第九章穩(wěn)壓電源

1、第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-2) 第九章第九章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 9.1 直流穩(wěn)壓電源的組成和功能直流穩(wěn)壓電源的組成和功能 9.2 單相整流電路單相整流電路 9.3 濾波電路濾波電路 9.4 倍壓整流電路的工作原理倍壓整流電路的工作原理 9.5 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 9.6 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源 * 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-3) 電源變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流變?yōu)楹线m的交流 電壓電壓u2。 整整 流流 電電 路路 濾濾 波波 電電 路路 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 u1 u2u3u4 uo 整整 流流

2、 電電 路路 濾濾 波波 電電 路路 穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。 濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷髯優(yōu)槠交闹绷?電壓電壓u4。 穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持保持 輸出電壓輸出電壓uo的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。 9.1 直流穩(wěn)壓電源的組成和功能直流穩(wěn)壓電源的組成和功能 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-4) 整流電路的任務(wù)：整流電路的任務(wù)：把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的 電壓。電壓。 常見的小功率整流電路，

3、有單相半波、全波、常見的小功率整流電路，有單相半波、全波、 橋式和倍壓整流等。橋式和倍壓整流等。 為分析簡(jiǎn)單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即為分析簡(jiǎn)單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。 9.2 單相整流電路單相整流電路 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-5) 9.2.1 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(shí)，二極管時(shí)，二極管 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 iLu1 u2 a T b D RLuo 忽略二極管正忽略二極管正 向壓降：向壓降： uo=u2 u1 u2 a T b D RLuo

4、 iL=0 u20 時(shí)時(shí) D1,D3導(dǎo)通導(dǎo)通 D2,D4截止截止 電流通路電流通路: A D1 RLD3B u20 時(shí)時(shí) D2,D4導(dǎo)通導(dǎo)通 D1,D3截止截止 電流通路電流通路: B D2 RLD4A 輸出是脈動(dòng)的直流電壓！輸出是脈動(dòng)的直流電壓！ u2 t t 橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形 uD4,uD2 uD3,uD1 t uo u2 D4 D2 D1 D3 RL uo A B 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-11) 幾種常見的硅整流橋外形：幾種常見的硅整流橋外形： + A C -+- + - 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-12)

5、9.2.4 整流電路的主要參數(shù)整流電路的主要參數(shù) 1. 整流輸出電壓平均值（整流輸出電壓平均值（Uo） 全波整流時(shí)，負(fù)載電壓全波整流時(shí)，負(fù)載電壓 Uo的平均值為的平均值為: 2 0 2 90d 2 1 U.tuU oo 負(fù)載上的負(fù)載上的(平均平均)電流電流: L L R U. I 2 90 一、整流輸出電壓的平均值與脈動(dòng)系數(shù)一、整流輸出電壓的平均值與脈動(dòng)系數(shù) 整流輸出電壓的平均值整流輸出電壓的平均值Uo和輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)和輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S是是 衡量整流電路性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。衡量整流電路性能的兩個(gè)主要指標(biāo)。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-13) S定義：定義：整流輸出電壓的基波峰值

6、整流輸出電壓的基波峰值Uo1m與平均值與平均值Uo 之比。之比。 2. 脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù) 670 3 2 U22 3 24 2 2 1 . U U U S o mo 用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)全波整流的輸出用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)全波整流的輸出 uo 分解后可得分解后可得: )6cos 35 4 4cos 15 4 2cos 3 4 2 (2 2 tttUuo 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-14) 平均電流平均電流(ID)與反向峰值電壓與反向峰值電壓(URM)是選擇整流管的是選擇整流管的 主要依據(jù)。主要依據(jù)。 L oD R U .II 2 450 2 1 2 2UU RM 例如：例如： 在橋式整流電路中，每個(gè)二極

7、管只有半周在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周 導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電 流流 ID 是負(fù)載平均電流的一半。是負(fù)載平均電流的一半。 二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓： 二、平均電流與反向峰值電壓二、平均電流與反向峰值電壓 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-15) 濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 電容與負(fù)載電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，或并聯(lián)，或 電感與負(fù)載電感與負(fù)載RL串聯(lián)。串聯(lián)。 交流交流 電壓電壓 脈動(dòng)脈動(dòng) 直流電壓直流電壓 整流整流 濾波濾波 直流直流 電壓電壓 原理：原理：利用儲(chǔ)能元件電容兩端

