第5章、直流稳压电源(维修电工初级理论)
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电工学直流稳压电源课件
[解] 负载直流电流
IO=
UO RL
=
12 240
A
=
0.05
A
二极管平均电流
ID=
1 2
IO =
1 2
×0.05 A = 0.025 A
变压器的二次电压
U2=
Uo 0.9
=
12 0.9
V = 13.33 V
变压器的电压比
k=
U2 U1
=
220 13.33
= 16.5
电工学直流稳压电源课件
21
8.5 滤 波 电 路
+ C
Co UO -
电工学直流稳压电源课件
35
-
2 CW237 3
Ci
1 R1
Ui
R2
+C
+
• 输出电压计算公式：
UO= ±1.25 ( 1+
R2 R1
)
Co UO
+
电工学直流稳压电源课件
36
第8 章 结束
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电工学直流稳压电源课件
-
31
1
2
7800
＋
3 ＋
C
Ci
Co RL UO
－
电工学直流稳压电源课件
• CW7900 接线图
+
+
u1
u2
-
-
32
3
2
7900
－ 1
C ＋ Ci
Co RL UO
＋
电工学直流稳压电源课件
• 同时输出正负两组电压的接线图
1 CW7805 2
＋
3
Ci
Co
《直流稳压电源概述》课件
电压调整率
电压调整率
指在一定的输入电压范围内，输出电压的变化量与输入电压 变化量的比值。它是衡量电源对输入电压变化的适应能力的 重要指标。
性能要求
理想的电压调整率应为零，即输入电压变化时输出电压应保 持不变。但在实际应用中，由于各种因素的影响，电压调整 率不可能为零。因此，需要选择具有较小电压调整率的电源 ，以保证电子设备的性能稳定。
分类与用途
分类
根据不同的分类标准，直流稳压电源可分为线性稳压电源、开关稳压电源等类型 。
用途
直流稳压电源广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备、工业自动化等领域， 为各种电子元器件和设备提供稳定的直流电源，保证其正常工作和性能。
02
直流稳压电源的组成
电源变压器
01
02
03
作用
将电网中的交流电压转换 成较低的交流电压，为整 流电路提供合适的输入电 压。
纹波电压
纹波电压
指直流稳压电源输出电压中的交流成 分，表现为一定频率的波纹状波动。 它是衡量电源性能的重要指标之一， 对电子设备的正常工作具有重要影响 。
抑制能力
纹波电压的抑制能力是指电源输出电 压中纹波电压的幅度与主输出电压的 比值。抑制能力越高，纹波电压越小 ，电源的性能越好。
04
直流稳压电源的应用
直流稳压电源能够为这些设备提供稳定的直流电，确保电力 系统的安全和稳定运行。
05
直流稳压电源的发展趋势与展望
高效率、高稳定性
总结词
随着能源问题的日益突出，直流稳压电 源的高效率和稳定性成为了研究的重要 方向。
VS
详细描述
为了提高能源利用效率和系统稳定性，研 究者们不断探索新型的转换拓扑结构和控 制方法，如采用软开关技术、多模式控制 策略等，以实现高效稳定的直流稳压电源 。
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源是一种将交流电转换为直流电，并通过控制电路保持输出电压恒定的电子设备。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制电路等部分组成。
首先，交流电经过步进变压器降压为适当电压，然后经过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路可以采用单相或者三相整流桥等结构，将交流电的负半周期或者全波周期转换为正半周期的脉冲波形。
接下来，滤波电路对脉冲波形进行滤波处理，去除掉波形中的纹波成分，使电压平滑、稳定。
滤波电路通常由电容器和电感器组成，起到平滑输出电压的作用。
稳压电路是保持输出电压恒定的关键部分，其原理是通过对输出电压进行反馈监测，并通过控制电路调整输入电压或者输出电流来实现稳压。
通常使用运算放大器或者比较器来实现反馈控制，根据输出电压与设定值之间的差异来控制稳压电路。
控制电路根据需求对稳压电源进行额外的保护设计，如过载保护、短路保护、过压保护和过温保护等。
这些保护装置可以确保电源在异常情况下自动停止运行，以避免电源或负载损坏。
最终，经过以上各个部分的处理，直流稳压电源可以实现输出电压恒定、纹波较小、负载波动较小的稳定直流电源供应。
它广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备等领域，为各种电子设备提供可靠的电源供应。
直流稳压电源知识讲解
变压器：
将正弦工频交流电源电压变换为符合 用电设备所需要的正弦工频交流电压。
整流电路：
利用具有单向导电性能的整流元件， 将正负交替变化的正弦交流电压变换成单 方向的脉动直流电压。
滤波电路：
尽可能地将单向脉动直流电压中的脉 动部分(交流分量)减小，使输出电压成为 比较平滑的直流电压。
稳压电路：
采用某些措施，使输出的直流电压在 电源发生波动或负载变化时保持稳定。
到集成运放A的反相输入端；集成运放A 构成比较放大电路，用来对取样电压与基
准电压的差值进行放大。
8.2.3 三端集成稳压器及其应用
三端式稳压器只有三个引出端子，具 有应用时外接元件少、使用方便、性能稳 定、价格低廉等优点，因而得到广泛应用。 三端式稳压器有两种，一种输出电压是固 定的，称为固定输出三端稳压器；另一种 输出电压是可调的，称为可调输出三端稳 压器。它们的基本组成及工作原理都相同， 均采用串联型稳压电路。
图8.15 7800系列基本应用电路
2.提高输出电压的电路
实际需要的直流稳压电源，如果超过集 成稳压器的输出电压数值时，可外接一些元 件提高输出电压，图8.16所示电路能使输出 电压高于固定电压，图中的UXX为CW78系列 稳压器的固定输出电压数值，显然有：
UO=UXX+UZ
图8.16 提高输出电压电路一
SGl525与SGl524的电路结构相同，仅 输出级不同。SGl525输出正脉冲，适用于 驱动NPN功率管或N沟道功率MOSFET管。 SGl527输出负脉冲，适用于驱动PNP功率 管或P沟道功率MOSFET管。SG2525和 SG3525也属这个系列，内部结构及功能相 同，仅工作电压及工作温度有些差异。
三端固定输出集成稳压器通用产品有 CW7800系列(正电源)和CW7900系列(负电 源)。
《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、
直流稳压电源 课件
3.4 倍压整流电路的工作原理
一、二倍压整流电路
D1
+
u1
u2 C1 –
RL
（设RL电阻较大）
C2 + –
D2
u2的正半周时：D1 导通，D2截止，理 想情况下，电容C1
uo 的电压充到： 2U2
u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理 想情况下，电容C2
的电压充到： 2U2
负载上的电压： uo 2 2U2
整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是 衡量整流电路性能的两个主要指标。
1. 整流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为:
U o
1 2π
2π 0
uod
t
0.9U
2
负载上的(平均)电流:
IL
0.9U 2 RL
(9-12)
2. 脉动系数Ｓ，又称纹波系数
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo 之比。
较小且负载变动不大的场合。
(9-22)
3.2 电感滤波
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。
L
u1
u2
RL
uo
电感滤波电路
(9-23)
L
பைடு நூலகம்u1
u2
RL
uo
一、滤波原理
对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。
因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压
约为：
Uo=0.9U2
(9-24)
u1
u2
L
《直流稳压电源》课件
《直流稳压电源》PPT课 件
本课件内容旨在介绍直流稳压电源的定义、工作原理、特点与应用，讲解其 分类、选型与设计注意事项，探讨直流稳压电源在市场上的发展趋势。
直流稳压电源：定义与工作原理
定义
直流稳压电源是一种能够提供稳定直流电压输出的 装置，常用于电子设备和实验室应用。
工作原理
通过输入电源变换和控制电路，将电流和电压调整 到稳定的数值，确保输出电压不受外界因素影响。
开关稳压电源
利用开关元件将输入电源高频开关，经过变压和整 流等过程得到稳定输出。
直流稳压电源：选型与设计注意事项
负载需求
根据负载电流和电压要求选择合适的电源型号 和输出功率。
安全保护
电流过载、短路保护等安全功能，提供设备和 操作者安全保障。
效率与功率因数
考虑电源的效率和功率因数，确保能够满足设 备的能量消耗和电压稳定性。
散热与噪音
合理散热设计，减少电源产生的噪音对设备的 干扰。
直流稳压电源：市场发展趋势
1
小型化与集成化
电源体积越来越小，功能集成度高，满
高效节能
2
足紧凑设备的需求。
采用高效率和节能技术，提高电源转换
效率，减少能源消耗。
3
可靠性与稳定性
提升产品质量，降低故障率，确保长期 稳定运行。
直流稳压电源：特点与应用
1 高稳定性
具备稳定的输出电压和电 流，适用于对电源精度要 求较高的应用场景。
2 可调性强
具备调整输出电压和电流 的能力，适应不同设备和 实验验、电子设 备、无线通信、工业自动 化等领域。
直流稳压电源：分类
线性稳压电源
采用电压调节器和电流放大器，通过线性元件调节 电源输出电压。
本课件内容旨在介绍直流稳压电源的定义、工作原理、特点与应用，讲解其 分类、选型与设计注意事项，探讨直流稳压电源在市场上的发展趋势。
直流稳压电源：定义与工作原理
定义
直流稳压电源是一种能够提供稳定直流电压输出的 装置，常用于电子设备和实验室应用。
工作原理
通过输入电源变换和控制电路，将电流和电压调整 到稳定的数值，确保输出电压不受外界因素影响。
开关稳压电源
利用开关元件将输入电源高频开关，经过变压和整 流等过程得到稳定输出。
直流稳压电源：选型与设计注意事项
负载需求
根据负载电流和电压要求选择合适的电源型号 和输出功率。
安全保护
电流过载、短路保护等安全功能，提供设备和 操作者安全保障。
效率与功率因数
考虑电源的效率和功率因数，确保能够满足设 备的能量消耗和电压稳定性。
散热与噪音
合理散热设计，减少电源产生的噪音对设备的 干扰。
直流稳压电源：市场发展趋势
1
小型化与集成化
电源体积越来越小，功能集成度高，满
高效节能
2
足紧凑设备的需求。
采用高效率和节能技术，提高电源转换
效率，减少能源消耗。
3
可靠性与稳定性
提升产品质量，降低故障率，确保长期 稳定运行。
直流稳压电源：特点与应用
1 高稳定性
具备稳定的输出电压和电 流，适用于对电源精度要 求较高的应用场景。
2 可调性强
具备调整输出电压和电流 的能力，适应不同设备和 实验验、电子设 备、无线通信、工业自动 化等领域。
直流稳压电源：分类
线性稳压电源
采用电压调节器和电流放大器，通过线性元件调节 电源输出电压。
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源工作原理直流稳压电源是一种能够将交流电转换为稳定的直流电的电子设备。
它在电子设备、通信设备、工业控制系统等领域得到广泛应用。
其工作原理主要包括整流、滤波、稳压等几个关键环节。
首先是整流环节。
交流电源一般是通过变压器将电压升高或降低，然后经过整流桥等元件将交流电转换为直流电。
整流桥一般由四个二极管组成，可以将交流电转换为单向的直流电。
在整流过程中，由于二极管的导通特性，交流电的负半周被截去，只保留了正半周的电压波形。
这样就得到了一个近似的直流电压波形。
接下来是滤波环节。
由于整流后的直流电压波形仍然存在一定的波动，需要通过滤波电路来去除掉这些波动。
滤波电路一般由电容器和电感器组成。
电容器能够对电压进行积分，从而平滑直流电压波形；而电感器则能够对电流进行积分，从而减小电流的波动。
通过合理设计电容器和电感器的参数，可以有效地去除直流电压波形中的纹波成分，得到稳定的直流电压。
最后是稳压环节。
稳压电路是直流稳压电源的关键部分，它能够保持输出电压在一定范围内的稳定性。
常见的稳压电路包括电阻稳压、二极管稳压、三端稳压等。
其中，三端稳压器是一种常用的稳压电路，它具有稳定的输出特性和较低的输出阻抗。
通过对稳压器的电路设计和参数选择，可以实现对输出电压的精确控制和稳定性。
总的来说，直流稳压电源工作原理是通过整流、滤波和稳压等环节，将交流电转换为稳定的直流电。
通过合理的电路设计和元件选择，可以实现对输出电压的精确控制和稳定性。
直流稳压电源在现代电子设备中起着至关重要的作用，它为各种电子设备提供了稳定可靠的电源支持。
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3、硅整流堆的主要参数
（1）额定反向峰值电压 （2）正向平均整流电流
4、硅整流堆的检测 5、硅整流堆的使用
§5-3 滤波电路
一、电容滤波 二、电感滤波 三、复式滤波电路 四、电子滤波电路
一、电容滤波
1. 电路和工作原理
+ V4
~
u2
V3
电容 充电
电容 放电
iL
V1
C
+
RL uL= uc
V2
件温度过高而烧毁。
螺旋式 自冷
平板式 风冷
平板式 水冷
二、硅整流堆
硅整流堆 将硅整流器件按某种整流方式用绝缘瓷、环氧树脂和
外壳封装成一体，习惯上统称为硅堆。
1、硅整流堆的结构及外形
半桥
内部电气原理图 单相桥
三相桥
2、硅整流堆的型号
目前对各种硅整流堆尚无完全统一的命名标准,需参考有关生 产厂产品说明书。 大部分生产厂家按下述方法命名：
3、整流二极管的主要参数
（1）反向工作峰值电压URWM 习惯称作“额定电压 ”或“最大反向电压”。一般规定为二极管反向击穿电 压的1/2。 （2）正向平均电流IF（AV） 习惯称作 “额定电流” 或“最大整流电流”。指在规定环境和标准散热条件 下，允许连续通过的工频正弦半波电流的平均值。
4、整流二极管的检测
R
+
~
u2
C
Vz
+
RL
UL
简单串联稳压电路
当电网电压升高时，调整R使其增大；反之R减小。 当负载增大时，调整R使其减小；反之R增大。 R为调整元件
+
~
u2
R
+ UCE1 -
-
R1
V1
UBE1
+
C
+
Vz
RL
UL
Vz
Uz
-
简单串稳联压稳电压路电路
例用：一U个L↑工作在U放L↑大→状UB态E1的↓ （三极Uz管不代变替）R→—U—CE—1↑串→联UL稳↓压电路
- C1
-
-
RC-π型滤波电路
电子滤波电路
应用：整流电流不很大，但滤波效果 要求高的场合。
§5-4 稳压电路
一、稳压二极管的工作特性和主要参数 二、简单稳压电路 三、晶体管串联稳压电路
整流
滤波
稳压
由于电网电压波动或负载变化，输出直流电压也随之会发生变化。
一、稳压二极管的工作特性和主要参数
1、工作特性
输入负半周
iL +
2U 2 uL
uL
o
iF=iL
V4
V1
iL
o
u1 u2 V3
V2
+ RLuL
uD1
o
2U2
2 3 t
2 3 t 2 3 t
2 3
t
简化画法
+
~
u2
iL
+ RL uL
习惯画法
§5-2 整流器件的选用
整流器件是整流装置的核心和主体，正确选用整流器 件能够使整流装置在保证可靠运行的前提下降低成本。
第五章 直流稳压电源
电网 电压
电源 变压器
整流 电路
滤波 电路
稳压 负 电路 载
直流稳压电源的方框图 整流：将交流变为直流的过程。
滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。
稳压：使直流电源的输出电压稳定，消除由于电网电压波动、负载变 化等对输出电压的影响。
§5-1 整流电路 §5-2 整流器件的选用 §5-3 滤波电路 §5-4 稳压电路 §5-5 集成稳压器 §5-6 开关稳压电源简介
V导通时给C 充电, V截止时C 向RL放电； 滤波后uL 的波形变得平缓,平均值提高。
动画
例5-5 在单相桥式电容滤波整流中，若要求直流输出电压6V, 负 载电流为60mA，试选择合适的整流二极管及滤波电容。
解:（1） 选二极管
变压器副边电压：
U2
UL 1.2
流过每只二极管的电流平均值:
6V 1.2
3） 二极管最大反向电压 U Rm 2U 2
iF=iL
o uD
优点：结构简单，使用元件少
