整理第三节 电源电路.docx

1、整理第三节 电源电路2.辨识与分析危险、有害因素第三节 电源电路 一、电源的主要技术指标 稳压电源类型 主要技术指标：性能参数 工作参数 性能参数 1、稳压系数Sv：又称电压调整率， 当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度。 2、输出系数Ro：又称负载调整率，体现了抗负载变化的能力。 3、纹波抑制比Srip：输入纹波电压峰峰值与输出纹波电压峰峰值之比，体现对交流纹波电压的抑制能力 4、温度系数ST：电源工作温度最大变化范围内（TminTiTmax）直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比值。 二、常用的整流滤波电路 改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如： RC型滤波电路：在电容滤

2、波后再接一级RC滤波电路。 L-C型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。 LC型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型滤波电路。 性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。 1.RC型滤波器 改善滤波特性的方法：采取多级滤波 R愈大，C2愈大，滤波效果愈好。但R太大，将使直流压降增加。 主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很小的场合。 2.L-C 型滤波电路 设uo1的直流分量为UO，交流分量的基波的幅值为UO1m，： 3.LC 型滤波电路 显然， LC 型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输出电压。 滤波

3、效果比LC滤波器更好，但整流二极管中的 冲击电流较大。 4.倍压整流电路 利用滤波电容的充放电作用，将多个电容和二极管组合可获得倍数于变压器附边电压的输出电压。 1、二倍压整流电路 u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压： u2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压： 输出端的电压：即二倍压电压。 三、线性稳压电源及其应用 串联反馈式稳压电路 基本调整管稳压电路 为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。 稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。 串联型稳压电路的基本组成及其作用 调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO

4、。 基准电压：是UO的参考电压。 取样电阻：对UO的取样，与基准电压共同决定UO。 比较放大：将UO的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。 集成稳压器（三端稳压器） 单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。 常用的是W78xx、w79xx系列三端集成稳压器，该组件如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。 线性三端集成稳压器的分类 1.三端固定正输出，国标型号为CW78-/CW78M-/CW78L- 2.三端固定负输出，国标型号为CW79-/CW7

5、9M-/CW79L- 3.三端可调正输出，国标型号为CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L-CW317-/CW317M-/CW317L- 4.三端可调负输出，国标型号为CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L- 5.三端低压差 1.5A 0.5A 0.1A 6.大电流三端 以上1-为军品级；2-为工业品级；3-为民品级。 军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55150； 工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25150； 民品级多为塑料封装，

6、工作温度范围0125。 线性集成稳压应用电路 三端集成稳压电路的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。一般最小输入、输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在4-5V 。安装足够大的散热器 ，散热片总是和最低电位的第脚相连 C1， C4改善纹波特性，C2消除芯片自激震荡和改善瞬态响应， C3减小高频干扰。 由于稳压管反相电压较低，当输入无电压时，反并联二极管D用于泄放C4电容能量。 UREF=1.25V，IREF=50uA，UREF很稳定 采用LM117和LM137实现的输出电压连续可调的正、负输出稳压电路 大电流稳压器：NS公司的 LM196/396大电流可调稳压

7、器1.25V15V范围内可以提供10A电流 低失稳稳压器 失稳电压：当输入电压逐渐降低直至输出电压波动超出规定电压时，输入和输出电压之差为失稳电压。 LT/LM108x系列低压差三端线性稳压器：输入输出压差1.5V就能正常工作。 固定式 LM1084NS公司 可调式 LT1083等凌特公司 LM2990/2991系列负压输出线性稳压器：输入输出压差0.6V就能正常工作 TPS75xxx系列 线性稳压器TI公司输入输出压差0.6V就能正常工作 基准电压源 基准电压源一般可以用稳压管组成的稳压源来承担，但目前有很多基准电压集成电路，被广泛用作高性能稳压电源的基准电源。 TL431主要应用于稳压电源

8、、仪器仪表、可调电源和开关电源中，是稳压二极管的良好替代品。 直流稳压电源的主要技术指标 主要技术指标：性能参数 工作参数 性能参数 1、稳压系数Sv：又称电压调整率， 当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度 。 2、输出系数Ro：又称负载调整率，体现了抗负载变化的能力。 3、纹波抑制比Srip：输入纹波电压峰峰值与输出纹波电压峰峰值之比，体现对交流纹波电压的抑制能力 4、温度系数ST：电源工作温度最大变化范围内（TminTiTmax）直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比值。 集成基准电压源电路 电压基准具有输出电压精度高，温漂小，输出噪声小的特点。 两端型电压基准 ADR5