8、的電壓利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過電或通過電 感中的電流感中的電流)不能突變的特性不能突變的特性, 濾掉整流電濾掉整流電 路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成 份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。 9.3 濾波電路濾波電路 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-16) 9.3.1 電容濾波電路電容濾波電路 以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析， 其電路如圖所示。其電路如圖所示。 一、濾波原理一、濾波原理 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3

9、 RL uo S C + 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-17) 1. RL未接入時(shí)未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻) u2 t uo t 設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接時(shí)刻接 通電源通電源 t1 整流電路為整流電路為 電容充電電容充電 充電結(jié)束充電結(jié)束 沒有電容沒有電容 時(shí)的輸出時(shí)的輸出 波形波形 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-18) 2. RL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) (忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻) u2 t uo t 電容通過電容通過RL放電，放電， 在整流電路電壓小在整流電路電壓小 于電容

10、電壓時(shí)，二于電容電壓時(shí)，二 極管截止，整流電極管截止，整流電 路不為電容充電，路不為電容充電， uo會(huì)逐漸下降。會(huì)逐漸下降。 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-19) u2 t uo t 只有整流電路輸出只有整流電路輸出 電壓大于電壓大于uo時(shí)，才時(shí)，才 有充電電流有充電電流iD 。因。因 此整流電路的輸出此整流電路的輸出 電流是脈沖波。電流是脈沖波。 整流電路的整流電路的 輸出電流輸出電流iD a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + iD 可見，采用電容濾可見，采用電容濾 波時(shí)，整流

11、管的導(dǎo)波時(shí)，整流管的導(dǎo) 通角較小。通角較小。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-20) u2 t uo t 電容充電時(shí)，電容電容充電時(shí)，電容 電壓滯后于電壓滯后于u2。 整流電路的整流電路的 輸出電流輸出電流 RLC越小，輸出電越小，輸出電 壓越低。壓越低。 3. RL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) (考慮整流電路內(nèi)阻考慮整流電路內(nèi)阻) a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-21) 一般取一般取 2 )53( T CR Ld (T:電源電壓的周期電源電壓的周期) 近似估算近似估算:Uo=1.2U2。 (2) 流過

12、二極管瞬時(shí)電流很大。流過二極管瞬時(shí)電流很大。 RLC 越大越大 Uo越高越高 負(fù)載電流的平均值越大負(fù)載電流的平均值越大 ; 整流管導(dǎo)電時(shí)間越短整流管導(dǎo)電時(shí)間越短 iD的峰值電流越大的峰值電流越大 故一般選管時(shí)，取故一般選管時(shí)，取 L oL DF R U I I 2 1 )32( 2 )32( 二、電容濾波電路的特點(diǎn)二、電容濾波電路的特點(diǎn) (1) 輸出電壓輸出電壓 Uo與放電時(shí)間常數(shù)與放電時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)。有關(guān)。 RLC 愈大愈大 電容器放電愈慢電容器放電愈慢 Uo(平均值平均值)愈大愈大 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-22) 輸出波形隨負(fù)載電阻輸出波形隨負(fù)載電阻 RL 或或 C 的

13、變化而改變的變化而改變, Uo 和和 S 也隨之改變。也隨之改變。 如如: RL 愈小愈小( IL 越大越大), Uo下降多下降多, S 增大。增大。 結(jié)論：結(jié)論：電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流 較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。 (3) 輸出特性輸出特性(外特性外特性) uo 電容電容濾波濾波 純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載 1.4U2 0.9U2 0 IL 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-23) 9.3.2 電感濾波電感濾波 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L 就構(gòu)成了電感濾波

14、電路。就構(gòu)成了電感濾波電路。 電感濾波電路電感濾波電路 u2u1 RL L uo 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-24) 一、濾波原理一、濾波原理 對(duì)直流分量對(duì)直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上。上。 對(duì)諧波分量對(duì)諧波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上。上。 因此，因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。 Uo=0.9U2 當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓 約為：約為： u2u1 RL L uo 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9

