第10章__直流稳压电源
第十章 直流电源答案
科目:模拟电子技术题型:填空题章节:第十章 直流电源难度:全部-----------------------------------------------------------------------1. 稳压电路的主要作用是 稳定输出电压 。
2. 在直流电源中，在变压器副边电压相同的条件下，若希望二极管承受的反向电压较小,而输出直流电压较高，则应采用 倍压 整流电路。
3. 在直流电源中，负载电流若为200mA ，则宜采用 电容 滤波电路。
4. 在负载电流较小的电子设备中，为了得到稳定的但不需要调节的直流输出电压，则可采用 硅稳压或硅二极管 稳压电路或集成稳压电路。
5. 为了适应电网电压和负载电流变化较大的情况，且要求输出电压可以调节，则可采用 串联 晶体管稳压电路或可调的集成稳压器电路。
6. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电感 滤波选用大电流负载。
7. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电容 滤波的直流输出电压高。
8. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，调整管处于 放大 工作状态。
9. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，若要求输出电压为18V ，调整管压降为6V ，整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有效值应为 20 V 。
10. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，则输出电压的平均值 U 0 = 0.9 U 2 。
11. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，加入电容滤波器后，则输出电压的平均值 U 0 = 1.2U 2 。
12. 小功率直流电源一般由电源变压器、 整流 、滤波、稳压四部分组成。
13. 直流电源能将电量变为直流电量，实质上是一种 能量 转换电路。
14. 单相半波整流电路和桥式整流电路相比，在变压器次级电压相同条件下， 桥式整流 电路的输出电压平均值高了一倍。
15. 若变压器次级电压有效值为U 2，每个整流管的反向峰值电压记作U RM ，则半波整流电路的U RM = 22U 。
第10章 直流稳压电源 59页
(2) 负载上的直流电压和直流电流
输出电压是单相脉动电压。通 常用它的平均值与直流电压等效 。 输出平均电压为
VLπ 1π 0 2V2sintdt2π2V20.9V2
流过负载的平均电流为
IL2πR2VL2
0.9V2 RL
VL RL
流过二极管的平均电流为
二20极20/3管/27 所承受的最大反向电压
此可计算出稳压电阻的最小值。即
Rmin=IV Zm Imaa xx IV LZ min
2020/3/27
Rmin<RRmax
串联反馈式稳压电源
稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续 调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可 连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集 成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。
2020/3/27
三端可调式集成稳压器
Iabj I1
V0
VREF(1
R2 R1
)
V0VRE F(VR R1EF Iab)jR2 VREF (1R R12)IabRj 2 2020/3/27
三端集成稳压器的分类
1.三端固定正输出集成稳压器 国标型号:CW78--/CW78M--/CW78L--
2.三端固定负输出集成稳压器 国标型号:CW79--/CW79M--/CW79L--
10% 0
IO=0
(3)输出电阻Ro
Ro
= VO IO
VI=0
当输出电流从零变化到最大额定值时， 输出电压的相对变化值。
（4）电流调整率SI
2020/3/27
SI
=VO VO
10% 0
VI=0
输入电压交流纹波峰峰值与输出电压 交流纹波峰峰值之比的分贝数。
第10章 直流稳压电源 (2)
(3)、输出特性(外特性): UL
1.4U2
电容滤波 纯电阻负载
0.9U2
0
IL
输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0和 纹波也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。
