小功率穩(wěn)壓電源電源a

1、第九章第九章 小功率穩(wěn)壓電源小功率穩(wěn)壓電源 第一節(jié)第一節(jié) 穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用 第二節(jié)第二節(jié) 整流電路整流電路 第三節(jié)第三節(jié) 濾波電路濾波電路 第四節(jié)第四節(jié) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 第五節(jié)第五節(jié) 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器三端固定輸出集成穩(wěn)壓器 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：各部分組成及其作用各部分組成及其作用 第二節(jié)第二節(jié) 整流電路整流電路 一、半波整流：一、半波整流： 工作原理：工作原理： 輸入正半周：二極管導通，輸入正半周：二極管導通，輸出波形跟隨輸入波形。輸出波形跟隨輸入波形。 輸入負半周：二極管截止，輸入負半周：二極管截止，電路無輸出電壓。電路無輸

2、出電壓。整流二極管承受反向電壓是整流二極管承受反向電壓是 Vi2缺點：損失了負半周的信號，整流效率低。缺點：損失了負半周的信號，整流效率低。 半波整流電路的性能指標半波整流電路的性能指標 效值，代入可得是變壓器次級的電壓有在半波整流時，有：2220200sin2)(21VtttVtdVVOO（1）整流輸出電壓）整流輸出電壓VO 220245. 02sin221VVVttdVVOO其結(jié)果為：）（ 如果考慮二極管的正向電阻、變壓器的次級內(nèi)阻等實際如果考慮二極管的正向電阻、變壓器的次級內(nèi)阻等實際情況，得到的輸出電壓值會更低。情況，得到的輸出電壓值會更低。 上式說明：半波整流負上式說明：半波整流負載上

3、得到的直流電壓只載上得到的直流電壓只有變壓器次級電壓有效有變壓器次級電壓有效值的值的45%半波整流電路的性能指標半波整流電路的性能指標 （2）整流輸出的脈動系數(shù)）整流輸出的脈動系數(shù)S脈動系數(shù)定義為輸出電壓的基波脈動系數(shù)定義為輸出電壓的基波峰值峰值V01m與輸出直流電壓與輸出直流電壓VO的的比，即比，即 其脈動系數(shù)為其脈動系數(shù)為1.57，說，說明輸出電壓中脈動的成分明輸出電壓中脈動的成分很大。很大。 OmVVS0157. 12222220120101VVVVSVVVVOmmOm故此其結(jié)果是：的富氏級數(shù)求得，可以通過半波輸出電壓半波整流電路的性能指標半波整流電路的性能指標 （3）整流管的平均整流電

4、流）整流管的平均整流電流 整流二極管允許通過的平均工作整流二極管允許通過的平均工作電流，其值為電流，其值為 優(yōu)勢：電路形式簡單，易于制作。優(yōu)勢：電路形式簡單，易于制作。缺點：損失了負半周的信號，整流效率低。缺點：損失了負半周的信號，整流效率低。 LOFRVI（4）整流二極管承受反向電壓）整流二極管承受反向電壓：Vi2二、全波整流：二、全波整流： 工作原理：工作原理： 利用中間抽頭變壓利用中間抽頭變壓器和兩個二極管，器和兩個二極管，獲取負半周信號，獲取負半周信號，整流效率提高。整流效率提高。整流二極管承受反整流二極管承受反向耐壓是向耐壓是 缺點缺點： （1）對整流二極管的耐壓要求提高。對整流二極

5、管的耐壓要求提高。 （2）需要中間抽頭變壓器。）需要中間抽頭變壓器。 Vi22全波整流電路的性能指標全波整流電路的性能指標 ： （1）整流輸出電壓）整流輸出電壓VO 229 . 022VVVO因此有流電路的兩倍，全波整流電路是半波整（2）整流輸出的脈動系數(shù)）整流輸出的脈動系數(shù)S 67. 022324324222201VVSVVm脈動系數(shù)為：因此基波最大值是，的基波頻率為全波整流電路輸出電壓全波整流電路的性能指標全波整流電路的性能指標 ：（3）整流管的平均整流電流：）整流管的平均整流電流： 缺點缺點： （1）對整流二極管的耐壓要求提高。對整流二極管的耐壓要求提高。 （2）需要中間抽頭變壓器。）需

6、要中間抽頭變壓器。 LOOFRVII221（4）整流二極管承受反向耐壓整流二極管承受反向耐壓 Vi22三、橋式整流三、橋式整流 工作原理：工作原理： 正半周：正半周：D2、D4導導通，通，D1、D4截止，截止，負載獲得電流。負載獲得電流。負半周：負半周：D1、D3導導通，通，D2、D4截止。截止。整流二極管承受反整流二極管承受反向耐壓是向耐壓是 優(yōu)點：省略中間抽頭變壓器，降低二極管耐壓優(yōu)點：省略中間抽頭變壓器，降低二極管耐壓缺點缺點：需要整流二極管的數(shù)量增加，電路比較復雜。需要整流二極管的數(shù)量增加，電路比較復雜。 Vi2三、橋式整流三、橋式整流 （1）整流輸出電壓）整流輸出電壓VO 229 .

