第11章直流電源11.1概述11.2

整流電路小結11.3濾波電路11.4穩壓電路11.5三端穩壓電路11.6開關穩壓電路11.1概述濾波整流穩壓變壓交流電源負載組成框圖OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動電壓合適的交流電壓濾波穩壓11.2整流電路11.2.1基本概念11.2.2單相半波整流電路11.2.3單相橋式整流電路11.2.4倍壓整流電路11.2.1基本概念

整流電路的任務是利用二極管的單向導電性把正、負交變的電壓變成單方向脈動的直流電壓。

整流電路有單相整流，屬于小功率整流（通常指由單相交流電源供電，功率在一千瓦以內），其中包括半波整流、全波整流、橋式整流、倍壓整流等。另外還有三相整流（屬于大功率整流）及多相整流（屬于大功率整流）。11.2.2單相半波整流電路1、電路原理tO23u2tO23uOtO23iD=iOtO23uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–2、主要參數1）、輸出電壓平均值2）、輸出電流平均值3）、脈動系數3、二極管極限參數選擇1）、最大整流平均電流2）、最高反向工作電壓tO23uD【例11-1】

在單向半波整流電路中，已知變壓器副邊電壓有效值=30V，負載電阻=100，試問:1、負載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少?2、電網電壓波動范圍是±10%，二極管承受的最大反向電壓和流過的最大電流平均值各為多少?解：1、負載電阻上電壓平均值≈0.45=0.45×30V=13.5V流過負載電阻的電流平均值2、二極管承受的最大反向電壓二極管流過的最大平均電流V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u1、單相橋式整流電路輸入正半周1.工作原理輸入負半周+uo動畫演示

波形tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO2.參數估算1)

整流輸出電壓平均值totototo2323Im2233uOu2uDiD=iO2)

整流輸出電流平均值3)

脈動系數1）最大整流平均電流2)

最高反向工作電壓3.二極管極限參數選擇totototo2323Im2233uOu2uDiD=iO4.簡化畫法+uoRLio~+u25.整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~【例11-3】

某電子裝置要求電壓值為15V的直流電源，已知負載電阻等于100，試問：1、如果選用單相橋式整流電路，則變壓器副邊電壓應為多大？整流二極管的正向平均電流最大反向峰值電壓等于多少？輸出電壓的脈動系數S等于多少？2、如果改用單相半波整流電路，則，，和S各是多少？解：1、由電路條件可知：根據給定條件，可得輸出直流電流為：由公式可得

此時脈動系數為：2、如改用單相半波整流電路，則

利用橋式整流電路實現正、負電源

三相整流電路及其波形

、倍壓整流電路1．二倍壓整流電路2．多倍壓整流電路11.3濾波電路11.3.1電容濾波11.3.2其他濾波電路io+

uo=ucRLV1V4V3V2+u11.3.1電容濾波電路1.電路和工作原理Cio+

uo=ucRLV1V4V3V2+uV導通時給C充電，V截止時C向RL

放電；濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電C2.波形及主要參數當RL=時：OtuO2當RL

為有限值時：通常取RC越大UO

越大RL=為獲得良好濾波效果，一般取：(T

為輸入交流電壓的周期)UO=1.2U2（1）輸出電壓平均值

（2）整流二極管的導通角加濾波電容后，只有當電容充電時，二極管才導通，因此，每只二極管的導通角都小于180o。而且，RC的值愈大，濾波效果愈好，導通角將愈小。二極管的導通角θ<π，流過二極管的瞬時電流大，故常串入一個限流電阻(1/25)RL。（3）脈動系數

（4）電容濾波電路的輸出特性和濾波特性(a)輸出特性

（b）濾波特性

【例11-5】

一個全波整流、電容濾波電路中U2=10V，C=1000uF，當RL=20歐時，試求UO(AV)和S的值，設整流管的壓降和整流內阻可忽略。解：【例11-6】

在圖11-10（a）所示電路中，要求輸出電壓平均值負載電流平均值。試問：

(1)濾波電容的大小；

(2)考慮到電網電壓的波動范圍為±10﹪，濾波電容的耐壓值。解：(1)根據可知，C的取值滿足的條件。

電容的容量為(2)變壓器副邊電壓有效值為電容的耐壓值為實際可選取容量為300uF、耐壓為25V的電容作本電路的濾波電容。

[例11-7]

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負載電阻RL=40，要求直流輸出電壓

UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。[解]1.選二極管電流平均值：承受最高反壓：選二極管應滿足：IF(23)

ID可選：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或

1A、100V

整流橋2.選濾波電容可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。11.3.2其他濾波器電路1.電感濾波電路2.型濾波電路3.RC有源濾波電路

4.LC濾波器5.LC-П型濾波電路11.4穩壓電路11.4.1穩壓電路的性能參數穩壓管穩壓電路11.4.3串聯型穩壓電路11.4.1穩壓電路的性能參數1.穩壓系數2.輸出電阻3.電壓調整率

4.電流調整率

5.溫度系數

6.紋波電壓及紋波抑制比

穩壓管穩壓電路1.穩壓管穩壓電路的組成及原理2.穩壓管穩壓電路的性能指標(1)穩壓系數(2)內阻（）3．電路參數的選擇（1）穩壓電路輸入電壓的選擇UI=(2~3)UO（2）穩壓管的選擇（3）限流電阻及其選擇

