中职-电工电子技术第九章-直流稳压电源.ppt

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1、 杨杨 凌凌 电电 工工 电电 子子 技技 术术 第第9 9章章 直流稳压电源直流稳压电源化学工业出版社化学工业出版社 9.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 在生产、科研和日常生活中，除了广泛使用交流电外，在生产、科研和日常生活中，除了广泛使用交流电外，在某些场合，例如电解、电镀、蓄电池充电、直流电动机在某些场合，例如电解、电镀、蓄电池充电、直流电动机供电、同步电机励磁等，都需要直流电源。为了获得直流供电、同步电机励磁等，都需要直流电源。为了获得直流电，除了利用直流发电机外，在大多数情况下，广泛采用电，除了利用直流发电机外，在大多数情况下，广泛采用各种半导体直流电源。各种半导体直流电源

2、。直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 一般小功率半导体直流稳压电源由电源变压器、整流一般小功率半导体直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其原理框图及各部电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其原理框图及各部分输出波形如下页图所示。分输出波形如下页图所示。9.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成u5u2u4u3u5u1 电源变压器整流电路滤波电路稳压电路u1tOu2tOu3tOu4tOtO 图中，电源变压器的作用是将电网供给的交流电压变换图中，电源变压器的作用是将电网供给的交流电压变换为符合电子设备所要求的电压值。比如，它可将为符合电子设备所要求的电压值。比如，

3、它可将220V的电压的电压变换为十几伏或几十伏的电压值。目前，有些电路不用变压变换为十几伏或几十伏的电压值。目前，有些电路不用变压器，而采用其他方法降压。器，而采用其他方法降压。9.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 整流电路的作用是将变压器次级正、负交替变化的交变整流电路的作用是将变压器次级正、负交替变化的交变电压电压u2变换为单向脉动的直流电压变换为单向脉动的直流电压u3，通常由具有单向导电，通常由具有单向导电性能的元件组成。性能的元件组成。滤波电路的作用是滤除整流输出滤波电路的作用是滤除整流输出u3中的脉动成分，从而中的脉动成分，从而获得比较平滑的直流电压获得比较平滑的直流电压u4

4、。一般由电容、电感等储能元件。一般由电容、电感等储能元件组成。组成。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压稳定，以获得足够高的稳定性。它是半导维持输出直流电压稳定，以获得足够高的稳定性。它是半导体直流电源的重要组成部分，其性质的优劣往往决定着直流体直流电源的重要组成部分，其性质的优劣往往决定着直流电源的主要技术性能。电源的主要技术性能。9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 整流电路有多种形式。从所用交流电源的相数，可把整整流电路有多种形式。从所用交流电源的相数，可把整流电路分为单相和三相整流电路；从电路的结构形式，

5、可把流电路分为单相和三相整流电路；从电路的结构形式，可把整流电路分为半波、全波和桥式整流电路。本节只讨论常用整流电路分为半波、全波和桥式整流电路。本节只讨论常用的单相桥式整流电路。的单相桥式整流电路。一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理 单相桥式整流电路如下页图（单相桥式整流电路如下页图（a）所示，它由四只二极管）所示，它由四只二极管组成，并接成电桥的形式，故称为桥式整流电路。图（组成，并接成电桥的形式，故称为桥式整流电路。图（b）是）是电路的简化画法。电路的简化画法。9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路dbcaRLVD1VD4220Vu2VD2+uoTrVD3（a）原理电路RLV

6、D1VD4220Vu2+uoTr（b）简化画法 假定假定负载为纯电负载为纯电阻性，整流二极管和阻性，整流二极管和变压变压器都是理想的，器都是理想的，即即认为认为二极管的正向二极管的正向压压降降为为零，正向零，正向电电阻阻为为零，反向零，反向电电阻阻为为无无穷穷大，大，变压变压器无内部器无内部压压降等。降等。设变压设变压器副器副边电压边电压u2=2 U2sint，U2为为其有效其有效值值。9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 在在u2的正半周，变压器副边电压的极性上的正半周，变压器副边电压的极性上“+”下下“”，二，二极管极管VD1、VD3导通，导通，VD2、VD4截止，电流由截止，电流由a

7、经经VD1RLVD3b形成通路，如上页图（形成通路，如上页图（a）中红线所示。这时，二极管）中红线所示。这时，二极管VD2、VD4承受反向电压。承受反向电压。在在u2的负半周，变压器副边电压的极性上的负半周，变压器副边电压的极性上“”下下“+”，二极，二极管管VD2、VD4导通，导通，VD1、VD3截止，电流由截止，电流由b经经VD2RLVD4a形成通路，如上页图（形成通路，如上页图（a）中绿线所示。这时，二极管）中绿线所示。这时，二极管VD1、VD3承受反向电压。承受反向电压。尽管尽管u2的方向是交变的，但通过负载的方向是交变的，但通过负载RL的电流的电流io及其两端电及其两端电9.2 单相