15、-25) 二、電感濾波的特點(diǎn)二、電感濾波的特點(diǎn) 整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特 性比較平坦，適用于低電壓大電流性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場(chǎng)的場(chǎng) 合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁 干擾。干擾。 u2u1 RL L uo 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-26) *9.3.3 其他形式的濾波電路其他形式的濾波電路 改善濾波特性的方法：改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波。如：采取多級(jí)濾波。如： L-C 型濾波電路：型濾波電路：在電感濾波后面再接一電容。在電感濾波后面再接一電容。 R

16、C 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后再接一級(jí)在電容濾波后再接一級(jí)RC濾濾 波電路。波電路。 性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。 LC 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后面再接在電容濾波后面再接L-C 型型 濾波電路。濾波電路。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-27) uo R u2u1 C1C2 uo1 RL 一、一、 RC 型濾波電路型濾波電路 設(shè)設(shè)uo1的直流分量為的直流分量為U O，交流分量的基波的幅，交流分量的基波的幅 值為值為U O1m，則：，則： uo的直流分量：的直流分量： o L L o U RR R U 第九章穩(wěn)

17、壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-28) uo R u2u1 C1C2 uo1 RL uo的交流分量的基波的幅值：的交流分量的基波的幅值： mo CL CL mo U XRR XR U 1 2 2 1 )j/( )j/( mo L L L mo U C RR C RR R U 1 2 2 2 2 1 ) 1 ()/( 1 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-29) 通常選擇濾波元件的參數(shù)使得：通常選擇濾波元件的參數(shù)使得：)/( 1 2 L RR C mo LL L mo U RRCRR R U 1 2 1 )/( 1 mo L L L mo U C RR C RR R U 1 2 2 2 2 1 )

18、 1 ()/( 1 uo的脈動(dòng)系數(shù)的脈動(dòng)系數(shù)S與與uo1的脈動(dòng)系數(shù)的脈動(dòng)系數(shù)S 的關(guān)系：的關(guān)系： S RRCU U RRCU U S Lo mo Lo mo )/( 1 )/( 1 2 1 2 1 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-30) 二、二、 L-C 型濾波電路型濾波電路 u2u1 L uo C RL uo1 設(shè)設(shè)uo1的直流分量為的直流分量為U O，交流分量的基波的幅，交流分量的基波的幅 值為值為U O1m，：，： 2 9 . 0 UUU oo 67. 0S mo CLL CL mo U XRX XR U 11 )j/(j )j/( 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-31) mo

19、CLL CL mo U XRX XR U 11 )j/(j )j/( 通常選擇濾波元件的參數(shù)使得：通常選擇濾波元件的參數(shù)使得： L R C 1 momo CL C mo U LC U XX X U 1 2 11 1 1 jj j uo的脈動(dòng)系數(shù)的脈動(dòng)系數(shù)S與與uo1的脈動(dòng)系數(shù)的脈動(dòng)系數(shù)S 的關(guān)系：的關(guān)系： S LCU U LCU U S o mo o mo 2 1 2 1 1 1 1 1 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-32) 三、三、LC 型濾波電路型濾波電路 u2u1 L uo C2 RL uo1 C1 顯然，顯然， LC 型濾波電路輸出電壓的脈動(dòng)系型濾波電路輸出電壓的脈動(dòng)系 數(shù)比只有

20、數(shù)比只有LC濾波時(shí)更小，濾波時(shí)更小，波形更加平滑波形更加平滑；由；由 于在輸入端接入了電容，因而較只有于在輸入端接入了電容，因而較只有LC濾波濾波 時(shí)，時(shí)，提高了輸出電壓提高了輸出電壓。 請(qǐng)自行分析請(qǐng)自行分析LC 型濾波電路的輸出電壓和脈動(dòng)系型濾波電路的輸出電壓和脈動(dòng)系 數(shù)等基本參數(shù)。數(shù)等基本參數(shù)。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-33) 一、二倍壓整流電路一、二倍壓整流電路 u2的正半周時(shí)：的正半周時(shí)：D1 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止，理截止，理 想情況下，電容想情況下，電容C1 的電壓充到：的電壓充到： 2 2U u2的負(fù)半周時(shí)：的負(fù)半周時(shí)：D2 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止，理截止，理 想情況下，

