模擬電子技術(shù)第十二章直流電源

1、1第十二章 直流電源12.1 整流電路整流電路12.2 濾波電路濾波電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路12.3 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路半波整流電路半波整流電路橋式全波整流電路橋式全波整流電路電容濾波電路電容濾波電路其他濾波電路其他濾波電路三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器2直流電源的組成及各部分的作用改變電壓值改變電壓值通常為降壓通常為降壓交流變脈交流變脈動(dòng)的直流動(dòng)的直流減小脈動(dòng)減小脈動(dòng)1) 負(fù)載變化輸出電壓負(fù)載變化輸出電壓基本不變；基本不變；2) 電網(wǎng)電壓變化輸出電網(wǎng)電壓變化輸出電壓基本不變。電壓基本不變。 直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，將220V（或或38

2、0V）50Hz的的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。交流電轉(zhuǎn)換為直流電。半波整流半波整流全波整流全波整流 在分析電源電路時(shí)要特別考慮的兩個(gè)問(wèn)題：允許電網(wǎng)電在分析電源電路時(shí)要特別考慮的兩個(gè)問(wèn)題：允許電網(wǎng)電壓波動(dòng)壓波動(dòng)10，且負(fù)載有一定的變化范圍。，且負(fù)載有一定的變化范圍。引言引言3一、一、對(duì)整流電路要研究的問(wèn)題對(duì)整流電路要研究的問(wèn)題二、半波整流電路二、半波整流電路三、橋式全波整流電路三、橋式全波整流電路4一、對(duì)整流電路要研究的問(wèn)題1. 電路的工作原理：即二極管工作狀態(tài)、電路波形的分析即二極管工作狀態(tài)、電路波形的分析2. 輸出電壓和輸出電流平均值：即輸出脈動(dòng)直流電壓和：即輸出脈動(dòng)直流電壓和電流平均值的求解方法電

3、流平均值的求解方法3. 整流二極管的選擇：即二極管承受的最大整流平均電流：即二極管承受的最大整流平均電流和最高反向工作電壓的分析和最高反向工作電壓的分析為分析問(wèn)題簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)二極管為理想二極管，變壓器內(nèi)阻為為分析問(wèn)題簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)二極管為理想二極管，變壓器內(nèi)阻為0。整流二極管的伏安特性：整流二極管的伏安特性：實(shí)際特性實(shí)際特性理想化特性理想化特性 理想二極管的正向?qū)ɡ硐攵O管的正向?qū)妷簽殡妷簽?，即正向電阻為，即正向電阻為0；反向電流為；反向電流為0，即反，即反向電阻為無(wú)窮大。向電阻為無(wú)窮大。5二、半波整流電路1. 工作原理u2的正半周，的正半周，D導(dǎo)通，導(dǎo)通， ADRLB，uO= u2 。

4、 2uu2的負(fù)半周，的負(fù)半周，D截止，承受反向電壓，為截止，承受反向電壓，為u2； uO=0。2u62. 主要參數(shù)(2)(2)輸出電流平均值輸出電流平均值I Io o ：(1)(1) 半波整流電路輸出電壓平均值半波整流電路輸出電壓平均值UO) (d sin2212 0 OttUUL2LOO45. 0RURUI22O45. 02UUU73. 二極管的選擇LLOODRURUII245. 0二極管承受的最高反向電壓：二極管承受的最高反向電壓：22UUDRM二極管的正向平均電流：二極管的正向平均電流： 考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為10，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：

5、足： 2DRML2D21 . 1 45. 01 . 1 UUURUIIRMF8例例1 1：半波整流電路，已知變壓器副邊電壓有效值為：半波整流電路，已知變壓器副邊電壓有效值為30V30V，負(fù)載電阻為負(fù)載電阻為100100，試問(wèn)，試問(wèn)：（1 1）負(fù)載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少。）負(fù)載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少。（2 2）電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍是）電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍是10%10%，二極管承受的最大，二極管承受的最大反向電壓和流過(guò)的最大電流平均值各為多少？反向電壓和流過(guò)的最大電流平均值各為多少？ARUILO135. 01005 .1345. 022.2.二極管承受的最高反向電壓：二極管

