第11章直流电源精.ppt

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1、第11章直流电源第1页，本讲稿共87页11.1概述概述滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交交流流电电源源负负载载组成框图组成框图第2页，本讲稿共87页OtuOtuOtuOtuOtu220 V单向单向脉动电压脉动电压合适的合适的交流电压交流电压滤滤 波波稳稳 压压第3页，本讲稿共87页11.2整流电路整流电路 11.2.1 基本概念基本概念 11.2.2 单相半波整流电路单相半波整流电路11.2.3 单相桥式整流电路单相桥式整流电路11.2.4 倍压整流电路倍压整流电路第4页，本讲稿共87页 11.2.1 基本概念基本概念 整流电路的任务是利用二极管的单向导整流电路的任务是利用二极管的单向导电性把

2、正、负交变的电压变成单方向脉动的电性把正、负交变的电压变成单方向脉动的直流电压。直流电压。整流电路有整流电路有单相整流单相整流，属于小功率整流（通常指由单相，属于小功率整流（通常指由单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括半波整流、半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流全波整流、桥式整流、倍压整流等。另外还有等。另外还有三相整流三相整流（属于大功率整流）及多相整流（属于大功率整流）。（属于大功率整流）及多相整流（属于大功率整流）。第5页，本讲稿共87页11.2.2 单相半波整流电路单相半波整流电路1、电路原理、电路原理 tO 2 3 u2 tO

3、2 3 uO tO 2 3 iD=iO tO 2 3 uDRL220 V+uu2iD+uD第6页，本讲稿共87页2、主要参数、主要参数1）、输出电压平均值）、输出电压平均值2）、输出电流平均值）、输出电流平均值3）、脉动系数）、脉动系数第7页，本讲稿共87页3、二极管极限参数选择、二极管极限参数选择1）、最大整流平均电流）、最大整流平均电流2）、最高反向工作电压）、最高反向工作电压 tO 2 3 uD第8页，本讲稿共87页【例【例11-1】在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值=30V，负载电阻=100，试问:1、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少?2、电网电压波动范围是10%

4、，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少?解：1、负载电阻上电压平均值 0.45=0.4530V=13.5V 流过负载电阻的电流平均值2、二极管承受的最大反向电压 二极管流过的最大平均电流第9页，本讲稿共87页V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uo u2u111.2.3、单相桥式整流电路、单相桥式整流电路输入正半周输入正半周1.1.工作原理工作原理输入负半周输入负半周+uo 动画演示动画演示第10页，本讲稿共87页 波形波形 tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD=iO第11页，本讲稿共87页2.参数估算参数估算1)整

5、流输出电压平均值整流输出电压平均值 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD=iO2)2)整流输出电流平均值整流输出电流平均值3)3)脉动系数脉动系数第12页，本讲稿共87页1）最大整流平均最大整流平均电流电流2)最高反向工作电压最高反向工作电压3.二极管极限参数选择二极管极限参数选择 to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD=iO第13页，本讲稿共87页4.简化画法简化画法+uo RLio+u2 5.整流桥整流桥把四只二极管封装把四只二极管封装在一起称为整流桥在一起称为整流桥 第14页，本讲稿共87页【例【例11-3

6、】某电子装置要求电压值为15V的直流电源，已知负载电阻等于100 ，试问：1、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大？整流二极管的正向平均电流最大反向峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数S等于多少？2、如果改用单相半波整流电路，则 ，和S各是多少？解：1、由电路条件可知：根据给定条件，可得输出直流电流为：由公式可得 第15页，本讲稿共87页此时脉动系数为：2、如改用单相半波整流电路，则 第16页，本讲稿共87页利用桥式整流电路实现正、负电源 第17页，本讲稿共87页三相整流电路及其波形三相整流电路及其波形 第18页，本讲稿共87页11.2.4、倍压整流电路、倍压整流电路1二倍压整流

7、电路二倍压整流电路2多倍压整流电路多倍压整流电路第19页，本讲稿共87页11.3滤波电路滤波电路 11.3.1 电容滤波电容滤波 11.3.2 其他滤波电路其他滤波电路第20页，本讲稿共87页io +uo=uc RLV1V4V3V2+u 11.3.1 电容滤波电路电容滤波电路1.电路和工作原理电路和工作原理C第21页，本讲稿共87页io +uo=uc RLV1V4V3V2+u V 导通时给导通时给 C 充电，充电，V 截止时截止时 C 向向 RL 放电放电；滤波后滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。的波形变得平缓，平均值提高。电容电容充电充电电容电容放电放电C第22页，本讲稿共87页2.

