第9章直流穩(wěn)壓電源

1、第第9章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源本章基本要求本章基本要求 掌握直流穩(wěn)壓電源的電路組成和工作原理掌握直流穩(wěn)壓電源的電路組成和工作原理( (包括單相半波整流、濾波、串聯反饋式穩(wěn)包括單相半波整流、濾波、串聯反饋式穩(wěn)壓電路壓電路) )及輸出電壓、電流的計算；及輸出電壓、電流的計算； 熟悉集成穩(wěn)壓器及其應用；熟悉集成穩(wěn)壓器及其應用； 了解開關式直流穩(wěn)壓電路及其工作原理等。了解開關式直流穩(wěn)壓電路及其工作原理等。 9.1 9.1 概述概述 在工農業(yè)生產和科學實驗中，主要是采用交流在工農業(yè)生產和科學實驗中，主要是采用交流電。但在某些場合，例如電解、電鍍、蓄電池充電、電。但在某些場合，例如電解、電鍍、蓄電池

2、充電、直流電動機等，都需要用直流電源供電。另外，在電直流電動機等，都需要用直流電源供電。另外，在電子線路和自動控制裝置中，還需要非常穩(wěn)定的直流電子線路和自動控制裝置中，還需要非常穩(wěn)定的直流電源，電子電路工作時都需要直流電源提供能量。為了源，電子電路工作時都需要直流電源提供能量。為了得到直流電，可以利用直流發(fā)電機和電池。但直流發(fā)得到直流電，可以利用直流發(fā)電機和電池。但直流發(fā)電機結構復雜，維護不便。而電池使用費用高，一般電機結構復雜，維護不便。而電池使用費用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設備中之外，所以現在廣只用于低功耗便攜式的儀器設備中之外，所以現在廣泛采用的是各種半導體直流電源。泛采用的是各

3、種半導體直流電源。穩(wěn)壓電源的分類如下：穩(wěn)壓電源的分類如下：類類 型型 類類 別別 特特 點點交流穩(wěn)壓交流穩(wěn)壓電源電源 自耦調整式自耦調整式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源 機械調整式機械調整式 結構簡單，造價低，結構簡單，造價低， 輸出波形失真小輸出波形失真小容易燒毀，電壓調整速度慢。容易燒毀，電壓調整速度慢。 自耦變壓器式自耦變壓器式 電路簡單，穩(wěn)壓范圍寬，價格低電路簡單，穩(wěn)壓范圍寬，價格低穩(wěn)壓精度較低，工作壽命短。穩(wěn)壓精度較低，工作壽命短。 大功率補償式大功率補償式 抗干擾性能較好，穩(wěn)壓精度高、響應抗干擾性能較好，穩(wěn)壓精度高、響應速度快，電路簡單。速度快，電路簡單。 輸入電流失真度大，功率因數較低；輸入電

4、流失真度大，功率因數較低；輸出電壓可能影響輸入電壓的相輸出電壓可能影響輸入電壓的相移移參數調整式參數調整式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源 結構簡單，可靠性高，抗干擾能力強。結構簡單，可靠性高，抗干擾能力強。 能耗較大、噪聲大、造價較高。能耗較大、噪聲大、造價較高。 開關型穩(wěn)壓開關型穩(wěn)壓電源電源(AC/AC) 穩(wěn)壓性能好，控制功能較強。穩(wěn)壓性能好，控制功能較強。 電路復雜，價格較高。電路復雜，價格較高。 直流穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源電源 化學電源化學電源 小巧，靈活。小巧，靈活。 供電能力受限，污染環(huán)境。供電能力受限，污染環(huán)境。 線性電源線性電源 穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高。穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高。 體積大，功耗