6、承受的最高反向電壓：二極流過(guò)的最大平均電流：二極流過(guò)的最大平均電流：AIIOD15. 0135. 01 . 11 . 1VUUDRM7 .4630414. 11 . 121 . 12解：解：1.1.負(fù)載上電壓平均值：負(fù)載上電壓平均值：VUUO5 .133045. 045. 02負(fù)載上電流平均值：負(fù)載上電流平均值：9半波整流電路優(yōu)缺點(diǎn)： 半波整流電路簡(jiǎn)單易行，所用二極管數(shù)量少。但是由于它只利用了交流電壓的半個(gè)周期，所以輸出電壓低，交流分量大（即脈動(dòng)大），效率低。因此，這種電路僅適用于整流電流較小、對(duì)脈動(dòng)要求不高的場(chǎng)僅適用于整流電流較小、對(duì)脈動(dòng)要求不高的場(chǎng)合合。10橋式全波整流電路橋式全波整流電路

7、橋式全波整流電路的習(xí)慣畫(huà)法橋式全波整流電路的習(xí)慣畫(huà)法在實(shí)用電路中，多采用全在實(shí)用電路中，多采用全波整流電路，最常用的是波整流電路，最常用的是橋式整流電路橋式整流電路三、橋式全波整流電路11u2的正半周的正半周 AD1RLD3B，uO= u2u2的負(fù)半周的負(fù)半周 B D2RLD4 A，uO= -u2四只管子如何接？四只管子如何接？ 集成的橋式整流電集成的橋式整流電路稱(chēng)為整流堆。路稱(chēng)為整流堆。1. 工作原理uOu2OO若接反了呢？若接反了呢？122. 輸出電壓和電流平均值的估算) (d sin21 0 2OttUUL2LOO9 . 0RURUI22O9 . 022UUU133. 二極管的選擇2DR

8、2UUML2OD45. 02RUII2RML2F21 . 1 45. 01 . 1 UURUI 考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為10，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足： 與半波整與半波整流電路對(duì)流電路對(duì)二極管的二極管的要求相同要求相同14優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 在相同的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求是在相同的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求是一樣的，并且輸出電壓高、脈動(dòng)小。應(yīng)用廣泛。一樣的，并且輸出電壓高、脈動(dòng)小。應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 二極管數(shù)量多，損耗較大。二極管數(shù)量多，損耗較大。橋式全波整流電路優(yōu)缺點(diǎn)：15 整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)整流電路中的二極管是

9、作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用的。整流電路既有交流量，又有運(yùn)用的。整流電路既有交流量，又有直流量，通常對(duì)直流量，通常對(duì): : 輸入（交流）輸入（交流）用有效值或最大值；用有效值或最大值； 輸出（交直流）輸出（交直流）用平均值；用平均值； 整流管正向電流整流管正向電流用平均值；用平均值； 整流管反向電壓整流管反向電壓用最大值。用最大值。注意注意16例例2：橋式全波整流電路，已知變壓器副邊電壓有效值為：橋式全波整流電路，已知變壓器副邊電壓有效值為30V，載電阻為載電阻為100，試問(wèn)：，試問(wèn)：（1）負(fù)載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少。）負(fù)載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少。（2）電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍是）電網(wǎng)

10、電壓波動(dòng)范圍是10%，二極管承受的最大整流平均，二極管承受的最大整流平均電壓和最高反向工作電壓至少為多少？電壓和最高反向工作電壓至少為多少？ARUILO27. 0100279 . 022.二極管承受的最高反向電壓：二極管流過(guò)的最大整流平均電流：AIIOD15.0227.01.121.1VUUDRM7 .4630414.11 .121 .12解：1.負(fù)載上電壓平均值：VUUO27309 . 09 . 02負(fù)載上電流平均值：17例例3：電路如圖所示，變壓器副邊電壓有效值：電路如圖所示，變壓器副邊電壓有效值U2150V，U2220V。試問(wèn)：。試問(wèn)： （1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值UO1和和UO