21、電容想情況下，電容C2 的電壓充到：的電壓充到： 2 2U 負(fù)載上的電壓：負(fù)載上的電壓： 2 22Uuo + u1 u2 + D1 C2 C1 D2 uoRL *9.4 倍壓整流電路的工作原理倍壓整流電路的工作原理 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-34) + 2 2U 二、多倍壓整流電路二、多倍壓整流電路 + 2 22U u2的第一個(gè)正半周：的第一個(gè)正半周：u2、C1、D1構(gòu)成回路，構(gòu)成回路，C1充充 電到：電到： 2 2U u2的第一個(gè)負(fù)半周：的第一個(gè)負(fù)半周：u2、C2、D2 、C1構(gòu)成回路，構(gòu)成回路， C2充電到：充電到： 2 22U C1 u1u2 D1 D2 D3 D4 D5 D6

22、 C3C5 C2C4 C6 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-35) + 2 2U + 2 22U + 2 22U + 2 22U + 2 22U + 2 22U C1 u1u2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C3C5 C2C4 C6 u2的第二個(gè)正半周：的第二個(gè)正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2構(gòu)成回構(gòu)成回 路，路， C1補(bǔ)充電荷，補(bǔ)充電荷，C3充電到：充電到： 2 22U u2的第二個(gè)負(fù)半周：的第二個(gè)負(fù)半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1構(gòu)構(gòu) 成回路，成回路， C2補(bǔ)充電荷，補(bǔ)充電荷， C4充電到：充電到： 2 22U 把電容接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲把電容接在相應(yīng)

23、電容組的兩端，即可獲 得所需的多倍壓直流輸出。得所需的多倍壓直流輸出。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-36) 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 開關(guān)型開關(guān)型 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 線性線性 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 常用穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路 ( (小功率設(shè)備小功率設(shè)備) ) 以下主要討以下主要討 論線性穩(wěn)壓論線性穩(wěn)壓 電路。電路。 電路最簡(jiǎn)單，電路最簡(jiǎn)單， 但是帶負(fù)載能但是帶負(fù)載能 力差，一般只力差，一般只 提供基準(zhǔn)電壓，提供基準(zhǔn)電壓， 不作為電源使不作為電源使 用。用。 效率較高，效率較高， 目前用的也目前用的也 比較多，但比較多，但 因?qū)W時(shí)有限，因?qū)W時(shí)有限， 這里不做介這里不做介 紹。紹。 9.5

24、 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-37) 9.5.1 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 一、電路結(jié)構(gòu)的一般形式一、電路結(jié)構(gòu)的一般形式 1. 串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路的基本形式串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路的基本形式 負(fù)載電流的變化量可以比穩(wěn)壓管工作電流的變負(fù)載電流的變化量可以比穩(wěn)壓管工作電流的變 化量擴(kuò)大（化量擴(kuò)大（1+ ）倍。）倍。 T UO RL + + UZ UIiR iZ iL 實(shí)際上是射極輸出實(shí)際上是射極輸出 器，器，Uo=UZ-UBE 。 但帶負(fù)載的能力比但帶負(fù)載的能力比 穩(wěn)壓管強(qiáng)。穩(wěn)壓管強(qiáng)。 BZR iii, 0 BEL iii)1 ( 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9

25、-38) T UO RL + + UZ UIiR iZ iL 串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路的基本形式串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路的基本形式 兩個(gè)主要缺點(diǎn)：兩個(gè)主要缺點(diǎn)： (1) 穩(wěn)壓效果不好。穩(wěn)壓效果不好。 Uo=UZ UBE (2) 輸出電壓不可調(diào)。輸出電壓不可調(diào)。 改進(jìn)的方法：在穩(wěn)壓電路中引入帶電壓負(fù)改進(jìn)的方法：在穩(wěn)壓電路中引入帶電壓負(fù) 反饋的放大環(huán)節(jié)。反饋的放大環(huán)節(jié)。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-39) 串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣 電路和調(diào)整元件四部分組成。電路和調(diào)整元件四部分組成。 T + _ UI UO 比較放大比較放大 基基 準(zhǔn)準(zhǔn) 取取 樣