8、波形及主要参数波形及主要参数当当 RL=时：时：O tuO 2 当当 RL 为有限值时：为有限值时：通常取通常取RC 越大越大 UO 越大越大RL=为获得良好滤波效果，一般取：为获得良好滤波效果，一般取：(T 为输入交流电压的周期为输入交流电压的周期)UO=1.2U2（1）输出电压平均值输出电压平均值 第23页，本讲稿共87页（2）整流二极管的导通角）整流二极管的导通角加滤波电容后，只有当电容充电时，二极管才导通，因此，每只二极管的导通角都小于180o。而且，RC的值愈大，滤波效果愈好，导通角将愈小。二极管的导通角 U 第59页，本讲稿共87页（4）输出电压）输出电压可调稳压电路可调稳压电路W

9、78 C1 C2+UI +U +UO R1R2R3R48(虚短虚短)可产生可产生小于小于 U 的的输出电压输出电压 UO第60页，本讲稿共87页（5）恒流源电路）恒流源电路1 12 2+UI=10V W78053 3+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F10 第61页，本讲稿共87页一、典型产品型号命名一、典型产品型号命名CW117/217/317系列系列(正电源正电源)CW137/237/337系列系列(负电源负电源)工作温度工作温度CW117(137)-55 150 CCW217(237)-25 150 CCW317(337)0 125 C11.5.2 可调式三端稳压器可调式三端稳压

10、器第62页，本讲稿共87页基准电压基准电压1.25 V输出电流输出电流L 型型 输出电流输出电流 100 mAM 型型 输出电流输出电流 500 mA第63页，本讲稿共87页二、二、CW117 内部结构和基本应用电路内部结构和基本应用电路内内部部结结构构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路电路保护电路电路IREFUIUOADJ1 12 23 3外外形形引引脚脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A第64页，本讲稿共87页基本应用电路基本应用电路Uo CW3171 12 23C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4I IOOI IQQI

11、 II REF0.1 FV1V2V1 防止输入端短路时防止输入端短路时C4 反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器V2 防止输出端短路时防止输出端短路时C2 通通过调整端放电损坏稳压器过调整端放电损坏稳压器UREF=1.25 V使使 UREF 很稳定很稳定120 120 I REF 50 A2.2 k2.2 k 第65页，本讲稿共87页R1=UREF/IQ=125 静态电流静态电流 IQ(约约10 mA)从输出端流出，从输出端流出，RL 开路时流过开路时流过 R1R2=0 2.2 k 时，时，UO=1.25 24 V第66页，本讲稿共87页0 30 V 连续可调电路连续可调电路Uo CW3171

12、 12 23+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FVC2R3+3 k 120 680 +32 V10 VAUA=1.25 V当当 R2=0 时，时，UO=0 V第67页，本讲稿共87页11.6开关稳压开关稳压电路电路 引言引言11.6.1 串联开关型稳压电路串联开关型稳压电路11.6.2 并联开关型稳压电路并联开关型稳压电路第68页，本讲稿共87页引言引言线性稳压电路的缺点：线性稳压电路的缺点：调整管调整管管耗大管耗大电源电源效率低效率低(40%60%)改进思路：改进思路：使调整管使调整管截止截止(电流小电流小)饱和饱和(管压降小管压降小)第69页，本讲稿共87页开关稳压电路的优点：

13、开关稳压电路的优点：效率高效率高(80%90%)体积小、重量轻体积小、重量轻稳压范围宽稳压范围宽开关稳压电路的缺点：开关稳压电路的缺点：电路电路复杂复杂对电网要求不高对电网要求不高对电子设备对电子设备干扰较大干扰较大输出电压含输出电压含较大纹波较大纹波第70页，本讲稿共87页调整管调整管取样取样电路电路开关调整管控制开关调整管控制组成框图组成框图滤波滤波+UI+Uo RLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定频率固定的三角波的三角波误差放大误差放大续流续流11.6.1 串联开关型稳压电路串联开关型稳压电路第71页，本讲稿共87页工作波形工

14、作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式脉宽调制式(PWM)第72页，本讲稿共87页+UI V1LuEIO+Uo RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI 占空比占空比第73页，本讲稿共87页+UI+Uo RLV18A8C基准基准电压电压三角波三角波发生器发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO稳压原理稳压原理UIUOuFuA占空比占空比 UOD=50%当当 uF=UREF，uA=0，UO 为预定标称值为预定标称值第74页，本讲稿共87页+UI+Uo RLV1R1R2LC+UREFuFuB控控 制制电电 路路V2

15、+UI+Uo RLV1LC+uBV2+UI+Uo RLV1LC+uBV2iL高电平高电平iO低电平低电平uBtofftonT 截止截止截截止止iL11.6.2 并联开关型稳压电路并联开关型稳压电路第75页，本讲稿共87页单片脉宽调制式单片脉宽调制式(外接开关功率管外接开关功率管)补充资料补充资料 集成开关稳压器及其应用集成开关稳压器及其应用类型类型单片集成开关稳压器单片集成开关稳压器CW1524CW4960/4962一、一、CW1524/2524/3524(区别在于温度范围区别在于温度范围)组成：组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、振荡