IC 2 I2 CO IO
+ + U – I1 R Ci UI _
W78XX I3 3
+ UO _
（5）恒流源电路
1 + UI _ 2 + UXX _
W78XX Ci 3
R
IQ
IL
RL
U I L I Q R
IL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定 值，因此IL为恒流输出。
10.4 开关型稳压电源
整流电路为电 容充电
D2 u2
t1
t
充电结束
没有电容时的 输出波形
u0
t
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻 电容通过RL放电， 在整流电路电压小 于电容电压时，二 极管截止，整流电 路不为电容充电， u0会逐渐下降。
t
u0
t
a
u1
u1
• 内部有过热保护 • 内部有过流保护 • 调整管设有安全工作区保护
输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
4. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 0.1~0.33F Ui Ci CO UO 电压差取 1F 3～5V！ _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 为了瞬时增减负载电流 时不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
直流电源图课件
• 图10.5.3 串联型稳压电路的方框图
• 图10.5.4 用复合管作调整管
• 图10.5.5 稳压管基准电压电路
• 图10.5.6 零温度系数基准电压电路及其等效电路
• 图10.5.7 能隙基准电压电路
• 图10.5.8 限流型过流爱护电路及其输出特性
• 图10.5.9 截流型过流爱护电路及其输出特性
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13
图10.3.1 单相桥式整流电容滤波电路 及稳态时的波形分析
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14
RLC不同时的uO的波形
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15
图10.3.3 电容滤波电路输出电压 平均值的分析
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16
图10.3.4 电容滤波电路中二极管 的电流和导通角
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17
图10.3.5 电容滤波电路的 输出特性和滤波特性
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34
图10.5.7 能隙基准电压电路
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35
图10.5.8 限流型过流爱护电路 及其输出特性
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36
图10.5.9 截流型过流爱护电路 及其输出特性
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37
图10.5.10 调整管的平安工作区爱护电路
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38
图10.5.11 芯片过热爱护电路
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54
图10.6.1 换能电路的根本原理图 及其等效电路
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55
图10.6.2 换能电路的波形分析
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56
图10.6.3 串联开关型稳压电源的结构框图
(整理)模电综合复习第10章直流稳压电源.
第10章 直流稳压电源 测试题 班 学号 姓名： 得分： 第一题 单项选择题（每题2分）1．若要求输出电压V U o 9=，则应选用的三端稳压器为（ ）。
（A ）W7809 （B ）W7909 （C ）W7912 （D ）W7812 2．若要求输出电压V U o 18-=，则应选用的三端稳压器为（ ）。