26、樣 UR FUO + _C2 RL 調(diào)整元件調(diào)整元件 + + 2. 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-40) T + _ UI UO 比較放大比較放大 基基 準(zhǔn)準(zhǔn) 取取 樣樣 UR FUO + _C2 RL 調(diào)整元件調(diào)整元件 + + 調(diào)整元件調(diào)整元件T：與負(fù)載串聯(lián)，通過全部負(fù)載電流?？梢裕号c負(fù)載串聯(lián)，通過全部負(fù)載電流?？梢?是單個(gè)功率管，復(fù)合管或用幾個(gè)功率管并聯(lián)。是單個(gè)功率管，復(fù)合管或用幾個(gè)功率管并聯(lián)。 比較放大器：可以是比較放大器：可以是單管放大電路單管放大電路，差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路， 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器。 基準(zhǔn)電壓：

27、可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取出基準(zhǔn)電壓：可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取出 輸出電壓輸出電壓UO的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-41) T + _ UI UO 比較放大比較放大 基基 準(zhǔn)準(zhǔn) 取取 樣樣 UR FUO + _C2 RL 調(diào)整元件調(diào)整元件 + + 因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式，因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式， 為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱之為串為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱之為串 聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-42) 一種實(shí)際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源一種實(shí)際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源 二二

28、、穩(wěn)壓原理、穩(wěn)壓原理 UoUB2UBE2( = UB2-UZ） UC2 Uo 當(dāng)當(dāng) UI 增加或輸出電流減小使增加或輸出電流減小使 Uo升高時(shí)升高時(shí) R3 T1 T2 UZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL UO + _ + _ UI UB2 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-43) 三三 、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍 2 22 21 BEZ W W O UU RR RRR U R3 T1 T2 UZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL UO + _ + _ UI UB2 2 2 21 minBEZ W W O UU RR RRR U 2 2 21

29、maxBEZ W O UU R RRR U 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-44) 四四 、影響穩(wěn)壓特性的主要因素、影響穩(wěn)壓特性的主要因素 2. 流過穩(wěn)壓管的電壓隨流過穩(wěn)壓管的電壓隨 UI 波動(dòng)，使波動(dòng)，使UZ 不穩(wěn)定，不穩(wěn)定， 降低了穩(wěn)壓精度。降低了穩(wěn)壓精度。 1. 電路對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)抑制能力較差。例：電路對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)抑制能力較差。例： UIVC2 Uo R3 T1 T2 UZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL UO + _ + _ UI UB2 3. 溫度變化時(shí)，溫度變化時(shí)，T2組成的放大電路產(chǎn)生零點(diǎn)組成的放大電路產(chǎn)生零點(diǎn) 漂移，時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定度變差。漂移，時(shí)輸出電壓

30、的穩(wěn)定度變差。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-45) 五、改進(jìn)措施五、改進(jìn)措施 在運(yùn)放理想條件下在運(yùn)放理想條件下: RRo U F U R R U 1 )1 ( 2 1 1. 選用差動(dòng)放大器或運(yùn)放構(gòu)成的放大器代替選用差動(dòng)放大器或運(yùn)放構(gòu)成的放大器代替T2管構(gòu)管構(gòu) 成的放大器，可以解決零點(diǎn)漂移的問題。成的放大器，可以解決零點(diǎn)漂移的問題。 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 UI T R1 R2 UF RL Uo AV + - RW R UZ 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-46) 采用輔助電源采用輔助電源(比較放大部分的電源比較放大部分的電源)。 用恒流源負(fù)載代替集電極電阻以提高增益。

31、用恒流源負(fù)載代替集電極電阻以提高增益。 4. 調(diào)整管采用復(fù)合三極管以擴(kuò)大輸出電流的范圍。調(diào)整管采用復(fù)合三極管以擴(kuò)大輸出電流的范圍。 R3 T1 T2 UZ R RW1 RW2 R1 RW R2 RL UO + _ + _ UI UB2 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-47) *六六 、過流保護(hù)、過流保護(hù) 為避免使用中因某種原因輸出短路或過載為避免使用中因某種原因輸出短路或過載 致使調(diào)整管流過很大的電流，使之燒壞故需有致使調(diào)整管流過很大的電流，使之燒壞故需有 快速保護(hù)措施。常見保護(hù)電路有兩類快速保護(hù)措施。常見保護(hù)電路有兩類 T1 R T1 IL 1. 限流型：當(dāng)調(diào)整管的電流超過額定值時(shí)，對(duì)調(diào)