11、2各為多少？各為多少？ （2）各二極管承受的最大反向電壓為多少？）各二極管承受的最大反向電壓為多少？18全波整流電路全波整流電路 U2Uo 9 . 02OUU2DRM22UU輸出電流平均值輸出電流平均值IO 二極管的平均電流二極管的平均電流ID輸出電壓平均值輸出電壓平均值UOL2O9 . 0RUI所承受的最大反向電壓所承受的最大反向電壓UDRM 45. 0L2DRUI19例例3：電路如圖所示，變壓器副邊電壓有效值：電路如圖所示，變壓器副邊電壓有效值U2150V，U2220V。試問(wèn)：。試問(wèn)： （1）輸出電壓平均值）輸出電壓平均值UO1和和UO2各為多少？各為多少？ （2）各二極管承受的最大反向電

12、壓為多少？）各二極管承受的最大反向電壓為多少？V99)(22221DRMUUUV572222DRMUU解：（解：（1）兩路輸出電壓分別為）兩路輸出電壓分別為 UO10.45（U21U22）31.5V UO20.9U2218V D2、D3的最大反向電壓的最大反向電壓 （2）D1的最大反向電壓的最大反向電壓20利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源u2負(fù)半周時(shí)：負(fù)半周時(shí)：D2、D4 導(dǎo)通導(dǎo)通， D1 、D3截止截止u2正半周時(shí)正半周時(shí): :D1 、D3導(dǎo)通導(dǎo)通， D2、D4截止截止21例例4：電路圖所示：電路圖所示,求：（求：（1）分別標(biāo)出）分別標(biāo)出uO1和和uO2對(duì)地的極性

13、對(duì)地的極性（2）uO1、uO2分別是半波整流還是全波整流？分別是半波整流還是全波整流？（3）當(dāng)）當(dāng)U21U2220V時(shí)，時(shí)，UO1和和UO2各為多少？各為多少？ （4）當(dāng)）當(dāng)U2122V，U2218V時(shí)，畫(huà)出時(shí)，畫(huà)出uO1、uO2的波形；的波形； 并求出并求出UO1和和UO2各為多少？各為多少？（3）UO1UO2 0.9U210.9U2218V （4）UO1UO20.45U210.45U2218V 解：解：（1）均為上）均為上“+”、下下“-”。（2）均為全波整流。）均為全波整流。22一、電容濾波電路一、電容濾波電路二、電感濾波電路二、電感濾波電路23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

14、容與負(fù)載電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，并聯(lián)，或電感與負(fù)載或電感與負(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RLLRLC濾波電路濾波電路濾波：濾波：將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷簩⒚}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?4（一）（一）濾波的基本概念濾波的基本概念 濾波電路濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。實(shí)現(xiàn)濾波。電容器電容器C對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流阻抗小，所對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流阻抗小，所以以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此交流阻抗

15、大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過(guò)濾波電路后，應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。了直流電壓的質(zhì)量。 一、電容濾波電路25( (二二) )半波整流半波整流+ +電容濾波電容濾波2vovLRDC1.1. 工作原理工作原理V2從從0 0開(kāi)始增大時(shí)，二極管導(dǎo)通，對(duì)電容充電，充電時(shí)間為開(kāi)始增大時(shí)，二極管導(dǎo)通，對(duì)電容充電，充電時(shí)間為CRRL) /(充電V2從從V2M開(kāi)始減小時(shí)，二極管截止，電容放電，放電時(shí)間為開(kāi)始減

16、小時(shí)，二極管截止，電容放電，放電時(shí)間為CRL放電t2vov充電快充電快放電慢放電慢262. 2. 輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值UO平均輸出電壓平均輸出電壓UO的值取決于放電時(shí)間的長(zhǎng)短的值取決于放電時(shí)間的長(zhǎng)短t2vov負(fù)載開(kāi)路時(shí)負(fù)載開(kāi)路時(shí)2max2UUUOO電容電容C C開(kāi)路時(shí)開(kāi)路時(shí)2min45. 0UUUOO22245. 0UUUO22)53(UUTCROL時(shí)，當(dāng)其中，其中，T為交流源的周期為交流源的周期2vovLRDC27平均輸出電壓平均輸出電壓IOLOORUI3.3. 整流二極管和濾波電容的選取整流二極管和濾波電容的選取2vovLRDCDDMII2222UUDRM濾波電容的耐壓值大于濾