16、器、触发器、2 只输出功率管、过热保护只输出功率管、过热保护最大输入电压最大输入电压：40 V最高工作频率最高工作频率：100 kHz每路输出电流每路输出电流：100 mA内部基准电压内部基准电压：5 V(承受承受 50 mA电流电流)第76页，本讲稿共87页取样电压取样电压基准电压基准电压输出输出方波方波定时电容定时电容定时电阻定时电阻关闭关闭,控制脉宽控制脉宽接扩流晶体接扩流晶体管管 C、E 极极输入输入电压电压振荡振荡/同步同步1 234 5678161514131211109IN+INUINUREF(+5 V)EBCBCAEARTCTGND限流限流+限流限流断路断路补偿补偿CW1524

17、 系列引脚排列系列引脚排列第77页，本讲稿共87页防止寄生振荡防止寄生振荡外接复合管扩流外接复合管扩流产生产生振荡振荡1 234 5678161514131211109。+R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15 k 3 k 5 k 5 k 5 k 2 k 50 k 180 68 0.1 UIUOR00.1 F0.02 F0.01 F 500 F(28 V)CW1524L0.9 mHf0=1.15/R5C2=19.2 kHz+5 V2.5 V2.5 V+5 V限流取样电阻限流取样电阻(1 A)第78页，本讲稿共87页二、二、CW4960/4962组成：组成：基准电

18、压源、误差放大器、脉宽调制器基准电压源、误差放大器、脉宽调制器 开关功率管开关功率管(内接内接)、软启动电路、软启动电路、过流限制、过热保护过流限制、过热保护功能：功能：慢起动、过流保护、过热保护慢起动、过流保护、过热保护 占空比可调占空比可调(0 100%)最大输入电压：最大输入电压：50 V输出电压：输出电压：5.1 40 V 连续可调连续可调最高工作频率：最高工作频率：100 kHz额定输出电流：额定输出电流：CW4960 CW4960 2.5 A(过流保护过流保护 3.0 4.5 A)CW4960 CW4960 1.5 A(过流保护过流保护 2.5 3.5 A)小散热片小散热片不用散热

19、片不用散热片第79页，本讲稿共87页CW4960/4962 系列引脚图系列引脚图1 2 3 4 5 6 7CW4960IN反馈反馈补偿补偿GNDRT/CT软启动软启动输出输出1 234 5678161514131211109NC输出输出NC补偿补偿NCGNDGNDNC输入输入NC软启动软启动RT/CTGNDGND反馈反馈NCCW4962第80页，本讲稿共87页CW4960/4962 应用电路应用电路 220 FR115 k L150 H4962(4960)11(3)10(2)7(1)14(5)4(4)15(6)2(7)。R2RPRTCPCTC1UIUO4.7 k+220 F220 F/40 V

20、C2C34.3 k 33 nF2.2 F2.2 nFV取样电阻取样电阻500 10 k 工作频率控制工作频率控制f =1/RTCT106 kHz一般一般 RT=1 27 k CT=1 3.3 nF 频率补偿频率补偿防寄生振荡防寄生振荡续流二极管续流二极管采用肖特基管采用肖特基管软启动电容软启动电容1 4.7 F第81页，本讲稿共87页小小 结结第第 1111章章第82页，本讲稿共87页一、整流滤波电路的参数关系一、整流滤波电路的参数关系输出电压输出电压均值均值UO流过二极管流过二极管电流均值电流均值 ID二极管二极管最高反压最高反压 URM半波整流半波整流0.45U2IO全波整流全波整流0.9

21、U20.5IO桥式整流桥式整流0.9U20.5IO1.1.整流整流2.2.电容滤波电容滤波当当当当:UO 1.2U2第83页，本讲稿共87页二、分立元件稳压电路二、分立元件稳压电路1.稳压管稳压稳压管稳压适合于负载电流小，输出电压固定的场合适合于负载电流小，输出电压固定的场合UIUORRLILIRIZ第84页，本讲稿共87页2.三极管作调整管的稳压电路三极管作调整管的稳压电路8+Uo+UI RLR1UFUZR2第85页，本讲稿共87页三、三端集成稳压电路三、三端集成稳压电路 1.三端固定集成稳压器三端固定集成稳压器Uo=VW78123C2+UiC1C30.33 F0.1 FRL+第86页，本讲稿共87页2.三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器Uo CW3171 12 23C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4I IOOI IQQI I0.1 FV1V2第87页，本讲稿共87页