8、桥式整流电路单相桥式整流电路压压uo的方向不变，的方向不变，因此，负载上得到因此，负载上得到了大小变化而方向了大小变化而方向不变的脉动直流电不变的脉动直流电流和电压。流和电压。uo、io（iD）及）及二极管承受的电压二极管承受的电压uD的波形如右图所的波形如右图所示。示。uouo,iotttiou2OO2 U2 2 U2OuDVD1,VD3 VD2,VD4 VD1,VD3 VD2,VD4 导通 导通 导通 导通9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 负载上得到的脉动直流电压，常用一个周期的平均值来负载上得到的脉动直流电压，常用一个周期的平均值来说明它的大小。说明它的大小。负载电流负载电流二、

9、二、整流二极管的选择整流二极管的选择 由工作原理的分析可知，每个周期中，由工作原理的分析可知，每个周期中，VD1、VD3串联串联与与VD2、VD4串联各轮流导电半周，故每个二极管中流过的串联各轮流导电半周，故每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，即平均电流只有负载电流的一半，即9.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 二极管截止时承受的最高反向电压为二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即的最大值，即 因此，选用整流二极管时，应使因此，选用整流二极管时，应使 为了保证电路安全、可靠地工作，在选择二极管时应留有为了保证电路安全、可靠地工作，在选择二极管时应留有充分的余量，避免整流

10、管处于极限运用状态。充分的余量，避免整流管处于极限运用状态。目前，器件生产厂商已经将四个整流二极管封装在一起，目前，器件生产厂商已经将四个整流二极管封装在一起，构成模块化的整流桥，使用起来十分方便。构成模块化的整流桥，使用起来十分方便。9.3 滤波电路滤波电路 整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是脉动较大，整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是脉动较大，含有较大的谐波成分（交流分量），不能适应大多数电子电含有较大的谐波成分（交流分量），不能适应大多数电子电路和设备的要求，因此，需要用滤波电路滤除交流分量，以路和设备的要求，因此，需要用滤波电路滤除交流分量，以得到比较平滑的直流电压。本节介

11、绍几种常用的滤波电路。得到比较平滑的直流电压。本节介绍几种常用的滤波电路。一、一、电容滤波电路电容滤波电路 电容滤波电路是最常见、最简单和最有效的一种滤波电电容滤波电路是最常见、最简单和最有效的一种滤波电路，其基本工作原理就是利用电容的充放电作用，使负载电路，其基本工作原理就是利用电容的充放电作用，使负载电压趋于平滑。压趋于平滑。1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理9.3 滤波电路滤波电路VD3VD2RL+VD4220VCu2VD1+uoTriCio 整流整流电电路路不接不接滤滤波波电电容容C时时，负载负载RL上的脉上的脉动动电压电压uo的的波波形如下形如下页图页图中虚中虚线线所示。所示。

12、考虑电路接入滤波电容考虑电路接入滤波电容C时的情况。设时的情况。设C上无初始储能，且上无初始储能，且电源在电源在t=0时接通。时接通。9.3 滤波电路滤波电路t2cabdiDOtuo(uC)OtOu2e 在在u2的正半周，的正半周，VD1和和VD3导通，电源除向负导通，电源除向负载载RL提供电流提供电流io外，也给外，也给电容电容C充电，电容上电压充电，电容上电压uC的极性上的极性上“+”下下“”，且，且uC=u2。当。当u2上升上升到峰值到峰值 2U2（图中（图中a点）点）时时,uC充电到最大值充电到最大值 2U2。此后，此后，u2按正弦规律从峰值开始下降，电容因放电其两端电按正弦规律从峰值

13、开始下降，电容因放电其两端电 9.3 滤波电路滤波电路压压uC也开始下降。但是，由于电容以时间常数也开始下降。但是，由于电容以时间常数=RLC按指数按指数规律放电，所以当规律放电，所以当u2下降到一定值时，下降到一定值时，uC的下降速度就会小的下降速度就会小于于u2的下降速度，使的下降速度，使uCu2（如图中（如图中b点），此后，点），此后，VD1、VD3因承受反向电压而截止，电容因承受反向电压而截止，电容C继续通过继续通过RL放电，放电，uo按指数规按指数规律缓慢下降。律缓慢下降。在在u2的负半周，当的负半周，当u2的数值大于的数值大于uC（图中（图中c点）时，点）时，VD2和和VD4导通，