5、大，轉換效率低。體積大，功耗大，轉換效率低。 開關式電源開關式電源 AC/DC 電源電源 體積小，重量輕，效率高，穩(wěn)定可靠體積小，重量輕，效率高，穩(wěn)定可靠紋波較大。需要配以性能良好的紋波較大。需要配以性能良好的低通濾波器。低通濾波器。DC/DC 電源電源 通信電源通信電源 電臺電源電臺電源 模塊電源模塊電源 特種電源特種電源 分類分類 在電壓大小滿足要求的前提下，輸出的直流電在電壓大小滿足要求的前提下，輸出的直流電壓具有足夠的穩(wěn)定性壓具有足夠的穩(wěn)定性 輸出電流的大小滿足要求輸出電流的大小滿足要求從應用來看，直流穩(wěn)定電源的基本要求為：從應用來看，直流穩(wěn)定電源的基本要求為：說明：說明：這一章主要討

6、論線性小功率半導體直流穩(wěn)壓電源這一章主要討論線性小功率半導體直流穩(wěn)壓電源 當今電源產業(yè)中占主導地位的產品有當今電源產業(yè)中占主導地位的產品有各種線性穩(wěn)壓電源各種線性穩(wěn)壓電源、通信用的通信用的AC/DC開關電源、開關電源、AC/DC開關電源、開關電源、DC/DC開關電開關電源、源、UPS、交流變頻調速電源、正弦波逆變電源、大功率高、交流變頻調速電源、正弦波逆變電源、大功率高頻高壓直流穩(wěn)壓電源、中頻感應加熱電源、電力操作電源、頻高壓直流穩(wěn)壓電源、中頻感應加熱電源、電力操作電源、綠色照明電源、高效可靠低污染的光伏逆變電源、風光互補綠色照明電源、高效可靠低污染的光伏逆變電源、風光互補型電源等等。型電源等

7、等。發(fā)展趨勢：發(fā)展趨勢：高效率、低損耗、智能化、數字化、高效率、低損耗、智能化、數字化、小型輕量化、安全可靠、無電力公害、電磁干擾小等小型輕量化、安全可靠、無電力公害、電磁干擾小等9.2 9.2 直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理9.2.1 9.2.1 直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成 小功率穩(wěn)壓電源的組成原理框圖如圖小功率穩(wěn)壓電源的組成原理框圖如圖9-1所示。它所示。它包含整流、濾波、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。包含整流、濾波、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路電源變壓器市網電壓LR圖9-1 直流穩(wěn)壓電源組成框圖0t1u0t2u0t3ut04ut0oU對整流后的直流電壓采用負

8、反饋技術進對整流后的直流電壓采用負反饋技術進一步穩(wěn)定直流電壓。一步穩(wěn)定直流電壓。是將工頻交流電轉為具有直流電成分的脈動直是將工頻交流電轉為具有直流電成分的脈動直流電流電是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，保留直流成分保留直流成分整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路電源變壓器市網電壓LR圖9-1 直流穩(wěn)壓電源組成框圖0t1u0t2u0t3ut04ut0oU9.2.2 9.2.2 單相整流電路單相整流電路 假設變壓器二次側的電壓為假設變壓器二次側的電壓為 tUtUusin2sin22m20tTrDLRouoi9-2(a) 半波整流電路1u2u假設：二極管是理

9、想的，假設：二極管是理想的，即正向導通時，相當于短即正向導通時，相當于短路，反向截止時相當于開路，反向截止時相當于開路。路。9.2.2.1 9.2.2.1 單相半波整流電路單相半波整流電路 單相半波整流電路如圖單相半波整流電路如圖9-2（a）所示，它是最簡單的整流）所示，它是最簡單的整流電路，是由整流變壓器電路，是由整流變壓器Tr、整流元件二極管、整流元件二極管D及負載電阻組成及負載電阻組成其中其中U2為變壓器副邊電壓有效值為變壓器副邊電壓有效值其工作原理如下其工作原理如下根據二極管的單相導電性：根據二極管的單相導電性： 當當u2的負半周時（上負下正），的負半周時（上負下正），二極管截止，輸出