（A ）W7812 （B ）W7818 （C ）W7912 （D ）W7918 3．直流稳压电源滤波电路中，滤波电路应选用（ ）滤波器。
（A ）高通 （B ）低通 （C ）带通 （D ）带阻4．若单相桥式整流电容滤波电路中，变压器副边电压为有效值为10V ，则正常工作时输出电压平均值)(AV O U 可能的数值为（ ）。
（A ）4.5V （B ）9V （C ）12V （D ）14V 5．在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管接反，则（ ）。
（A ）变为半波整流 （B ）并接在整流输出两端的电容C 将过压击穿 （C ）输出电压约为2U D （D ）整流管将因电流过大而烧坏6．关于串联型直流稳压电路，带放大环节的串联型稳压电路的放大环节放大的是（ ）。
（A ）基准电压 （B ）取样电压（C ）取样电压与滤波电路输出电压之差 （D ）基准电压与取样电压之差 7．集成三端稳压器CW7815的输出电压为（ ）。
（A ）V 15 （B ）V 15- （C ）V 5 （D ）V 5- 8．变压器副边电压有效值为40V ，整流二极管承受的最高反向电压为（ ）。
（A ）20V （B ）40V （C ）56.6V （D ）80V9．用一只直流电压表测量一只接在电路中的稳压二极管的电压，读数只有0.7伏，这表明该稳压管（ ）。
（A ）工作正常 （B ）接反 （C ）已经击穿 （D ）无法判断 10．直流稳压电源中滤波电路的目的是（ ）。
（A ）将交流变为直流 （B ）将交直流混合量中的交流成分滤掉 （C ）将高频变为低频 （D ）将高压变为低压11．若单相桥式整流电容滤波电路中，变压器副边电压为有效值为10V ，则正常工作时输出电压平均值U O (A V)可能的数值为（ ）。
模拟电子技术基础10章直流稳压电源
开关稳压电源的优缺点
优点
效率高、功率密度大、动态响应速度 快、输出电压稳定性高。
缺点
电路复杂、对元件要求高、会产生较 大的电磁干扰。
04
集成稳压器
集成稳压器的分类与特点
线性集成稳压器
输出电压连续可调，调整速度快，纹波小，但效率较低。
开关集成稳压器
效率高，体积小，但输出电压不连续，纹波较大。
集成稳压器的工作原理与电路分析
线性集成稳压器
通过调整管和基准电压源的配合，实 现输出电压的连续调节。
开关集成稳压器
通过开关电源技术，实现高效能量转 换。
集成稳压器的应用实例
线性集成稳压器应用
用于需要连续可调的直流稳压电源，如音频放大器电源。
开关集成稳压器应用
用于需要高效率、小体积的直流稳压电源，如手机充电器。
05
直流稳压电源的设计与制作
压的稳定。
线性稳压电源通常具有较低的纹 波和噪声，输出电压精度较高。
线性稳压电源的组成与元件
输入滤波电路
用于滤除输入电压中的 谐波和噪声，保证电源
的稳定性。
调整管
用于调整输出电压，保 持输出电压的稳定。
输出滤波电路
反馈电路
用于滤除输出电压中的 纹波和噪声，提高输出
电压的稳定性。
用于将输出电压反馈到 调整管，实现自动调节。
在斩波过程中，开关稳压电源采用PWM（脉宽调制）或PFM（脉频调制）等控制 方式，实现对输出电压的精确调节。
开关稳压电源的输出电压稳定性高，动态响应速度快，适用于各种需要高效率、高 功率密度的电源应用场景。
开关稳压电源的组成与元件
开关稳压电源主要由输入滤波器、开 关管、开关变压器、输出整流滤波器
《电工电子技术》课件——直流稳压电源
直流稳压电源
稳压电路的作用：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。
直流稳压电源的整流电路
主要
内容
滤波电路
稳压电路
单相整流电路工作原理
整流电路
整流电路是指交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单
向导电特性。因此，二极管是构成整流电路的关键元件。
单相整流电路
半波整流
单相整流电路
电阻 R 上的压降增加，以抵偿 U1 的增加，从而使负载
电压 UO 保持近似不变。
滤波电路
如果交流电源电压降低而使 U1 降低时，负载电压 UO 也要降低，因而
稳压管的电流 IZ 就显著减小，电阻 R 上的压降也减小，仍然保持负载电压 UO
保持近似不变。同理，如果当电源电压保持不变而是负载电流变化引起负载电
负载平均电流为 IO = 0.45 U2 / RL
单相半波整流电路中二极管的平均电流就是整流
输出的电流，即 ID = IO 。
图2 单相半波整流电路
单相整流电路
二极管截止时承受的最大反向电压：
在 u2 负半周时，二极管 VD 所承受到的最大反向电压
为 u2 的最大值，即 UDRM = 2 U2 。
图5 半波整流电容滤波电路及其波形
滤波电路
（1）电容滤波电路
电源在向 RL 供电的同时，又向 C 充电储能，由于充电时间常数很小，充电很