32、限流型：當(dāng)調(diào)整管的電流超過額定值時(shí)，對(duì)調(diào) 整管的基極電流進(jìn)行分流，使發(fā)射極電流不至整管的基極電流進(jìn)行分流，使發(fā)射極電流不至 于過大。于過大。 當(dāng)當(dāng)IL不超過額定值不超過額定值 時(shí)，時(shí)，T1截止；截止； 當(dāng)當(dāng)IL超過額定值時(shí)，超過額定值時(shí)， T1導(dǎo)通，其集電極導(dǎo)通，其集電極 從從T1的基極分流。的基極分流。 R為一小電阻，用于檢測(cè)負(fù)載電流。為一小電阻，用于檢測(cè)負(fù)載電流。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-48) 2. 截流型截流型: 過流時(shí)使調(diào)整管截止或接近截止。過流時(shí)使調(diào)整管截止或接近截止。 T1 T2 RL UO + _ + UI + _ _ R2 R1 R3 R4 輸出電流在額定值以內(nèi)時(shí)

33、：輸出電流在額定值以內(nèi)時(shí)： 三極管三極管T2截止，截止， 這時(shí)，電壓負(fù)反這時(shí)，電壓負(fù)反 饋保證電路正常饋保證電路正常 工作。工作。 UO U+ UO UB1 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-49) 輸出電流超出額定值時(shí)：輸出電流超出額定值時(shí)： 因輸出電壓降低，三極管因輸出電壓降低，三極管T2逐漸導(dǎo)通，逐漸導(dǎo)通，U+ ，穩(wěn)，穩(wěn) 壓管截止，電壓負(fù)反饋被切斷。這樣壓管截止，電壓負(fù)反饋被切斷。這樣 U+ UB1 UC1 (=UO) UB2 IC2 U+ T1 T2 RL UO + _ + UI + _ _ R2 R1 R3 R4 最終最終UO降降 低到零。低到零。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (

34、9-50) 七、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路缺點(diǎn)七、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路缺點(diǎn) 損耗損耗 (P=UCE IL) 大大 電源的效率電源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 較低較低 為了提高效率，可采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。為了提高效率，可采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。 調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí): 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-51) 9.5.2 穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo) 一、穩(wěn)壓系數(shù)一、穩(wěn)壓系數(shù) S 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)S反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電路的影反映電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)對(duì)穩(wěn)壓電路的影 響。定義為當(dāng)負(fù)載固定時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化響。定義

35、為當(dāng)負(fù)載固定時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化 量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比。量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比。 I I o o U U U U S 二、輸出電阻二、輸出電阻Ro 輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響。輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負(fù)載變化的影響。 定義為當(dāng)輸入電壓固定時(shí)輸出電壓變化量與輸出定義為當(dāng)輸入電壓固定時(shí)輸出電壓變化量與輸出 電流變化量之比。它實(shí)際上就是電源戴維南等效電流變化量之比。它實(shí)際上就是電源戴維南等效 電路的內(nèi)阻。電路的內(nèi)阻。 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-52) 隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng) 用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有

36、體積小，可靠性高，用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小，可靠性高， 使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電 源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端集源只有輸入，輸出和公共引出端，故稱之為三端集 成穩(wěn)壓器。成穩(wěn)壓器。 本節(jié)主要介紹常用的本節(jié)主要介紹常用的W7800系列三端集成穩(wěn)壓系列三端集成穩(wěn)壓 器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。器，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。 該組件的外形如下圖，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普該組件的外形如下圖，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普 通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù) 環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)。 9.6 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源 第九章穩(wěn)壓電源第九章穩(wěn)壓電源 (9-53) 1端端: 輸入端輸入端 2端端: 公共端公