14、电源再次向电容导通，电源再次向电容C充电，当充电，当uC达到峰值（图中达到峰值（图中d点）之后，随着点）之后，随着u2数值的减小，电容再次放电，直到数值的减小，电容再次放电，直到u2的数的数值小于值小于uC（图中（图中e点），此后，点），此后，VD2、VD4截止，截止，uo按指数规按指数规律缓慢下降。律缓慢下降。9.3 滤波电路滤波电路 上述过程周而复始地循环，在输出端便得到了比较平滑上述过程周而复始地循环，在输出端便得到了比较平滑的直流电压，如的直流电压，如P13页图中实线所示。页图中实线所示。2.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点（1）电容滤波电路放电时间常数（）电容滤波电路放电时间常数

15、（=RLC）愈大，放电过程）愈大，放电过程愈慢，输出中脉动成分愈小，输出电压愈高，滤波效果愈好。愈慢，输出中脉动成分愈小，输出电压愈高，滤波效果愈好。（2）滤波电容的选取）滤波电容的选取 实验证明，为了获得较好的滤波效果，一般按下式选择滤实验证明，为了获得较好的滤波效果，一般按下式选择滤波电容波电容电网交流电的周期电网交流电的周期 9.3 滤波电路滤波电路 一般情况下滤波电容的容量都比较大，从几十微法到几一般情况下滤波电容的容量都比较大，从几十微法到几千微法，所以通常选用有极性的电解电容器，在接入电路时，千微法，所以通常选用有极性的电解电容器，在接入电路时，应注意极性不要接反，电容的耐压值应大

16、于应注意极性不要接反，电容的耐压值应大于 2 U2。（3）输出电压的平均值）输出电压的平均值 在整流电路的内阻不太大（几欧姆）和放电时间常数在整流电路的内阻不太大（几欧姆）和放电时间常数满足满足 时，单相桥式整流电容滤波电路输出电时，单相桥式整流电容滤波电路输出电压的平均值约为压的平均值约为 UO1.2U2 9.3 滤波电路滤波电路（4）整流二极管的选取）整流二极管的选取 未加滤波电容未加滤波电容C之前之前，每只整流二极管均有半个周期处于每只整流二极管均有半个周期处于导通状态，即其导通角导通状态，即其导通角等于等于。加滤波电容之后，只有当。加滤波电容之后，只有当u2uC时，整流管才导通，因此每

17、只整流管的导通角都小时，整流管才导通，因此每只整流管的导通角都小于于。并且。并且RLC的值愈大，的值愈大，愈小，整流管在短暂的导通时间愈小，整流管在短暂的导通时间内有很大的冲击电流流过，这对于管子的使用寿命不利，因内有很大的冲击电流流过，这对于管子的使用寿命不利，因此应选取较大容量的二极管，此应选取较大容量的二极管，要求它承受正向电流的能力应要求它承受正向电流的能力应大于输出平均电流的大于输出平均电流的23倍。倍。（5）电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小而且）电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小而且变化不大的场合。变化不大的场合。9.3 滤波电路滤波电路二、二、电电感感滤滤波

18、波电电路路LRL+220Vuou2 在大在大电电流流负载负载的情况下，若采用的情况下，若采用电电容容滤滤波，使得整流管及波，使得整流管及电电容器的容器的选择选择很困很困难难，有，有时时甚至不可能，甚至不可能，这时这时，可采用，可采用电电感感滤滤波。波。电电感感滤滤波就是在整流波就是在整流电电路与路与负载电负载电阻之阻之间间串串联联一个一个电电感感线线圈圈L，如右下如右下图图所示。所示。在第在第2章已经讲过，当通章已经讲过，当通过电感线圈的电流变化时，电过电感线圈的电流变化时，电感线圈将产生自感电动势阻止感线圈将产生自感电动势阻止电流的变化。电流的变化。9.3 滤波电路滤波电路 当通过电感线圈的

19、电流增加时，电感线圈产生的自感电当通过电感线圈的电流增加时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加；当通过电感线圈的动势与电流方向相反，阻止电流的增加；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，从而使负载电流的脉动成分大大降低，波形变得平滑。从而使负载电流的脉动成分大大降低，波形变得平滑。L愈大，愈大，RL愈小，滤波效果愈好，电感滤波适用于负载愈小，滤波效果愈好，电感滤波适用于负载电流比较大的场合。电流比较大的场合。三、复式滤波电路三、复式滤波电路 无论是电容滤波电路还是电感滤波电路，它们都有各自