17、波電容的耐壓值大于確定電容值由2)53(TCRL濾波電容濾波電容22U28ODII整流二極管整流二極管t2vov（三）全波整流（三）全波整流+ +電容濾波電路電容濾波電路 現(xiàn)以橋式電容濾波整流電路為例來(lái)說(shuō)明。電容現(xiàn)以橋式電容濾波整流電路為例來(lái)說(shuō)明。電容濾波電路如圖所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾濾波電路如圖所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容波電容C。a橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC29RL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)u2tuot設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接通時(shí)刻接通電源電源t1整流電路為電容整流電路為電容充電充電充電結(jié)束充電結(jié)束沒(méi)有

18、電容沒(méi)有電容時(shí)的輸出時(shí)的輸出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc1. 1. 濾波原理濾波原理電容器的充、放電電容器的充、放電30RL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)u2tuot無(wú)濾波電容無(wú)濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形加入濾波電容加入濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形充電充電放電放電au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC31uotu2上升，上升， u2大于電容電壓大于電容電壓uc，u2對(duì)電容充電，對(duì)電容充電，uo= uc u2時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù) = (RL / Rint ) C（小）（?。﹗2下降，下降， u2小于電容電壓。小于電容電壓。二極

19、管承受反向電壓而截止。二極管承受反向電壓而截止。電容電容C通過(guò)通過(guò)RL放電，放電， uc按指數(shù)按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RL C放電時(shí)間常數(shù)放電時(shí)間常數(shù) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)間常數(shù)充電時(shí)間常數(shù) ，濾波效果取決于放電濾波效果取決于放電 ，其值愈大，濾波效果愈好。，其值愈大，濾波效果愈好。32工作原理非常小。，對(duì)電容充電，時(shí)，有一對(duì)二極管導(dǎo)通當(dāng)充電 2Cuu。放電，電容通過(guò)時(shí)，所有二極管均截止當(dāng)放電CRRuuCLL2 濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。 C 越大，越大， RL越大，越大，越大，越大，放電越慢，曲線越平滑，脈動(dòng)放電越慢

20、，曲線越平滑，脈動(dòng)越小。越小?？紤]整流電路的內(nèi)阻考慮整流電路的內(nèi)阻332. 2. 輸出電壓平均值輸出電壓平均值當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)2O2UU 考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，。，取2OL2 . 12)53(UUTCR。的耐壓值應(yīng)大于221 . 1UC為了獲得較好的濾波效果，為了獲得較好的濾波效果，電容電容C C開(kāi)路時(shí)開(kāi)路時(shí)2O9 . 0 UU 343. 二極管的導(dǎo)通角導(dǎo)通角導(dǎo)通角的峰值脈動(dòng)放電DOLiURC 無(wú)濾波電容時(shí)無(wú)濾波電容時(shí)。 有濾波電容時(shí)有濾波電容時(shí) ，且，且二極管平均電流增大，故其二極管平均電流增大，故其峰值很大！峰值很大！小到一定程度，難于選擇二小到一定程度，難于選擇二極

21、管！極管！ 只有整流電路輸出電壓只有整流電路輸出電壓大于大于u uc c時(shí)，才有充電電流。時(shí)，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖因此二極管中的電流是脈沖波。波。整流管導(dǎo)電時(shí)間越短整流管導(dǎo)電時(shí)間越短 沖激電流越大沖激電流越大選用大容量的選用大容量的整流管，整流管，一般最大整流平均電流大于負(fù)載電一般最大整流平均電流大于負(fù)載電流的流的2-3倍倍35 簡(jiǎn)單易行，簡(jiǎn)單易行，UO高，高，C 足夠大時(shí)足夠大時(shí)交流分量較?。徊唤涣鞣至枯^??；不適于大電流負(fù)載。適于大電流負(fù)載。5. 優(yōu)缺點(diǎn)36。，、UUmAIV，U，OLO濾波電容的耐壓值范圍為考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)濾波電容的大小。試問(wèn)：，負(fù)載電流平均值要求輸出

22、電壓平均值如圖設(shè)計(jì)題%10212 .110015:2解：解：因?yàn)椋阂驗(yàn)椋篣O =1.2U22)53(TCRLFCIURLOL33320015012501)53(150，則VUUVUUO5 .1921 . 15 .122 . 122實(shí)際可選取容量實(shí)際可選取容量的電容作濾波電容的電容作濾波電容37+4123LD+DLu4-R220V32DD1u21uL組成組成: 在橋式整流電路與負(fù)載間串聯(lián)電感在橋式整流電路與負(fù)載間串聯(lián)電感L。輸出電壓平均值輸出電壓平均值: UO(A V)=0.9U2對(duì)諧波分量對(duì)諧波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,電壓大部分降在電感上。電壓大部分降在電感上。 因此，在輸出端