取中間值解：（1）由已知條件知可得

可取電阻R=200Ω（2）再由給定條件可求得則輸出電阻為估算穩壓系數時，取，則11.4.3串聯型穩壓電路1.串聯型穩壓電路的基本構成2.工作原理穩壓的實質：

UCE

的自動調節使輸出電壓恒定3.輸出電壓的調節范圍當電位器R2的滑動端在最上端時當電位器R2的滑動端在最下端時4.調整管的選擇(1)集電極最大允許電流ICM

(2)集電極與發射極之間的最大允許反向電壓U(BR)CEO

(3)集電極最大允許耗散功率PCM【例11-8】在圖11-24所示電路中，要求輸出電壓UO=10~15V,負載電流IL=0~100mA。已選定基準電壓的穩壓管參數為UZ=7V，IZ=5~33mA。（1）假設采樣電阻的阻值選定為2KΩ，則R1，R2，R3三個電阻分別為多大？（2）估算電源變壓器副邊電壓的有效值U2.

（3）估算基準穩壓管的限流電阻R的阻值。（4）給出選擇調整管的參數。解：（1）由公式可知

取由于取(電位器)。取（2）穩壓電路的直流輸入電壓應為取,則變壓器副邊電壓的有效值為（3）基準穩壓管的限流電流應為故取(4)調整管的技術指標應為

5.保護電路（1）過流保護電路（a）電路圖

（b）外特性

截流型保護電路

限流型保護電路

（2）調整管的安全工作區保護電路（3）芯片過熱保護電路

11.5三端穩壓電路11.5.2可調式三端穩壓器11.5.1固定式三端穩壓器CW7800系列(正電源)CW7900系列(負電源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V一、78、79系列的型號命名輸出電流78L××/79L××—輸出電流100mA78M××/9M××—輸出電流500mA78××/79××—輸出電流1.5A輸出電壓11.5.1固定式三端穩壓器例如：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CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號CW7800++213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝二、CW7805的內部結構和基本應用電路內部結構+UI取樣電路調整電路保護電路基準電壓比較放大啟動電路+UOW7805集成穩壓器電路原理圖

（1）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（2）輸出正、負電壓的電路~24V~24V~220VW7815W79151323211000F220F0.33F0.33F0.1F+15V15V++++1000F0.1F220F（3）提高輸出電壓電路W78132CiC2+UO+UI+UR1R2IQI1I2靜態電流58mA要求輸出電壓UO>U

（4）輸出電壓可調穩壓電路W78C1C2+UI+U+UOR1R2R3R48(虛短)可產生小于U

的輸出電壓UO（5）恒流源電路12+UI=10VW78053+UORRLIQIO0.1F0.33F10一、典型產品型號命名CW117/217/317系列(正電源)CW137/237/337系列(負電源)工作溫度CW117(137)—-55150CCW217(237)—-25150CCW317(337)—

0

125C11.5.2可調式三端穩壓器基準電壓1.25V輸出電流L型—輸出電流100mAM型—輸出電流500mA二、CW117內部結構和基本應用電路內部結構調整電路基準電路誤差放大啟動電路偏置電路保護電路IREFUIUOADJ123外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ50A基本應用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FV1V2V1

防止輸入端短路時C4

反向放電損壞穩壓器V2

防止輸出端短路時C2

通過調整端放電損壞穩壓器UREF=1.25V使UREF

很穩定120IREF

50A2.2kR1=

UREF/

IQ=125靜態電流IQ(約10mA)從輸出端流出，

RL

開路時流過R1R2=

02.2k時，UO=

1.2524V030V連續可調電路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V當R2=0時，UO=0V11.6開關穩壓電路

引言11.6.1串聯開關型穩壓電路11.6.2并聯開關型穩壓電路引言線性穩壓電路的缺點：調整管管耗大電源效率低(40%60%)改進思路：使調整管截止(電流小)

飽和(管壓降小)開關穩壓電路的優點：效率高(80%90%)體積小、重量輕穩壓范圍寬開關穩壓電路的缺點：電路復雜對電網要求不高對電子設備干擾較大輸出電壓含較大紋波調整管取樣電路開關調整管控制組成框圖濾波+UI+UoRLV18A8C基準電壓三角波發生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定的三角波誤差放大續流11.6.1串聯開關型穩壓電路工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調制式(PWM)+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比+UI+UoRLV18A8C基準電壓三角波發生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO穩壓原理UIUOuFuA占空比UOD=50%當uF=UREF，uA=0，UO

為預定標稱值+UI+UoRLV1R1R2LC+UREFuFuB控制電路V2+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高電平iO低電平uBtofftonT

截止截止iL11.6.2并聯開關型穩壓電路單片脈寬調制式(外接開關功率管)補充資料集成開關穩壓器及其應用類型單片集成開關穩壓器CW1524CW4960/4962一、CW1524/2524/3524(區別在于溫度范圍)組成：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調制器、振蕩器、觸發器、2只輸出功率管、過熱保護最大輸入電壓：40V最高工作頻率：100kHz每路輸出電流：100mA內部基準電壓：5V(承受50mA電流)取樣電壓基準電壓輸出方波定時電容定時電阻關閉,控制脈寬接擴流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補償CW1524系列引腳排列防止寄生振蕩外接復合管擴流產生振蕩12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取樣電阻(1

A)二、CW4960/4962組成：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調制器開關功率管(內接)、軟啟動電路、過流限制、過熱保護功能：慢起動、過流保護、過熱保護占空比可調(0

100%)最大輸入電壓：50

V輸出電壓：5.1