20、的无论是电容滤波电路还是电感滤波电路，它们都有各自的优点及不足。为了提高滤波效果，进一步减小输出电压中的优点及不足。为了提高滤波效果，进一步减小输出电压中的9.3 滤波电路滤波电路脉动成分，可用电容和电感组成复合式滤波电路。下表示出脉动成分，可用电容和电感组成复合式滤波电路。下表示出了几种复式滤波电路的形式、性能特点及适用场合。了几种复式滤波电路的形式、性能特点及适用场合。LC滤波LC-滤波RC-滤波电路形式UO1.2 U21.2 U2整流管冲击电流小大大适用场合大电流且变动大的负载小电流负载小电流负载LC+RLLC2C1+RLRC2C1+RL RL 1.2 U2 R+RL 9.3 滤波电路滤

21、波电路【例例9-1】单相桥式整流电容滤波电路如单相桥式整流电容滤波电路如P12页图所示，已知交页图所示，已知交 流电源频率流电源频率f=50Hz，负载电阻，负载电阻RL=200，要求直流输出电压，要求直流输出电压 UO=30V，试选择整流二极管和滤波电容器。，试选择整流二极管和滤波电容器。【解解】（1）选择整流二极管）选择整流二极管 流过二极管的电流为流过二极管的电流为 取取UO=1.2U2，可求得变压器副边电压的有效值为，可求得变压器副边电压的有效值为9.3 滤波电路滤波电路二极管承受的最大反向电压为二极管承受的最大反向电压为 因此可选用二极管因此可选用二极管2CP11，其最大整流电流为，其

22、最大整流电流为100mA，最高反向工作电压为最高反向工作电压为50V。（2）选择滤波电容）选择滤波电容取取 则 电容的耐压值应大于电容的耐压值应大于 所以，选用容量为所以，选用容量为250F，耐压为，耐压为50V的电解电容器。的电解电容器。9.4 稳压电路稳压电路 整流滤波后得到的平滑直流电压会随着电网电压的波动整流滤波后得到的平滑直流电压会随着电网电压的波动和负载的变化而改变，这种电压不稳定会引起负载工作的不和负载的变化而改变，这种电压不稳定会引起负载工作的不稳定，甚至不能正常工作。而精密的电子测量仪器、自动控稳定，甚至不能正常工作。而精密的电子测量仪器、自动控制、计算装置及晶闸管的触发电路

23、都要求有稳定的直流电源制、计算装置及晶闸管的触发电路都要求有稳定的直流电源供电。为得到稳定的直流输出电压，需采取稳压措施。稳压供电。为得到稳定的直流输出电压，需采取稳压措施。稳压电路的种类很多，本节扼要介绍几种稳压电路的原理及特点。电路的种类很多，本节扼要介绍几种稳压电路的原理及特点。一、一、硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路 最简单的直流稳压电源是采用稳压管来稳定电压的，如下最简单的直流稳压电源是采用稳压管来稳定电压的，如下页图所示。经过桥式整流电容滤波后得到的直溜电压页图所示。经过桥式整流电容滤波后得到的直溜电压UI，再经，再经9.4 稳压电路稳压电路过由限流电阻过由限流电阻R和稳压管和稳压

24、管VZ组成的稳压电路接到负载电阻组成的稳压电路接到负载电阻RL上，这样，负载上得到的就是一个比较稳定的电压。上，这样，负载上得到的就是一个比较稳定的电压。+UIIRRIZVZILCRL 220Vu2+UOTr 当电网电压升高而使当电网电压升高而使UI上升时，输出电压上升时，输出电压UO应随之上升。应随之上升。但稳压管两端反向电压（但稳压管两端反向电压（UO）的微小增量，会引起稳压管电）的微小增量，会引起稳压管电流流IZ的急剧增加，从而使的急剧增加，从而使IR增大，相应地增大，相应地R上的压降上的压降UR也增大也增大,9.4 稳压电路稳压电路以抵偿以抵偿UI的上升，使输出电压的上升，使输出电压U

25、O(UO=UIUR)基本保持不变。基本保持不变。相反，当因电网电压降低而使相反，当因电网电压降低而使UI减小时，输出电压减小时，输出电压UO应随之应随之减小，这时稳压管的电流减小，这时稳压管的电流IZ急剧减小，从而使急剧减小，从而使IR减小，减小，UR也也减小，仍然保持输出电压减小，仍然保持输出电压UO基本不变。基本不变。同理，当因负载变动而引起输出电压同理，当因负载变动而引起输出电压UO波动时，电路仍波动时，电路仍能起到稳压作用。例如，当因负载电阻能起到稳压作用。例如，当因负载电阻RL减小即负载电流减小即负载电流IL增大时，增大时，IR随之增大，随之增大，UR亦随之增大，在电网电压稳定的前亦