23、得到比較平滑的直流電壓。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。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上上優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)通角接近優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)通角接近，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。缺點(diǎn)：電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。缺點(diǎn)：電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。二、二、電感濾波電路電感濾波電路38三、復(fù)式濾波電路三、復(fù)式濾波電路 為進(jìn)一步改善濾波特性，可將上述濾波電路組合為進(jìn)一步改善濾波特性，可將上述濾波電路組合起來(lái)使用。起來(lái)使用。39 各種濾波電路

24、性能的比較各種濾波電路性能的比較40討論 已知變壓器副邊電壓有效值為已知變壓器副邊電壓有效值為10V，電容足夠大，電容足夠大，判斷下列情況下輸出電壓平均值判斷下列情況下輸出電壓平均值UO？ 1. 正常工作；正常工作； 2. C開(kāi)路；開(kāi)路； 3. RL開(kāi)路；開(kāi)路； 4. D1和和C同時(shí)開(kāi)路；同時(shí)開(kāi)路； 5. D1開(kāi)路。開(kāi)路。41一、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路二、三極管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路二、三極管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓電路及其應(yīng)用三、集成穩(wěn)壓電路及其應(yīng)用42一、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路43引入：整流濾波電路輸出電壓會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而引入：整流濾波電路輸出電壓會(huì)隨著電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而波動(dòng)，隨著負(fù)

25、載電阻的變化而變化波動(dòng)，隨著負(fù)載電阻的變化而變化,則采取穩(wěn)壓措施則采取穩(wěn)壓措施.DZO+=IIIRORI=UUU 穩(wěn)定時(shí)OZM，UIIIDZZ(1) (1) 當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓變化時(shí)當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓變化時(shí)UiUZUoUoURIRIDZ(2)(2)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)當(dāng)負(fù)載變化時(shí)RL變化變化UoURUoIDZIR電網(wǎng)電壓變化時(shí)電網(wǎng)電壓變化時(shí), ,通過(guò)限流電阻通過(guò)限流電阻R上電壓變化來(lái)抵上電壓變化來(lái)抵消消UI的變化，使的變化，使UO不變。不變。負(fù)載變化時(shí)負(fù)載變化時(shí), ,通過(guò)限流電阻通過(guò)限流電阻R上電壓不變，即上電壓不變，即IDZ變化變化IL變化，使變化，使UO不變。不變。44穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的特點(diǎn) 簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)壓

26、性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場(chǎng)合。流變化范圍較小的場(chǎng)合。45穩(wěn)壓管的選擇（1）UI的的選擇選擇 UI（23）UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的選擇 UZUO（3）最大電流）最大電流的選擇的選擇 IZM= （1.55）IOM例題例題:電路如圖電路如圖,已知已知UI=12V, 電網(wǎng)電壓允許波動(dòng)范圍電網(wǎng)電壓允許波動(dòng)范圍10，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓電壓UZ5，最小穩(wěn)定電流，最小穩(wěn)定電流IZ5m，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流IZM30mA負(fù)載負(fù)載電阻為電阻為250350(1)求解的取值范圍求解的取值范圍. (2)設(shè)濾波電容足夠大，變

27、壓器副邊電壓有效值為多少設(shè)濾波電容足夠大，變壓器副邊電壓有效值為多少?1852321850143. 003. 05121 . 123202. 0005. 05129 . 00143. 0350502. 02505. 1minmaxminmaxminmaxmaxminminmax的取值范圍則解：RIIUURIIUURARUIARUILZMZLLZZLLZLLZLVUUCI102 .1.22 足足夠夠大大則則很小很小46 穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大

28、，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大，效率低。是損耗較大，效率低。二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路47線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理(1) (1) 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用下圖來(lái)說(shuō)明。線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用下圖來(lái)說(shuō)明。 顯然，顯然，VO =VI-VR，當(dāng)當(dāng)