7、 022VVVO路，因此有工作原理同全波整流電（2）脈動系數(shù)）脈動系數(shù)S 67. 02232422VVS脈動系數(shù)為：（3）整流管的平均整流）整流管的平均整流電流：電流： LOOFRVII221（4）整流二極管承受反向電壓）整流二極管承受反向電壓 Vi2第三節(jié)第三節(jié) 濾波電路濾波電路 濾波電路的主要任務是將脈動大的直流電轉(zhuǎn)化為較為平濾波電路的主要任務是將脈動大的直流電轉(zhuǎn)化為較為平滑的直流電，它主要抑制電路中的交流成分而保留直流成分。滑的直流電，它主要抑制電路中的交流成分而保留直流成分。利用電容兩端電壓不能突變和電感兩端的電流不能突變，使利用電容兩端電壓不能突變和電感兩端的電流不能突變，使輸出波形

8、變得平滑。在濾波電路的形式上有電容濾波、電感輸出波形變得平滑。在濾波電路的形式上有電容濾波、電感濾波、濾波、RC-型濾波、型濾波、LC-型濾波型濾波 橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路 一、空載分析：一、空載分析： 空載時，接入交流電后，在一空載時，接入交流電后，在一個周期的正負半周，四個二極個周期的正負半周，四個二極管分別導通，電容被充電到交管分別導通，電容被充電到交流電的最大值，由于二極管的流電的最大值，由于二極管的反向電阻很大，電容幾乎無放反向電阻很大，電容幾乎無放電回路，故，輸出電壓為電回路，故，輸出電壓為22V橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路二、帶載分析二、帶載分析 U

9、2的正半周，電容被充電，的正半周，電容被充電，電壓達到最大值后，通過電壓達到最大值后，通過負載放電，負載放電，UO下降，一直下降，一直持續(xù)到下一個持續(xù)到下一個U2上升到和上升到和電容電壓相等之后再次充電容電壓相等之后再次充電。電。 三、結(jié)論：三、結(jié)論： （1）輸出的直流電壓與）輸出的直流電壓與放電時間常數(shù)有關(guān)放電時間常數(shù)有關(guān) （2）選擇整流二極管時）選擇整流二極管時要留有一定的余量。要留有一定的余量。 實際工作中往往采用下列經(jīng)驗數(shù)實際工作中往往采用下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇濾波電容的容量據(jù)選擇濾波電容的容量 為交流電壓的周期式中：）TTCRL253(橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路電容濾波的整流

10、電路，其電容濾波的整流電路，其輸出電壓在，在電路的內(nèi)輸出電壓在，在電路的內(nèi)阻不太大和放電時間常數(shù)阻不太大和放電時間常數(shù)滿足上關(guān)系的條件下，負滿足上關(guān)系的條件下，負載電壓和載電壓和V2的關(guān)系為：的關(guān)系為： 電容濾波電路的特點：電容濾波電路的特點： 2)2 . 11 . 1 (VVLR 電感濾波電路電感濾波電路 利用電感器件的貯能作用，利用電感器件的貯能作用，減小輸出電壓的脈動而得到較為減小輸出電壓的脈動而得到較為平滑的直流。平滑的直流。 當忽略電感上的直流壓降時，當忽略電感上的直流壓降時，負載上得倒的電壓和無電感時相負載上得倒的電壓和無電感時相同，即同，即0.9V2。 由于電感得直流電阻可以由于

11、電感得直流電阻可以作得很小，所以作得很小，所以LC濾波電路的濾波電路的內(nèi)阻比電容濾波要小，輸出特性內(nèi)阻比電容濾波要小，輸出特性較為平坦，它適用于負載電流變較為平坦，它適用于負載電流變化較大的場合?；^大的場合。 其他類型的濾波電路其他類型的濾波電路 為了進一步提高濾波效果和輸出電壓，可以在為了進一步提高濾波效果和輸出電壓，可以在RC或或LC濾波電路的輸入端在加一個電容，這兩種類型的電路通稱為濾波電路的輸入端在加一個電容，這兩種類型的電路通稱為型濾波電路。型濾波電路。 由于電阻由于電阻R的存在，會使輸出直流電壓降低，為了得到的存在，會使輸出直流電壓降低，為了得到同樣的輸出電壓，就必須提高變壓器次