26、随之增大，在电网电压稳定的前提下，输出电压提下，输出电压UO会有所下降。而会有所下降。而UO的微小下降，导致的微小下降，导致IZ的的显著减小，若参数选择恰当，可使显著减小，若参数选择恰当，可使IZ=IL，从而使，从而使IR基基本不变，本不变，UR基本不变，因此输出电压基本不变，因此输出电压UO也基本保持不变。也基本保持不变。9.4 稳压电路稳压电路 可见，稳压管的电流调节作用是硅稳压管电路能够稳压的可见，稳压管的电流调节作用是硅稳压管电路能够稳压的关键。它利用稳压管电压的微小变化，引起电流的较大变化，关键。它利用稳压管电压的微小变化，引起电流的较大变化，通过电阻通过电阻R实现电压的调整作用，从

27、而保证输出电压基本恒定。实现电压的调整作用，从而保证输出电压基本恒定。选择稳压管时，一般取选择稳压管时，一般取UZ=UOIZM=(1.53)IOM UI=(23)UO 硅稳压管稳压电路的优点是结构简单，缺点是负载电流硅稳压管稳压电路的优点是结构简单，缺点是负载电流变化范围小，输出电压不能调节，且电压稳定性不够高，因变化范围小，输出电压不能调节，且电压稳定性不够高，因此，仅适用于输出电压固定且要求不高的场合。此，仅适用于输出电压固定且要求不高的场合。9.4 稳压电路稳压电路二、二、串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路 串联反馈式稳压电路如下图所示。串联反馈式稳压电路如下图所示。U+VTRPUIR

28、R1VZRL+UO_+AR2U+UB+当由于某种原因使当由于某种原因使输输出出电压电压UO升高升高时时，由上，由上图图可知可知9.4 稳压电路稳压电路也升高，而也升高，而 UB=Aod(U+U)=Aod(UZU)，故，故UB随之减小，随之减小，由于由于VT接成射极跟随器的形式，所以接成射极跟随器的形式，所以VT的发射极电位，也的发射极电位，也即输出电压即输出电压UO必然随之降低。具体稳压过程如下必然随之降低。具体稳压过程如下UO U(U+U)UB=Aod(U+U)VT为射极跟随器UO 当输出电压降低时，其稳压过程相反。当输出电压降低时，其稳压过程相反。可见输出电压的变化量经过运放放大后去调整三

29、极管可见输出电压的变化量经过运放放大后去调整三极管VT（通常称为调整管）的输出，从而达到稳定输出电压的目的。（通常称为调整管）的输出，从而达到稳定输出电压的目的。9.4 稳压电路稳压电路这个自动调整过程实质上是一个负反馈过程，这个自动调整过程实质上是一个负反馈过程，P27页图引入页图引入的是电压串联负反馈，故该电路称为串联反馈式稳压电路。的是电压串联负反馈，故该电路称为串联反馈式稳压电路。根据同相比例运算电路的输入输出关系可得根据同相比例运算电路的输入输出关系可得 可见调节电位器可见调节电位器RP便可调节输出电压便可调节输出电压UO。当。当RP的滑动端的滑动端移到最上端时，输出电压最小；移到最

30、下端时，输出电压最大移到最上端时，输出电压最小；移到最下端时，输出电压最大.三、三、集成稳压电路集成稳压电路 随着集成电路工艺的发展，目前已生产出各种类型的集成随着集成电路工艺的发展，目前已生产出各种类型的集成稳压器，并得到了广泛应用。稳压器，并得到了广泛应用。9.4 稳压电路稳压电路 集成稳压器的类型很多，按结构形式可分为串联型、并集成稳压器的类型很多，按结构形式可分为串联型、并联型和开关型；按输出电压类型可分为固定式和可调式；按联型和开关型；按输出电压类型可分为固定式和可调式；按封装引线端的多少可分为三端式和多端式。目前常用的集成封装引线端的多少可分为三端式和多端式。目前常用的集成稳压器除

31、开关型稳压器外，基本上是串联型三端固定和可调稳压器除开关型稳压器外，基本上是串联型三端固定和可调稳压器，其中可调三端稳压器的性能优于固定三端稳压器的稳压器，其中可调三端稳压器的性能优于固定三端稳压器的性能。性能。1.三端固定式稳压器三端固定式稳压器2.三端固定式稳压器的输出电压是固定的，如果不采取其三端固定式稳压器的输出电压是固定的，如果不采取其3.他的方法，其输出电压一般是不可调的。三端固定式稳压器他的方法，其输出电压一般是不可调的。三端固定式稳压器9.4 稳压电路稳压电路有有W78和和W79两个系列。两个系列。W78为正电压输出为正电压输出,W79为负电压输出。为负电压输出。为集成稳压器输

