1、西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-61第第10章章 直流穩壓電源直流穩壓電源v電子設備一般都電子設備一般都需要直流電需要直流電源供電。源供電。v獲得獲得直流電源的直流電源的方法很多方法很多，如干電池、蓄電，如干電池、蓄電池、直流電機等。池、直流電機等。v經濟實用的辦法經濟實用的辦法是：是：把交流電源把交流電源變換變換成直流成直流電源電源。v變換變換的方法的方法步驟步驟： 交流交流電網電網變壓器變壓器整流整流電路電路濾波濾波電路電路穩壓穩壓電路電路直流直流 負載（電子設備）負載（電子設備） 西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-62v電源變壓器電源變壓器: :將交流電網電壓將交流電網

2、電壓u u1 1變為合適的交流電壓變為合適的交流電壓u u2 2v整流電路整流電路: :將交流電壓將交流電壓u u2 2變為變為脈動的直流電壓脈動的直流電壓u u3 3。v濾波電路濾波電路: :將脈動直流電壓將脈動直流電壓u u3 3轉轉變為變為平滑的直流電壓平滑的直流電壓u u4 4v穩穩壓電路壓電路: :清除電網波動及負載變化的影響清除電網波動及負載變化的影響, ,保持輸出保持輸出電壓電壓u uo o的穩定。的穩定。直流穩壓電源的組成和功能直流穩壓電源的組成和功能整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩穩 壓壓 電電 路路整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩穩 壓壓 電電

3、路路u1u2u3u4uo 交流交流電網電網變壓器變壓器整流整流電路電路濾波濾波電路電路穩壓穩壓電路電路直流直流 負載（電子設備）負載（電子設備） 西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-6310.1 10.1 整流電路整流電路 1.1.單相半波整流電路單相半波整流電路 2.2.單相橋式整流電路單相橋式整流電路 10.2 10.2 濾波電路濾波電路 1. 1. 電容濾波電路電容濾波電路 2. 2. 其它形式的濾波電路其它形式的濾波電路10.3 10.3 穩壓電路穩壓電路 1. 1. 硅二極管穩壓電路硅二極管穩壓電路 2. 2. 串聯型穩壓電路串聯型穩壓電路 3. 3. 集成穩壓電路集成穩壓電路

4、西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-64整流電路的任務：整流電路的任務：利用二極管的利用二極管的單向導電單向導電特性，特性，將將正負交替正負交替的的交流交流電壓電壓變換成變換成單方向單方向的的直流直流脈動電壓脈動電壓。10.1 整流電路整流電路常見的小功率整流電路有：常見的小功率整流電路有：單相半波單相半波、全波全波、橋式橋式和和倍壓倍壓等方式。等方式。單相橋式整流電路單相橋式整流電路用得最為普遍。用得最為普遍。為分析簡單起見，把為分析簡單起見，把二極管當作二極管當作理想元件理想元件處理；處理； 正向導通正向導通，導通電阻為零，導通電阻為零，導通壓降為零，導通壓降為零 反向截止反向截止，

5、電阻為無窮大，電路斷開，電阻為無窮大，電路斷開。西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-651. 單相半波整流電路的工作原理單相半波整流電路的工作原理u2 0 時，二極管導通。時，二極管導通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二極管正向壓降：忽略二極管正向壓降： uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 時時D1,D4導通導通D2,D3截止截止電流通路電流通路:a D1RLD4bu2 U （3）. 提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-653（4）. 輸出電壓可調式電路輸出電壓可調式電路用三端穩壓器也可以實現用三端穩壓器也可以實現輸出電壓可調輸出

6、電壓可調，下圖是用，下圖是用W7805組成的組成的730V可調式穩壓電源可調式穩壓電源。W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-654ooURRRUUU2121=(UXX=5V)運算放大器作為運算放大器作為電壓跟隨器電壓跟隨器使用。使用。)1 (12RRUUXXo=XXooUUU=1W7805132R1CICoUI76234UoR20.33 33V10k0.1 Uo1 +U 西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-655+UI = 10V W7805+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F10 Q2

7、3OIRUI = =A5 . 0 （5 5）作恒流源使用）作恒流源使用西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-656例：選用下例：選用下列元器件設列元器件設計一個合理計一個合理的輸出電壓的輸出電壓為為+6V的直流的直流穩壓電源穩壓電源。220V12V9V6V電電 源源變壓器變壓器整流二極整流二極管若干管若干3 7800 系列系列12三端式三端式穩壓器穩壓器+1000 F/14V+1000 F/24V0.1 F電容器若干電容器若干220V12V9V6V+1000 F/14V7806132+_0.1 F0.1 FVO西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-657例：設計一個例：設計一個橋式整流