12、級的輸出幅度。同樣的輸出電壓，就必須提高變壓器次級的輸出幅度。 第四節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路第四節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 電路組成與工作原理電路組成與工作原理 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由調(diào)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由調(diào)整元件、基準電壓、取樣整元件、基準電壓、取樣網(wǎng)絡、比較放大環(huán)節(jié)以及網(wǎng)絡、比較放大環(huán)節(jié)以及過載保護、輔助電源等環(huán)過載保護、輔助電源等環(huán)節(jié)構(gòu)成。從穩(wěn)壓電路的主節(jié)構(gòu)成。從穩(wěn)壓電路的主回路來看，起調(diào)整電壓作回路來看，起調(diào)整電壓作用的半導體三極管與負載用的半導體三極管與負載相串聯(lián)，故把這種相識的相串聯(lián)，故把這種相識的電路稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。電路稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。調(diào)整元件一般選用低頻大功率管，以射極輸出器的形式組成調(diào)整元件一般

13、選用低頻大功率管，以射極輸出器的形式組成電路，負載電阻作為射極電阻，以整流濾波后的輸出電壓為電路，負載電阻作為射極電阻，以整流濾波后的輸出電壓為電源。取樣網(wǎng)絡由電阻分壓構(gòu)成?；鶞孰妷河煞€(wěn)壓管提供。電源。取樣網(wǎng)絡由電阻分壓構(gòu)成。基準電壓由穩(wěn)壓管提供。 二、工作原理二、工作原理 指標估算指標估算 一、輸出電壓一、輸出電壓VO及其可調(diào)節(jié)范圍及其可調(diào)節(jié)范圍 ZBEBObabBVVVTVRRRV2222：和穩(wěn)壓管組成的回路有而從由分壓關(guān)系有：隨之而改變。的阻值，輸出電壓也將和上式說明：如果改變）（則：即：212222RRVVRRRVVVRRRVVVBEZbbaOBEObabBEBZ指標估算指標估算 一、

14、輸出電壓一、輸出電壓VO及其可調(diào)節(jié)及其可調(diào)節(jié)范圍范圍 minmax23342334minmaxooBEZWWBEZWVVVVRRRRRVoVVRRRRVo節(jié)范圍是：至此，輸出電壓的可調(diào)）（值，其大小為：時，輸出的電壓是最小當電位器調(diào)節(jié)至最上端）（，其大小為：時，輸出電壓是最大值當電位器調(diào)節(jié)至最下端二、對調(diào)整管的考慮：二、對調(diào)整管的考慮： 由于調(diào)整管承擔了全部的負載電流，因此，調(diào)整管的選擇一由于調(diào)整管承擔了全部的負載電流，因此，調(diào)整管的選擇一般是低頻大功率管，同時還必須考慮以下幾項指標：般是低頻大功率管，同時還必須考慮以下幾項指標：值。等環(huán)節(jié)消耗的電流總基準電源為取樣、比較放大以及，為負載電流最

15、大額定值其中，：、調(diào)整管的IIoIIIIIoCCMCMmax1maxmax壓。是穩(wěn)壓電源額定輸出電最大值，時穩(wěn)壓電路輸入電壓的是考慮電網(wǎng)電壓波動式中：）（大功率損耗為：調(diào)整管可承受的最：選觀時要求、調(diào)整管的minmaxmaxminmaxmaxmaxmaxmax%102oiciiccecCCMCMVVIVVIVPPPPmaxmax3iCEOiCEOVBVVBV因此要求：全部加在調(diào)整管上，入的最大電壓當負載短路時，輸：、調(diào)整管的擊穿電壓提高穩(wěn)壓電路性能的措施提高穩(wěn)壓電路性能的措施 優(yōu)勢：電路簡單、輸出電壓有優(yōu)勢：電路簡單、輸出電壓有一定的穩(wěn)定度，適合要求不是一定的穩(wěn)定度，適合要求不是很高的場合。很

16、高的場合。 缺陷：輸出電壓的穩(wěn)定度不夠缺陷：輸出電壓的穩(wěn)定度不夠高，溫度特性不是很好，可調(diào)高，溫度特性不是很好，可調(diào)節(jié)范圍不夠大。節(jié)范圍不夠大。 1、提高輸出電壓的穩(wěn)定度：、提高輸出電壓的穩(wěn)定度：對電路的比較放大環(huán)節(jié)用輔助電源供電，由此克服輸入電壓波動對比較環(huán)對電路的比較放大環(huán)節(jié)用輔助電源供電，由此克服輸入電壓波動對比較環(huán)節(jié)的影響，提高電路的穩(wěn)定性。節(jié)的影響，提高電路的穩(wěn)定性。 2、提高對溫度的穩(wěn)定性、提高對溫度的穩(wěn)定性 提高穩(wěn)壓電路性能的措施提高穩(wěn)壓電路性能的措施 穩(wěn)壓電路的任務是想電穩(wěn)壓電路的任務是想電路提供穩(wěn)定的直流電，因此，路提供穩(wěn)定的直流電，因此，工作電流比較大，溫度不可工作電流比較