32、出电压的标称值，为集成稳压器输出电压的标称值，78或或79系列集成稳压器的输出电压有系列集成稳压器的输出电压有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等。其额定输出电流以等。其额定输出电流以78或或79后面所加的字母来区分。后面所加的字母来区分。L表示表示0.1A，M表示表示0.5A，无字，无字母表示母表示1.5A。如。如W78L05表示该稳压器输出电压为表示该稳压器输出电压为+5V，最，最大输出电流为大输出电流为0.1A。三端固定式稳压器的外形及引线排列。三端固定式稳压器的外形及引线排列如下页图所示。如下页图所示。9.4 稳压电路稳压电路123地入出金属封装781 3

33、2入 地 出塑料封装791 3 2地 入 出塑料封装123入地出金属封装 三端固定式稳压器的使用非常方便，下图给出了几种典三端固定式稳压器的使用非常方便，下图给出了几种典型应用电路。型应用电路。图（图（a）为基本应用电路。图中，其中）为基本应用电路。图中，其中C1用以减小纹波用以减小纹波以及抵消输入端接线较长时的电感效应，防止自激振荡，并以及抵消输入端接线较长时的电感效应，防止自激振荡，并抑制高频干扰，其值一般取抑制高频干扰，其值一般取0.11F。C2用以改善由于负用以改善由于负9.4 稳压电路稳压电路载电流瞬时变化而引起的高频干扰，其值可取载电流瞬时变化而引起的高频干扰，其值可取1F。二极管

34、。二极管VD用作保护。用作保护。+UOC22+UI1C1VD378+U+UZ+UOC22+UI1C1378（a）基本应用电路基本应用电路 （b）提高输出电压的电路）提高输出电压的电路 图（图（b）所示电路能使输出电压高于固定输出电压。它是）所示电路能使输出电压高于固定输出电压。它是采用稳压管来提高输出电压的，其中，采用稳压管来提高输出电压的，其中，U为为W78稳压器稳压器的固定输出电压，显然的固定输出电压，显然UO=U+UZ 9.4 稳压电路稳压电路 图（图（c）是一种扩展稳压器输出电流的电路。当直流电源要）是一种扩展稳压器输出电流的电路。当直流电源要求的输出电流超过稳压器的额定输出电流时，可

35、采用外接功求的输出电流超过稳压器的额定输出电流时，可采用外接功率管率管VT的方法来扩大输出电流。图中，的方法来扩大输出电流。图中，I2为稳压器的输出电为稳压器的输出电流，流，IC为功率管的集电极电流，为功率管的集电极电流，IR是电阻是电阻R上的电流，上的电流，一一般般I3很小，可忽略不计，很小，可忽略不计，则则I1I2，因而得出，因而得出I3IBI2I1+UOC22+UI1C1VT378ICIR（c）IC=IB=(I1IR)(I2IR)可见电路的输出电流比稳可见电路的输出电流比稳压器的输出电流大得多。压器的输出电流大得多。9.4 稳压电路稳压电路图（图（d）是一种输出电压可调的电路。图中，）是

36、一种输出电压可调的电路。图中，UU+，于是由于是由KVL定律可得定律可得R4R1R2+UOC22+UI1C1378+R3（d）可见，用可调电阻来调整可见，用可调电阻来调整R2与与R1的比值，便可调节输出电压的比值，便可调节输出电压UO的大小。的大小。即即9.4 稳压电路稳压电路图（图（e）是利用）是利用W78与与W79相配合，得到正、负输出相配合，得到正、负输出电压的稳压电路，其中，电压的稳压电路，其中，W78与与W79的使用方法相的使用方法相同，只是要特别注意输入与输出电压的极性以及外引线的同，只是要特别注意输入与输出电压的极性以及外引线的正确连接。正确连接。+15V 220V24V24V+

37、15VC12137815C13CC1000F1000F217915C2C2（e）9.4 稳压电路稳压电路2.三端可调式稳压器三端可调式稳压器 三端可调式稳压器是在三端固定式稳压器基础上发展起三端可调式稳压器是在三端固定式稳压器基础上发展起来的一种性能更为优异的集成稳压组件。它除了具备三端固来的一种性能更为优异的集成稳压组件。它除了具备三端固定式稳压器的优点外，可用少量的外接元件，实现大范围的定式稳压器的优点外，可用少量的外接元件，实现大范围的输出电压连续可调（调节范围为输出电压连续可调（调节范围为1.237V），应用更为灵活。），应用更为灵活。其典型产品有输出正电压的其典型产品有输出正电压的W

