1.25~37V連續可調）5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V輸出電流78L

××/79L

××—

輸出電流100mA78M××/9M××—

輸出電流500mA78××/79××—

輸出電流1.5A輸出電壓例如：CW7805

輸出

5V，最大電流

1.5ACW78M05

輸出

5V，最大電流

0.5ACW78L05

輸出

5V，最大電流

0.1A封裝符號CW7800CW7900塑料封裝金屬封裝基本應用電路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL防止輸入端短路時C3反向放電損壞穩壓器抵消輸入長接線的電感效應，防止自激改善負載的瞬態響應，消除高頻噪聲提高輸出電壓電路W78132

Ci

C2+UO+UI

+UR1R2I