快，输出电压 u0 随 u2 迅速上升，当 uc=√2 U2 后， u2 开始下降，u2 < uc ， VD 反偏
截止，由电容 C 向 RL 放电，放电时间常数由电容 C 和负载电阻 RL 决定，电容较大，
在 u2 正半周时，VD1、VD3 导通，VD2、VD4 截止。此时， VD2、
第10章 直流稳压电源
UO
Ub
出电压Uo的调整
由控制信号输出一定周期T的开关脉冲信号Ub，加 于换能器中的开关调整管的基极上，使其在T1期间导 通T2期间截止，如此重复。输入直流电压Ui被截成一个 个矩形脉冲，由换能器中的滤波电路滤除交流分量后，
输出直流电压Uo为矩形脉冲的平均分量。
可选用四只2CZ11A 整流二极管
a
VD3
＋ u1 － ＋ u2 － VD1 VD4 VD2 RL ＋ uo －
b
如图当整流二极管VD2短路、开路时对输出电 压的大小、波形有何影响？
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10.2 滤波电路
电容滤波电路
VD ＋ u1 －
＋ u2 －
+ C
RL
＋ uo －
u2>uC时，二极管导通，电源 在给负载RL供电的同时也给 电容充电，uo= uC 。
为了获得较平滑的输出电压，一般要求
即
RLC ≥
二极管承受的最高反向电压为
T ( 3 ~ 5) 2
U RM 2 2U 2
设计一单相桥式整流电容滤波电路。要求输
出电压48V，已知负载电阻100Ω，交流电源频率
为50Hz，试选择整流二极管和滤波电容器。
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10.3 直流稳压电路
将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流 电压的电路称为直流稳压电路。
流电源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确
定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并 选定相应的整流二极管。 解 （1）当采用半波整流电路时 变压器副边绕组电压有效值为：
可选用2CZ12B
整流二极管
Uo 24 U2 53.3 V 0.45 0.45
整流二极管承受的最高反向电压为： URM 2U2 75.2 V
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1 CI 0.33µF
W7805 2
3 C2 1µF
5V Io ≈ R
RL
Io
直流稳压电源
三端集成稳压器
uo
uD2,uD3 uD1,uD4
ωt ωt
整流输出电压平均值： Uo=0.9U2 负载电流平均值: Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL 二极管平均电流：ID=Io/2
ωt
直流稳压电源
单相整流电路
集成硅整流桥： ∼ + ∼ –
u2
∼ – ∼ +
uo
~ + ~ -
直流稳压电源
滤波电路
交流 电压
直流稳压电源
三端集成稳压器
输出电压可调的稳压电路
U XX Q I1 = R1
+ C1 U1
1
CW78XX 3 2 UXX
I1 R1 R2 I2
+ C2 10µF Uo
I 2 = I1 + I 0
0.1µF
-
-
∴ U 0 = U XX
+ I 2 ⋅ R2 = U XX + (
U XX + I Q ) ⋅ R2 R1
交流 电压
整流
滤波
稳压
脉动 直流电压
有波纹的 直流电压
直流 电压
直流稳压电源
硅稳压管稳压电路
稳压电源类型: 稳压电源类型 常用稳压电路 小功率设备) (小功率设备)
稳压管 稳压电路 电路最简单， 电路最简单，但 是带负载能力差， 是带负载能力差， 一般只提供基准 电压，不作为电 电压， 源使用。 源使用。
整流 滤波
脉动 直流电压
直流 电压
滤波电路的结构特点: 滤波电路的结构特点 电容与负载 RL 并联，或电感与 负载RL串联。 L C RL RL
直流稳压电源
滤波电路
电容滤波电路
1. 工作原理 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。 a u1 u1 D4 u2 D3 b D1 C D2 RL S uo
直流稳压电源
单相整流电路
u2负半周时电流通路 T u1 D3 u2 D4 D2 + D2、D3 导通， D1 、D4截止 导通， D1 RL uo
直流稳压电源