29、VI增加時(shí)，增加時(shí)，R 受控制而增加，受控制而增加，使使VR增加，從而在一定程增加，從而在一定程度上抵消了度上抵消了VI增加對(duì)輸出電增加對(duì)輸出電壓的影響。若負(fù)載電流壓的影響。若負(fù)載電流IL增增加，加，R受控制而減小，使受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵減小，從而在一定程度上抵消了因消了因IL增加，使增加，使VI減小，減小，對(duì)輸出電壓減小的影響。對(duì)輸出電壓減小的影響。串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖482CR1T2TRZV1R2R3RLRIVOV穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理OV2BEV2CI2CV1BEV1CEVOV可變電阻可變電阻R是用一個(gè)三極管來(lái)替代的，控制基極電位，從而就是用一個(gè)三極管來(lái)

30、替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于相當(dāng)于VR。典型電路由典型電路由調(diào)整調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源管、放大環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。幾個(gè)部分組成。取樣環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)：R1、 R2、 R3 ；放大環(huán)節(jié)：放大環(huán)節(jié)：T2，RC2；基準(zhǔn)電壓源：由基準(zhǔn)電壓源：由R 、VZ 提供。提供。調(diào)整管：調(diào)整管：T1；電路組成電路組成492CR1T2TRZV1R2R3RLRIVOV設(shè)設(shè)R2的下半部分為的下半部分為R2”)()(22332123321BEZOBEZOUURRRRRUUURRRRU)(223321BEZOUURRRRRU輸出電壓

31、的可調(diào)范圍輸出電壓的可調(diào)范圍50缺點(diǎn)缺點(diǎn)： 溫度變化時(shí)，溫度變化時(shí)，T2組成的放大電路組成的放大電路產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，使輸出電壓的穩(wěn)使輸出電壓的穩(wěn)定度變差。定度變差。調(diào)整管調(diào)整管取樣電阻取樣電阻：是電路的核：是電路的核心，心，UCE隨隨UI和負(fù)載和負(fù)載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大比較放大基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓：是：是UO的的參考電壓。參考電壓。： 對(duì)對(duì)UO 的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決定的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決定UO 。：將：將UO 的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大，決定的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大，決定電路的穩(wěn)壓性能。電路的穩(wěn)壓性能。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路改進(jìn)措施改進(jìn)措施 選用運(yùn)放

32、構(gòu)成的放大器代替T2管構(gòu)成的放大器，可以解決零點(diǎn)漂移的問(wèn)題。51(2) (2) 線性串聯(lián)型穩(wěn)線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理壓電源的工作原理1 1輸入電壓變化，輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變負(fù)載電流保持不變 輸入電壓輸入電壓VI的增加，必然會(huì)使輸出電壓的增加，必然會(huì)使輸出電壓VO有所增有所增加，輸出電壓經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)加，輸出電壓經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)Vf與基準(zhǔn)與基準(zhǔn)源電壓源電壓VZ比較，獲得誤差信號(hào)比較，獲得誤差信號(hào)V。誤差信號(hào)經(jīng)放大誤差信號(hào)經(jīng)放大后，用后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而抵增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。消輸入電壓增加的影響。 V

33、IVOVfVO1VCEVO1R2R3RLROVZVIV+ +- -R1OVfV522 2負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變 負(fù)載電流負(fù)載電流IL的增加，必然會(huì)使輸入電壓的增加，必然會(huì)使輸入電壓VI有所減小，輸出電有所減小，輸出電壓壓VO必然有所下降，經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)必然有所下降，經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源與基準(zhǔn)源電壓電壓VREF比較，獲得的誤差信號(hào)使比較，獲得的誤差信號(hào)使VO1增加，從而使調(diào)整管的管增加，從而使調(diào)整管的管壓降壓降VCE下降，從而抵消因下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。增加，使輸入電壓減小的影響。 ILVIVOVfVO

34、1VCEVO1R2R3RLROVZVIV+ +- -R1OVfV533.輸出電壓的可調(diào)范圍輸出電壓的可調(diào)范圍由于由于 V+ = V ，VF = VZ， 所以所以O(shè)32132FZVRRRRRVV 當(dāng)當(dāng) R2 的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí)，的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí)，VO 為最小值為最小值Z32321OVRRRRRV Z32321OminVRRRRRV當(dāng)當(dāng) R2 的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí)，的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí)，VO 為最大值，為最大值，Z3321OmaxVRRRRV則：則：1R2R3RLROVZVIV+ +- -R1OVfV調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R R2 2顯然可以顯然可以改變輸出電壓。改變輸出電壓。544. 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)