17、大，溫度不可避免的影響電路的性能。除避免的影響電路的性能。除采用差放電路或集成電路作采用差放電路或集成電路作為比較器之外，對基準電壓為比較器之外，對基準電壓部分選用帶溫度補償功能的部分選用帶溫度補償功能的器件。器件。 對于調(diào)整管，考慮加裝對于調(diào)整管，考慮加裝散熱片或者風冷系統(tǒng)。散熱片或者風冷系統(tǒng)。2、提高對溫度的穩(wěn)定性、提高對溫度的穩(wěn)定性 第五節(jié)第五節(jié) 三端集成穩(wěn)壓電路三端集成穩(wěn)壓電路 第五節(jié)第五節(jié) 三端集成穩(wěn)壓電路三端集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外

18、圍電電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了普遍的應用。普遍的應用。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器應用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器 集成穩(wěn)壓器可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式和開關(guān)式穩(wěn)壓器三大集成穩(wěn)壓器可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式和開關(guān)式穩(wěn)壓器三大類

19、。如圖所示為應用最廣泛的串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路方框圖，類。如圖所示為應用最廣泛的串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路方框圖，其工作原理是：取樣電路將輸出電壓其工作原理是：取樣電路將輸出電壓Uo按比例取出，送入比較放按比例取出，送入比較放大器與基準電壓進行比較，差值被放大后去控制調(diào)整管，以使輸大器與基準電壓進行比較，差值被放大后去控制調(diào)整管，以使輸出電壓出電壓Uo保持穩(wěn)定。保持穩(wěn)定。 第五節(jié)第五節(jié) 三端集成穩(wěn)壓電路三端集成穩(wěn)壓電路 78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V

20、等規(guī)格，最等規(guī)格，最大輸出電流為大輸出電流為1.5A。內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保。內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠。定可靠。78xx系列集成穩(wěn)壓器為三端器件：系列集成穩(wěn)壓器為三端器件：1腳為輸入端，腳為輸入端，2腳為接地端，腳為接地端，3腳為輸出端，使用十分方便。腳為輸出端，使用十分方便。 第五節(jié)第五節(jié) 三端集成穩(wěn)壓電路三端集成穩(wěn)壓電路 為提高輸出電壓的應為提高輸出電壓的應用電路。穩(wěn)壓二極管用電路。穩(wěn)壓二極管VD1串接在串接在78xx穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器2腳與腳與地之間，可使輸出電壓

21、地之間，可使輸出電壓Uo得到一定的提高，輸?shù)玫揭欢ǖ奶岣撸敵鲭妷撼鲭妷篣o為為78xx穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管輸出電壓與穩(wěn)壓二極管VC1穩(wěn)壓值之和。穩(wěn)壓值之和。VD2是輸出保護二極管，一是輸出保護二極管，一旦輸出電壓低于旦輸出電壓低于VD1穩(wěn)壓穩(wěn)壓值時，值時，VD2導通，將輸出導通，將輸出電流旁路，保護電流旁路，保護7800穩(wěn)穩(wěn)壓器輸出級不被損壞。壓器輸出級不被損壞。 第五節(jié)第五節(jié) 三端集成穩(wěn)壓電路三端集成穩(wěn)壓電路 本圖為輸出電壓可在本圖為輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的應用電一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的應用電路。路。由于由于R1、RP電阻網(wǎng)絡的作電阻網(wǎng)絡的作用，使得輸出電壓被提高，用，使得輸出電壓被提高，提高的幅度取決于提高的幅度取決于RP與與R1的比值。調(diào)節(jié)電位器的比值。調(diào)節(jié)電位器RP，即可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出即可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。當電壓。當RP=0時，輸出電時，輸出電壓壓Uo等于等于78xx穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)壓器輸出電壓；當電壓；當RP逐步增大時，逐步增大時，Uo也隨之逐步提高。也隨之逐步提高。 第五節(jié)第五節(jié) 三端集成穩(wěn)壓電路三端集成穩(wěn)壓電路 下圖為擴大輸出電流的應用電路。下圖為擴大輸出電流的應用電路。VT2為外接擴流率管，為外接擴流率管，VT1為推動管，二者為達林頓連接。為推動管，二者為達林頓連接。R1為偏置電阻。該電路最為偏置電阻。該電路