38、117、W217、W317系列和输出系列和输出负电压的负电压的W137、W237、W337系列。同一系列的内部电路和系列。同一系列的内部电路和工作原理基本相同，只是工作温度不同，如工作原理基本相同，只是工作温度不同，如W117、W217、W317的工作温度分别为的工作温度分别为55150oC、25150oC、0125oC。根据输出电流的大小，每个系列又分为。根据输出电流的大小，每个系列又分为L型系列型系列9.4 稳压电路稳压电路（IO0.1A）、）、M型系列（型系列（IO0.5A），如果不标），如果不标M或或L，则，则表示该器件的表示该器件的IO1.5A。三端可调式稳压器的外形及引脚排。三端可

39、调式稳压器的外形及引脚排列如下图所示。列如下图所示。123出调整入金属封装W17 1 2 3调 出 入整塑料封装W37 1 2 3调 入 出整塑料封装123入调整出金属封装 正常工作时，三端可调式稳压器输出端与调整端之间的正常工作时，三端可调式稳压器输出端与调整端之间的电压为基准电压电压为基准电压UREF，其典型值为，其典型值为1.25V。流过调整端的电。流过调整端的电9.4 稳压电路稳压电路流的典型值流的典型值Iadj=50A。三端可调式稳压器的基本应用电路如下图所示。三端可调式稳压器的基本应用电路如下图所示。+UREFRPIadj+UOC22+UI1C13W17R1R2由图可知由图可知 调

40、节电位器调节电位器RP可改变可改变R2的大小，从而调节输出的大小，从而调节输出电压电压UO的大小。的大小。需要强调的是，在使需要强调的是，在使用集成稳压器时，要正确选择输入电压的范围，保证其输入电用集成稳压器时，要正确选择输入电压的范围，保证其输入电9.4 稳压电路稳压电路压比输出电压至少高压比输出电压至少高2.53V，即要有一定的压差。另一个不，即要有一定的压差。另一个不容忽视的问题是散热，因为三端集成稳压器工作时有电流通容忽视的问题是散热，因为三端集成稳压器工作时有电流通过，且其本身又具有一定的压差，所以就有一定的功耗，而过，且其本身又具有一定的压差，所以就有一定的功耗，而这些功耗一般又转

41、换为热量。因此，使用中、大电流三端稳这些功耗一般又转换为热量。因此，使用中、大电流三端稳压器时，应加装足够尺寸的散热器，并保证散热器与稳压器压器时，应加装足够尺寸的散热器，并保证散热器与稳压器的散热头（或金属底座）之间接触良好，必要时两者之间要的散热头（或金属底座）之间接触良好，必要时两者之间要涂抹导热胶以加强导热效果。涂抹导热胶以加强导热效果。四、四、开关型稳压电路开关型稳压电路 由于串联型线性稳压电路中的调整管工作在放大区，工作由于串联型线性稳压电路中的调整管工作在放大区，工作9.4 稳压电路稳压电路时调整管中一直有电流通过，所以自身功耗很大，电源效率一时调整管中一直有电流通过，所以自身功

42、耗很大，电源效率一般只能达到般只能达到30%50%左右。开关型稳压电路中调整管工作在左右。开关型稳压电路中调整管工作在开关状态（饱和或截止），自身功耗小，所以电源效率可提高开关状态（饱和或截止），自身功耗小，所以电源效率可提高到到75%85%以上，而且它体积小、重量轻、使用方便。目前以上，而且它体积小、重量轻、使用方便。目前,开关型稳压电源已成为宇航、计算机、通信和功率较大电子设开关型稳压电源已成为宇航、计算机、通信和功率较大电子设备中电源的主流，应用日趋广泛。备中电源的主流，应用日趋广泛。随着集成技术的发展，开关型稳压电源已逐渐集成化。随着集成技术的发展，开关型稳压电源已逐渐集成化。集成开关