a 10.1 单相整流电路 D3 1. 单相桥式整流电路输出波形及二极 RL 管上电压波形 D1 u2 uo D4 D2 b u2 u2>0 时 D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a → D1→ RL→D4→b u2<0 时 D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路: b→ D2→ RL→ 4→ →D →a
1
2
3
直流稳压电源
三端集成稳压器
应用电路 +10V
1端: 输入端 端 2端: 公共端 端 3端: 输出端 端 注意： 注意： 输入与输出 端之间的电压 不得低于3V！ 不得低于 ！
+
+5V CI 1 0.1~1µF Co 3 W7805 1µF 2
+
UI
_ _
Uo
直流稳压电源
三端集成稳压器
-10V 2
a
直流稳压电源
滤波电路
RL未接入时 (忽略整流电 路内阻) u2 设t1时刻接 通电源 uo 整流电路为 电容充电 t1 u1 u1 u2
D4 D1 D3 b C D2 RL S uo
充电结束
uc
没有电容 t 时的输出 波形
t
直流稳压电源
RL接入 （且RLC 较大）时 (忽略整 流电路内 阻) u1 u1
R2 = (1 + ) ⋅ U XX + I Q ⋅ R2 R1
如何消除I 的影响呢？ 如何消除 Q的影响呢？
直流稳压电源
三端集成稳压器
RP UREF Uo = UREF + RP + Ia RP ≈1.25× 1+ R Rp1 p1
直流稳压电源
三端集成稳压器
利用三端集成稳压器组成恒流源
–
W7905
1
3 Co 1µF
-5V
–
UI
+
CI 0.1~1µF
Uo
+
1
2
3
1端: 公共端 端 2端: 输入端 端 3端: 输出端 端
直流稳压电源
三端集成稳压器
输出正、负电压的稳压电路 U1 C1 0.1µF CW7912 Uo +
10µF
C2 -
C3 -U1
0.1µF
CW7812
10µF
C4 + -Uo
线性 稳压电路
开关型 稳压电路 效率较高， 效率较高，目前 用的也比较多。 用的也比较多。
以下主要讨论 线性稳压电路。 线性稳压电路。
直流稳压电源
三端集成稳压器
线性三端集成稳压器的分类
类型(1)W7800系列 —— 稳定正电压 W7805 输出+5V W7809 输出+9V W7812 输出+12V W7815 输出+15V (2)W7900系列 —— 稳定负电压 W7905 输出-5V W7909 输出-9V W7912 输出-12V W7915 输出-15V
a D4 u2 D3 b D1 C D2 RL S uo
u2
加入滤波电容
t
uo
时的波形 无滤波电容 时的波形
t
直流稳压电源
滤波电路
uo
t
u2上升， u2大于电容 上升， 上的电压u 对电容充电， 上的电压 c，u2对电容充电， uo= uc≈ u2
u2下降， u2小于电容上的电压。 下降， 小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过 L放电， uc按指数 电容 通过R 放电， 通过 规律下降，时间常数τ 规律下降，时间常数τ = RL C
直流稳压电源
直流稳压电源的组成和功能： 直流稳压电源的组成和功能： 整 流流 电电 0 t 路 0 0 t 滤 波波 电电 路 稳 压压 电电 路
0 t
RL
0 t
路
t电 流电压u2
电压u1
的
流电压u2
流电 电 稳压电 电
的直流电压u3 的直流电压u4 的 电压稳
直流电压u3
直流稳压电源
直流稳压电源 a
滤波电路 u1
u1 D4 u2 D3 bu D1 C D2
2
S uo RL
只有整流电路输出 电压大于u 电压大于 c时，才 有充电电流。 有充电电流。因此 二极管中的电流是 脉冲波。 脉冲波。
t uo
二极管中的 电流
t
直流稳压电源
滤波电路
a S uo RL D4 RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻) u1 u1 u2 D1 D3 C D2 b u2 电容充电时， 电容充电时，电 容电压滞后于u 容电压滞后于 2。 RLC越小，输出 越小， 越小 电压越低。 电压越低。 uo t
T
单相整流电路
桥式全波整流电路 u1
D3 D1 D4 D2 RL uo u2 组成：由四个二极管组成桥路
D1 u2 D3
D2 RL D4 uo u2 RL uo
直流稳压电源
单相整流电路
u2正半周时电流通路 T u1 + D3 u2 D4 D2 – D1 RL uo
D1 、D4导通， D2、D3截止 导通，
t
直流稳压电源
滤波电路
其它滤波电路
改善滤波特性的方法： 改善滤波特性的方法：采取多级滤波
R u1 1 u u2 2 u CC1 1
RC型π型π型滤波器 L – 滤波器 LC – 滤波器
L RRL uo o L u
uo1o1L u´ ´ CC2 2
直流稳压电源
硅稳压管稳压电路
稳压电路的作用: 稳压电路的作用: