电工电子技术第10章 直流稳压电源教案.ppt

1. 稳压二极管的基本特性 稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触型半导体二极管，正向特性和普通二极管一样。当反向电压加到某一特定值时，反向电流剧增，产生反向击穿，此时通过管子的电流在很大范围内变化，而管子两端的电压几乎不变。 * 稳压管的主要参数： （1）稳定电压U Z：稳压管的反向击穿电压。 （2）稳压电流I Z：稳压管维持稳定电压的工作电流。 （3）最大稳定电流I ZMAX：稳压管允许通过的最大反向电流。 （4）最大耗散功率P ZMAX：稳压管不致因过热而损坏的最大耗散功率。 （5）动态电阻r Z：稳压管两端电压的变化量和对应的电流变化量之比。 * 2. 二极管稳压电路 二极管稳压电路如图 10-11所示，由稳压管VDZ和限流电阻R组成，稳压管在电路中为反向偏置，它与负载电阻RL并联后，再与限流电阻串联，属于并联型稳压电路。 * 二极管稳压电路的工作原理： 1）负载电阻RL不变 当负载电阻不变，电网电压上升时，将使Ui 增加，Uo随之增加，由稳压管的伏安特性可知，稳压管的电流Iz就会显著增加，结果使流过限流电阻R的电流IR增大，R上的电压增大，从而使输出电压Uo减小，即Uo = Ui - UR。如果电阻R的阻值选择适当，最终可使Uo基本保持不变。上述稳压过程可表示如下： * 2) 电源电压不变 假设电源电压保持不变，负载电阻RL减小，IL增大时， 由于电流在R上的压降升高，输出电压Uo将下降。由于稳压管并联在输出端，由伏安特性可看出，当稳压管两端的电压有所下降时，电流将急剧减小，而IR = Iz + IL，所以IR基本维持不变，R上的电压也就维持不变，从而使输出电压基本维持不变。上述稳压过程可表示如下： * 3）二极管稳压电路限流电阻和稳压管的选择 (1) 稳压电路中的稳定电压应按负载电压选取，即UZ=Uo。稳压管的最大稳定电流大致上应比最大负载电流大两倍以上，即Izmax ≥ 2ILmax。 (2) 限流电阻R的大小应该满足两个条件（两种极端情况）。首先，当直流输入电压最低（UImin）而负载电流最大时，流过稳压管的电流应该大于稳压管的稳定电流，即 * 同时，当直流输入电压最高（UImax）而负载电流最小时，流过稳压管的电流不应该超过稳压管的最大稳定电流IZmax，即： 合并上述两式并推导可得： * 10.4 串联型稳压电路 进 入 退 出 * 二极管稳压电路虽很简单，但受稳压管最大稳定电流的限制，负载电流不能太大，且输出电压不可调，稳定性也不够理想。若要获得稳定性高且连续可调的输出直流电压，可采用由三极管或集成运算放大器所组成的串联型直流稳压电路。 图10-12所示电路是一种典型的串联型稳压电路 。 * 串联型稳压电路的组成： (1) 取样环节。由R3、RP、R4组成的分压电路构成，它将输出电压U O分出一部分作为取样电压U f，送到比较放大环节。 (2) 基准电压。由稳压二极管VDZ和限流电阻R2构成的电路组成，VDZ的稳定电压U Z作为调整、比较的标准。 (3) 比较放大环节。由VT3和R1构成的直流放大电路组成，其作用是将取样电压U f与基准电压U Z之差放大后去控制复合调整管VT2、VT1。 (4) 调整环节。由工作在线性放大区的复合调整管VT2、VT1组成，VT2的基极电流I B2受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流I C2改变，从而控制VT1集、射电压U CE1改变，达到自动调整稳定输出电压的目的。 * 电路的工作原理如下：当输入电压U i升高或输出电流I O变化引起输出电压U O增加时，取样电压U f相应增大，使VT3管的基极电流I B3和集电极电流I C3随之增加，VT3管的集电极电位U C3下降，因此VT2管的发射极电位U C2下降，VT1管的基极电流I B1下降，I C1下降，U CE1增加，U O下降，从而使U O保持基本稳定。 这一自动调压过程可表示如下： UO↑→Uf↑→IB2↑→IC2↑→UC2↓→IB1↓→UCE1↑→ UO↓ * 10.5 开关型稳压电路 进 入 退 出 * 图10-13所示是一种在彩色电视机中广泛使用的串联型开关稳压电源的原理框图。由整流、滤波、开关管、脉宽调制、取样电路、比较放大、LC滤波和基准电压等部分电路构成，其中的开关管一般采用大功率的三极管或场效应管。 * 该电路的稳压原理如下： 取样电路从负载上获得输出电压的取样值