43、型稳压电源可分为脉宽调制型（集成开关型稳压电源可分为脉宽调制型（PWM）、频率调制）、频率调制型（型（PFM）和混合调制（脉宽）和混合调制（脉宽-频率调制）型三大类，其中脉频率调制）型三大类，其中脉宽调制型开关电源使用较为普遍。宽调制型开关电源使用较为普遍。9.5 可控整流电路可控整流电路 前面讨论的二极管整流电路在应用上有一个很大的局限性前面讨论的二极管整流电路在应用上有一个很大的局限性,就是在输入的交流电压一定时，输出的直流电压也是一个固定就是在输入的交流电压一定时，输出的直流电压也是一个固定值，一般不能任意调节。但是，在许多情况下，都要求直流电值，一般不能任意调节。但是，在许多情况下，都

44、要求直流电压能够调节，即具有压能够调节，即具有“可控可控”的特点，晶闸管整流电路便适应了的特点，晶闸管整流电路便适应了这种需求。晶闸管整流广泛应用于直流电动机的调速、电解、这种需求。晶闸管整流广泛应用于直流电动机的调速、电解、电镀、电焊、蓄电池充电及同步电机励磁等方面。电镀、电焊、蓄电池充电及同步电机励磁等方面。常用的单相半控桥式整流电路（简称半控桥）如下页图所常用的单相半控桥式整流电路（简称半控桥）如下页图所示。该电路与单相不可控桥式整流电路示。该电路与单相不可控桥式整流电路P6页图相似，只是页图相似，只是其中两个桥臂中的二极管被晶闸管所取代。该电路输出电压较其中两个桥臂中的二极管被晶闸管所

45、取代。该电路输出电压较高，触发电路简单，广泛应用于中、小容量的整流电路中。高，触发电路简单，广泛应用于中、小容量的整流电路中。9.5 可控整流电路可控整流电路uG+u1+uOVT1VD4VT2VD3u2RL 当当u2为正半周时，为正半周时，VT1、VD3承受正向电压，这时承受正向电压，这时,若若对晶闸管对晶闸管VT1引入触发信号引入触发信号uG，则，则VT1、VD3导通，电流导通，电流由由u2正端经正端经VT1、RL、VD3流流回回u2负端形成回路（如图中负端形成回路（如图中红线所示）。此时，红线所示）。此时，VT2和和VD4因承受反向电压而截止。因承受反向电压而截止。同理，当同理，当u2为负

46、半周时，为负半周时，VT2、VD4承受正向电压而导通承受正向电压而导通(对对VT1引入触发信号引入触发信号)，电流经，电流经VT2、RL、VD4形成回路形成回路(如图如图中绿线所示中绿线所示)。在此期间，。在此期间，VT1和和VD3因承受反向电压而截止。因承受反向电压而截止。9.5 可控整流电路可控整流电路 电路中电路中u2、uG和和uO的波形的波形如右图所示如右图所示,图中图中,=t1,称为控制角称为控制角;=称为称为导通角；导通角；为输入正弦电为输入正弦电压的角频率。压的角频率。t4t3t2uOt1uGtttu2OOO 输出电压的平均值输出电压的平均值UO与控制角与控制角有关有关 可见，当

47、输入电压的有效值可见，当输入电压的有效值U2一定时，改变控制角一定时，改变控制角就可就可9.5 可控整流电路可控整流电路以改变输出电压的平均值以改变输出电压的平均值UO。P43页图页图所示所示电电路中，晶路中，晶闸闸管管VT1、VT2所承受的最大正、所承受的最大正、反向反向电压电压UFM、URM以及二极管以及二极管VD3、VD4所承受的最大反所承受的最大反向向电压电压URM均均为为 2U2，即，即流过晶闸管和二极管的平均电流为流过晶闸管和二极管的平均电流为 为了保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常为了保证晶闸管在出现瞬时过电压时不致损坏，通常根据下式选择晶闸管根据下式选择晶闸管9.5 可

48、控整流电路可控整流电路 UFRM（23）UFM URRM（23）URM 【例例9-2】有一纯电阻负载，需要可调的直流电压有一纯电阻负载，需要可调的直流电压UO=060V,电流电流IO=010A。现采用单相半控桥式整流电路。试计算变。现采用单相半控桥式整流电路。试计算变压器副边的电压，并选用整流元件。压器副边的电压，并选用整流元件。【解解】设晶闸管的导通角设晶闸管的导通角=（控制角（控制角=0）时，）时，UO=60V，电流电流IO=10A。由。由P44页公式可知页公式可知9.5 可控整流电路可控整流电路由由P45、P46页公式得页公式得 UFRM(23)UFM=(23)66.7V(133200)V URRM(23)URM=(23)66.7V(133200)V 根据上面的计算，晶闸管可选用根据上面的计算，晶闸管可选用KP20-7型，二极管可型，二极管可选用选用2CZ10/200型。型。欢欢 迎迎 提提 出出 批批 评评 指指 正正 !