8、橋式整流，電容濾波電容濾波，集成穩壓器集成穩壓器7820穩壓的直流穩壓電源。穩壓的直流穩壓電源。 要求：（要求：（1）畫出完整的穩壓電源電路圖；）畫出完整的穩壓電源電路圖；（2）確定濾波電容器的耐壓值和電源變壓器次級）確定濾波電容器的耐壓值和電源變壓器次級電壓的有效值電壓的有效值(設設7820的的最小壓差為最小壓差為4V)。 解：（解：（1）220VV2+7820+_0.1 F0.1 FVO+-D1D2D3D4C+_VI（2）由題意知）由題意知VI=20+4=24V； V2=VI/1.2=20V；濾波電容器濾波電容器C的耐壓應大于的耐壓應大于1.4V2=28V。西安電子科技大學計算機學院吳自力

9、2015-658小小 結結西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-659一、整流濾波電路的參數關系一、整流濾波電路的參數關系輸出電壓輸出電壓均值均值UO流過二極管流過二極管電流均值電流均值 ID二極管二極管最高反壓最高反壓 URM半波整流半波整流0.45U2IO橋式整流橋式整流0.9U20.5IO整流整流電容濾波電容濾波2)53(LTCR= =UO 1.2U222U22U西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-660二、分立元件穩壓電路二、分立元件穩壓電路1. 穩壓管穩壓穩壓管穩壓適合于負載電流小，輸出電壓固定的場合適合于負載電流小，輸出電壓固定的場合UIUORRLILIRIZ西安電子科技

10、大學計算機學院吳自力2015-6612. 三極管作調整管的穩壓電路三極管作調整管的穩壓電路8+Uo +UI RLR1UFUZR2Z221OURRRU = =西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-662三、三端集成穩壓電路三、三端集成穩壓電路 Uo = VW78132C2+UiC1C30.33 F0.1 FRL+西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-663本章小結本章小結 1 1在電子系統中，一般都要有直流電源供電。獲得直在電子系統中，一般都要有直流電源供電。獲得直流電源的最常用的方法是由交流電網轉換為直流電壓。這流電源的最常用的方法是由交流電網轉換為直流電壓。這要通過要通過整流、濾波和

11、穩壓整流、濾波和穩壓等環節來實現。對等環節來實現。對直流電源的要直流電源的要求是求是：輸出電壓盡量：輸出電壓盡量不受電網電壓波動不受電網電壓波動、輸出負載變化輸出負載變化和和溫度變化的影響溫度變化的影響。2 2利用二極管的單向導電性可以構成整流電路利用二極管的單向導電性可以構成整流電路，將交流，將交流電變為脈動直流電。在整流電路的輸出端接上各種濾波電電變為脈動直流電。在整流電路的輸出端接上各種濾波電路，可以大大減小輸出電壓中的脈動成分。路，可以大大減小輸出電壓中的脈動成分。濾波電路有電濾波電路有電容濾波和電感濾波兩大類容濾波和電感濾波兩大類。使用較多的是電容濾波電路。使用較多的是電容濾波電路。

12、3 3為了保證直流電源的輸出電壓不發生波動，需要在整為了保證直流電源的輸出電壓不發生波動，需要在整流濾波電路的后面再接上穩壓電路流濾波電路的后面再接上穩壓電路。最常用的穩壓電路是。最常用的穩壓電路是串聯式穩壓電路串聯式穩壓電路。串聯式穩壓電路是一種帶有負反饋的閉。串聯式穩壓電路是一種帶有負反饋的閉環調節系統。環調節系統。它的調整管工作在線性放大狀態它的調整管工作在線性放大狀態，通過控制，通過控制調整管的壓降來調整輸出電壓的大小。串聯式穩壓電路早調整管的壓降來調整輸出電壓的大小。串聯式穩壓電路早已實現了集成化并已經大量使用。已實現了集成化并已經大量使用。西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-

13、6641.1.濾波的基本概念濾波的基本概念u濾波電路利用濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現濾波。實現濾波。電容器電容器C對直流開路，對交流阻抗小對直流開路，對交流阻抗小，所以，所以C應應該并聯在負載兩端。該并聯在負載兩端。電感器電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此，因此L 應與負載串聯。應與負載串聯。u經過濾波電路后，既可經過濾波電路后，既可保留直流分量保留直流分量、又可、又可濾掉一濾掉一部分交流分量部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數，改善了直流電壓的質量。電路的脈動系數，改善了直流電壓的質量。 西安電子科技大學計算機學院吳自力2015-6651. 在交流電剛接上時，電容中沒有電荷，在交流電剛接上時，電容中沒有電荷，u uC C0 0，整流二極管正偏整流二極管正偏，整流脈動電流對電容整流脈動電流對電容充電，并對負載供電充電，并對負載供電；2. 電容上電壓從零開始上升，充電速度取決于充電電路的時間電容上電壓從零開始上升，充電速度取決于充電電路的時間常數常數(rdRL)C。3. 由于由于rdRL，所以充電時間常數近似為，所以充電時間常數近似為rdC，充電速度快，充電速度快，uC迅速上升。迅速上升。4. 當當t=t1時，時，u uC C被充到被充到u