9、20A ADR525A ADR530A LT1004-1.2 LT1004-1.5 MAX6006 MAX6008 MAX6008 等 三端型电压基准 AD780AN LT1461 LTC1798 等 四、开关电源基础 开关稳压电源的调整管及所有的晶体管大都工作在高频开关状态，截止期间，晶体管无电流，因此不消耗功率，而导通时，晶体管的功耗为饱和压降乘以电流，因此电路的功耗很小，效率很高，可达80%-90%。比普通线性稳压电源提高了近一倍。故开关电源SPS（Switching Power Supply）被誉为高效节能型电源。 1. 取样环节：R1 、R2 分压提取取样电压uF（反馈电压） 2.

10、基准电压环节：提供稳压的基准电压UREF 3. 放大环节：比较放大器A，放大差值（UREF uF） 4. 调整环节：调整管T由开关信号控制通断，稳定输出电压UO。 5. LC滤波器及续流二极管D：滤波和续流得到平稳的直流电压。 6. 脉宽调制比较器C：反相端接uT （三角波发生器的输出），同相端接uA （比较放大器输出），输出开关信号uB驱动调整管。 三角波发生器与比较器组成的电路称为脉宽调制电路(PWM) 开关电源的工作原理 1. 分析 当uB为高电平T饱和、D截止，uE=UI ,经LC滤波到负载RL同时iL L和C储存能量 当uB为低电平T截止、D导通， uEUD0，D续流 LC泄放能量给

11、RL供电，输出较平稳的直流电压 虽然T处于开关状态，但由于D的续流和L、C的滤波作用，输出电压UO是比较平稳的。 2. 输出平均电压及占空比 调整管通断时uE的波形为矩形波 输出平均电压（忽略滤波电感L的直流压降）： 可见，对于一定的UI值，通过调节占空比即可调节输出电压UO。 2. 开关电源电路的基本类型 串联型。图示的开关电源基本形式即是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载RL串联。 并联型。并联型开关稳压电源基本电路如图7-3-3所示，其工作波形与串联电路基本相同。因开关管VT与负载RL并联而称之为并联型。此外二极管VD通常称之为脉冲整流管，C为滤波电容。 三种基本的非隔离开关电

12、源： 三种基本的隔离开关电源： 五、DC-DC变换器及其应用 集成开关稳压器 类型: 单片脉宽调制式(外接开关功率管) CW1524 单片集成开关稳压器 CW4960/4962 1. CW1524/2524/3524(区别在于温度范围) 组成： 基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、2只输出功率管、过热保护、 最大输入电压：40 V 最高工作频率：100 kHz 每路输出电流：100 mA 内部基准电压：5 V(承受 50 mA电流) 降压DC/DC集成电路 开关稳压控制器 需外接开关功率管及快速恢复二极管等 LM1524 TL494 MAX786 等 开关稳压器 需外接电感、电

13、阻等 LH1605 MIC4680 LM2578 LM2576 MAX8505 MAX1878 ADP3000 等 开关稳压电源模块 直流直流模块 VI200 交流直流模块 AC220-DC （深圳创建） 六、电源滤波器 交流电源滤波器EMI-FILTER：电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用LC滤波器来抑制混入电源的噪声。 交流电源滤波器外形 交流电源滤波器的内部电路 图中的100H电感、0.1F电容组成高频滤波器，用于吸收从电源线传导进来的中短波段的高频噪声干扰；图中两只对称的5mH电感是由绕在同一只铁心两侧、匝数相等的电感绕组构成的，称为共模电感，用于吸收因电源波形畸变而产生的谐波干

14、扰；图中的压敏电阻用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。 交流电源滤波器的内部电路。 电源滤波器中的共模电感 当50Hz电流流经共模电感时，由于进线与出线产生的磁场方向相反，相互抵消，不会产生压降，但共模电感对共模干扰却有较大的感抗。 1、AC输入整流滤波电路原理： 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪

15、声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。 DC输入滤波电路原理 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级