35、整管的選擇IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax UOmax+UCES56討論二：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論0BEmaxERUI1. 標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；2. 電路由哪些部分組成？電路由哪些部分組成？3. UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V， UCES3V， UO？4. 如何選取如何選取R和和R？限流型過(guò)流限流型過(guò)流保護(hù)電路保護(hù)電路輸出電流輸出電流取樣電阻取樣電阻571. 指出圖示穩(wěn)壓電路中的錯(cuò)誤，說(shuō)

36、明原因并改正之。RD1D3D2D4CRLUODZuI思 考 題2. 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源主要由哪幾部分組成？調(diào)整管是如何使輸出電壓穩(wěn)定的？58(1)(1)概述概述 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)：輸入端、輸出端和公共端，稱(chēng)為三端集成器只有三個(gè)：輸入端、輸出端和公共端，稱(chēng)為三端集成穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器。它的電路符號(hào)見(jiàn)圖（它的電路符號(hào)見(jiàn)圖（a)a)，外形如圖，外形如圖(b)(b)所示。所示。 圖圖(a) (a) 集成穩(wěn)壓器符號(hào)集成穩(wěn)壓器符號(hào)要特別注

37、意，不同型號(hào)，要特別注意，不同型號(hào)，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的，要查手冊(cè)確定。同的，要查手冊(cè)確定。圖圖(b)(b)外形圖外形圖 照片三、集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）三、集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）59 (2) (2) 線性三端集成穩(wěn)壓器的分類(lèi)線性三端集成穩(wěn)壓器的分類(lèi)三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：1.1.三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CW78-/CW78M-/CW78L-CW78-/CW78M-/CW78L-2.2.三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)

38、國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CW79-/CW79M-/CW79L-CW79-/CW79M-/CW79L-3.3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CWCW1 117-/CW17-/CW1 117M-/CW17M-/CW1 117L- 17L- CWCW2 217-/CW17-/CW2 217M-/CW17M-/CW2 217L- 17L- CWCW3 317-/CW17-/CW3 317M-/CW17M-/CW3 317L-17L-4.4.三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CWCW1 137-/CW37-/CW1 137M-/CW37

39、M-/CW1 137L- 37L- CWCW2 237-/CW37-/CW2 237M-CW37M-CW2 237L- 37L- CWCW3 337-/CW37-/CW3 337M-/CW37M-/CW3 337L-37L-5.5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器三端低壓差集成穩(wěn)壓器6. 6. 大電流三端集成穩(wěn)壓器大電流三端集成穩(wěn)壓器 以上以上1 1-為軍品級(jí)為軍品級(jí)；2 2-為工業(yè)品級(jí)為工業(yè)品級(jí)；3 3-為民品級(jí)為民品級(jí)。 軍品級(jí)軍品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55-55150150； 工業(yè)品級(jí)工業(yè)品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍為金屬外殼或陶瓷封裝，工

40、作溫度范圍-25-25150150； 民品級(jí)民品級(jí)多為塑料封裝，工作溫度范圍多為塑料封裝，工作溫度范圍00125125。60輸出電壓：輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：輸出電流：1.5A（W7800）、）、0.5A （W78M00）、）、0.1A（W78L00）1. W7800系列（1）簡(jiǎn)介）簡(jiǎn)介61（2）基本應(yīng)用消除高頻噪聲消除高頻噪聲使使Co不通過(guò)不通過(guò)穩(wěn)壓器放電穩(wěn)壓器放電抵銷(xiāo)長(zhǎng)線電感效應(yīng)，抵銷(xiāo)長(zhǎng)線電感效應(yīng)，消除自激振蕩消除自激振蕩 將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負(fù)將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負(fù)載電阻，構(gòu)成串類(lèi)型穩(wěn)壓電路。載電阻，構(gòu)成