缺点：输出电压脉动小，电源利用率低
o
2U 2
2 3 t
2 3 t
2 3
t
2 3
t
2、单相桥式整流电路
（1） 工作原理
输入正半周
u2
2U 2
o
V4 u1 u2
V3
V1
RL
V2
2、稳压原理
（小1）结负：载利不用变稳，压管电电网流电的压变变化化，
引从起而U限达i↑→流到电稳UL阻压↑→的R两I目z端↑的→电。I压R↑的→变U化R↑，→UL↓ （2）电网电压不变，负载变化
特点：电路结构简单，设计制作
容易，但稳压性能较差，输出电 压受稳压管自身参数的限制。
RL ↓ →UL ↓ →Iz ↓ →IR ↓ →UR ↓ →UL↑
U RR RR R U UUi=UL LLmmRai12nx3+RUPRC3E4P=2RR404PV4(下U≈) P1Z.2UZ 3201230003030003000330300300000 612(9V(V) )
变当压RP器滑二到次最侧下电端压时的，有输效出值电为压：最大
电 但稳路压特性点能：仍反较与之差简，，单U输稳L出压增电电大压路不相可比调，。稳压性能较好，带载能力增强了，
V1为调整管
三、晶体管串联稳调压整管电路
+ UCE1 -
+
-
R1
V1
UBE1
R2
+
V2
Ui
UB1C2（B1）
- UBE2 +
比较放大管
+
Vz
Uz
-
-
取样电路
+
R3
Rp
+ RL
UL
R4 UB2
§5-1 整流电路
一、单相整流电路 二、三相整流电路
一、 单相整流电路
1、单相半波整流电路
uD Ｖ
u2 2U 2
o
-
+
uL
~
u22
iF RL
uL –
2U 2
+
o
u2 2U2 sint
1） 整流输出电压平均值 U L 0.45U 2
2） 二极管平均电流
IF
IL
0.45U 2 RL
一、整流二极管 二、硅整流堆
一、整流二极管
1、整流二极管的结构及外形
结构同普通二极管，一般采用硅材料制造，它的反向电流很小， PN结的额定结温高，而且受温度影响小，PN结面积较大，允许通 过较大的电流，一般工作在频率为3KMz以下的电路中。
2、整流二极管的型号
2CZ、2DZ系列管子型号采用统一的国家标准进行命名，ZP 系列型号的意义如下：
一、三端集成稳压器的型号和参数
1、三端固定输出集成稳压器
三端固定输出稳压器各管脚的功能
类型
功
管
能
脚
CW78××系列 3
1
11
输2入端
CW79××系列 3
公共端 2
2
塑料封装公共端
3
输出端
金属封输装入端
输出端
固定正压输出集成稳压器，国标型号为CW78--/CW78M--/CW78L-固定负压输出集成稳压器，国标型号为CW79--/CW79M--/CW79L--
IF
5V
1 2 IL
1 2
60
30m
A
每只二极管承受的最高反向电压：U Rm 2U2 1.414 5 7 V
选二极管应满足: IFM （2 3） IF
URM 2U2
可选: 2CZ82A（IF = 100mA， URM = 25V）
（2） 选滤波电容
电容的耐压： UC 2U2 1.41420 28V 因，IL=60mA 查表， 可选： 200 F, 耐压50 V 的电解电容
-
-
晶体管串联稳压电路 基准电路
1、电路组成：
取样电路
U B2
R4 RP(下） R3 R4 RP
UL
比较放大电路 UBE2 UB2 Uz
基准电路 调整电路
2、稳压原理
当电网电压升高或RL增大时，输出电压有上升的趋势，其稳压过程如下：
UL↑→UB2↑→UBE2↑→IB2↑→UC2（UB1）↓→UCE1↑ （RL↓） UL↓
稳压原理：反向电流在
△Uz
很大范围内变化时，其两端
电压却基本保持不变。
A
反向特性
Iz(mA)
正向特性
0
Izmin
uz（V）
V
符号
B
Izmax
为什么普通二极管不允许工作在反向击穿区，而稳 压二极管却工作在该区？
因为，稳压管是采用特殊工艺制造的硅二极管，它的PN结可承 受较大的反向电流和耗散功率，因此可以工作在反向击穿区。
概括为： UL↑→UCE1↑ UL↓
反之，概括为：
UL↓→UCE1↓ UL↑
3、输出电压的调节
当忽略V2管的基极电流时
U B2
R4 RP(下） R3 R4 RP
UL
忽略UBE2，上式整理得
R R R 3
4
P
U R R U L