41、串類(lèi)型穩(wěn)壓電路。62（3） 輸出電流擴(kuò)展電路 為使負(fù)載電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流，可采為使負(fù)載電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流，可采用射極輸出器進(jìn)行電流放大。用射極輸出器進(jìn)行電流放大。)(1 (ROLIII很小很小BEDOOUUUU三端穩(wěn)壓器的輸出電壓三端穩(wěn)壓器的輸出電壓若若UBE= UD，則，則OOUU二極管的作用：消除二極管的作用：消除UBE對(duì)對(duì)UO的影響。的影響。63OCOIII OBII R1BOIII 1BER1RUI 式中式中若若 =10， R1=0.5 , |UBE|=0.3V, Io=1A。則。則A6 . 0R1 IA4 . 0B IA4C IA5O I圖中圖中UI+UOC1LM

42、78+132C2R1TCIOIOI （3） 輸出電流擴(kuò)展電路64ZOOUUU 2O12O)1 (IRURRU2323改變改變R2的大小，可以調(diào)節(jié)的大小，可以調(diào)節(jié)UO的的大小。大小。（4）輸出電壓擴(kuò)展電路65（5）輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路）輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路O32132AURRRRRU 因?yàn)橐驗(yàn)镺AOUUU O213232132OO)1()1/(URRRRRRRRRUU 所以所以O(shè)1321OO21321URRRRUURRRRR662. 基準(zhǔn)電壓源三端穩(wěn)壓器 W117 輸出電壓輸出電壓UREF1.25V，調(diào)整端電流只有幾微安。，調(diào)整端電流只有幾微安。REF12O)1 (URRU減小紋波電壓減小紋

43、波電壓保護(hù)保護(hù)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器67復(fù)習(xí)復(fù)習(xí):1. 半波整流、橋式全波整流、電容濾波、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的半波整流、橋式全波整流、電容濾波、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理？工作原理？ 各對(duì)應(yīng)輸出端的電壓與變壓器副邊電壓有效值的關(guān)系？各對(duì)應(yīng)輸出端的電壓與變壓器副邊電壓有效值的關(guān)系？2.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的主要組成部分串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的主要組成部分?68例例1. 某穩(wěn)壓電源如圖所示某穩(wěn)壓電源如圖所示, ,試問(wèn)：試問(wèn)： （1）輸出電壓輸出電壓UO 的極性和大小如何的極性和大小如何? ? （2）電容器電容器C1和和C2的極性如何的極性如何? ? （3）如將穩(wěn)壓管接反，后果如何如將穩(wěn)壓管接反，后果如何? ? （4）如如R=0

44、，又將產(chǎn)生怎樣的后果，又將產(chǎn)生怎樣的后果? ?練習(xí)題練習(xí)題UOu2RD1D3D2D4C1RLC2DZu1V15Z U+69解解: :（1）UO=15V，極性上，極性上“”下下“”。 （2）C1和和C2的極性均為上的極性均為上“”，下，下“”。 （b）可能造成二極管和穩(wěn)壓管也被燒壞?？赡茉斐啥O管和穩(wěn)壓管也被燒壞。（3）穩(wěn)壓管接反的直接后果是穩(wěn)壓管接反的直接后果是: :（a）輸出電壓輸出電壓UO 0;u2RD1D3D2D4C1RLUOC2DZu1V15Z U+70(b) 當(dāng)穩(wěn)壓管燒壞造成短路時(shí)當(dāng)穩(wěn)壓管燒壞造成短路時(shí), ,二極管電流過(guò)大也會(huì)被燒壞。二極管電流過(guò)大也會(huì)被燒壞。 (a) UI UZ 、IZIZmax，穩(wěn)壓管首先可能燒壞。，穩(wěn)壓管首先可能燒壞。（4）如如R=0, ,則則u2RD1D3D2D4C1RLUOC2DZu1V15Z U+71例例2 試求圖示電路的輸出電壓試求圖示電路的輸出電壓UO 的可調(diào)范圍。的可調(diào)范圍。 解解 由題意知，運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)，根據(jù)由題意知，運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)，根據(jù)“虛短虛短”的概念，的概念，由圖可得由圖可得 +-+-+AW7808OU1R2R3RpR4RK5K5K3K1K2IUV15+-XXUV8pR pR 72O2P1P1XX433URRRRRURRR 故故XXP12P1433OU