10、二極管截止，輸出。0tTrDLRouoi9-2(a) 半波整流電路1u2u 在在u2的正半周時（上正下負），的正半周時（上正下負），二極管導通若忽略二極管的導通二極管導通若忽略二極管的導通壓降，則壓降，則0oo iut23ou(b) 輸出電壓和電流的波形oi 其輸出波形如圖其輸出波形如圖9-2（b）所示所示負載上得到的是單方向負載上得到的是單方向電壓，但其大小仍然在不電壓，但其大小仍然在不斷變化斷變化圖圖9-2(b) 輸出波形輸出波形 負載電壓負載電壓平均值（直流平均值（直流電壓分量）電壓分量）2220o45. 02)(sin221UUttdUUL2Loo45. 0RURUIID 二極管截止時

11、承受的最大二極管截止時承受的最大反向電壓反向電壓22mRM2UUU 流過二極管和負載電阻流過二極管和負載電阻R RL L的電流平均值為的電流平均值為 圖圖9-2(b) 輸出波形輸出波形由由ID和和URM可選擇可選擇二極管的型號二極管的型號例例9-1 有一單相半波整流電路，電路如圖有一單相半波整流電路，電路如圖9-1（a）所示。已知）所示。已知負載電阻負載電阻RL750，變壓器副邊電壓，變壓器副邊電壓U220V，試求輸出電壓，試求輸出電壓Uo、輸出電流、輸出電流Io及二極管承受的最大反向電壓及二極管承受的最大反向電壓URM，并選擇二極，并選擇二極管。管。解：解：V92045. 045. 02oU

12、UmA12750945. 00L2oLRURUIV2 .2820222RMUU二極管選擇二極管選擇V2 .28mA12RMoUIID可以選型號為可以選型號為2AP4(16mA，50V）的）的二極管二極管9.2.2.2 9.2.2.2 單相全波整流電路單相全波整流電路 由由9-2(a)來看，單相半波來看，單相半波整流電路簡單，易調節(jié)，但是整流電路簡單，易調節(jié)，但是電源的負半周沒有利用，電源電源的負半周沒有利用，電源利用率低，而且輸出電壓波形利用率低，而且輸出電壓波形脈動大。脈動大。 在單相半波整流電路的基在單相半波整流電路的基礎上增加了一個二極管和變礎上增加了一個二極管和變壓器中心抽頭，則構成了

13、單壓器中心抽頭，則構成了單相全波整流電路，如圖相全波整流電路，如圖9-2（c）所示。其電路利用了兩個二所示。其電路利用了兩個二極管極管D1和和D2，負載的一端接，負載的一端接到變壓器副邊的中間抽頭。到變壓器副邊的中間抽頭。圖圖9-2（c）單相全波整流電路）單相全波整流電路 u2的正半周，極性上的正半周，極性上正下負，正下負， D1導通，導通， D2截止，截止，； u2的負半周，極性的負半周，極性下負上正，下負上正， D1截止，截止， D2導通，導通， 圖圖9-2(c) 單相全波整流電路單相全波整流電路 輸出波形如圖輸出波形如圖9-2（d）所示，在整個輸入）所示，在整個輸入周期都有電壓輸出。周期

14、都有電壓輸出。圖圖9-2（d）全波整流電路的輸出波形）全波整流電路的輸出波形圖圖9-2（d）全波整流電路的輸出波形）全波整流電路的輸出波形 全波整流電路的輸出電壓得全波整流電路的輸出電壓得平均值為平均值為2202Lo9 .022)d(sin21UUttUUU 圖圖9-2(c) 單相全波整流電路單相全波整流電路全波整流的輸出電壓的全波整流的輸出電壓的平均值為半波整流的平均值為半波整流的2 2倍倍L2L2o9 . 022RURUI 流過負載的平均電流為流過負載的平均電流為 圖圖9-2(c) 單相全波整流電路單相全波整流電路 流過每個二極管的平均電流為流過每個二極管的平均電流為L2L2o45. 02

15、2RURUIID流過每個二極管的平均流過每個二極管的平均電流與半波整流電路一樣電流與半波整流電路一樣圖圖9-2（d）全波整流電路的輸出波形）全波整流電路的輸出波形 二極管所承受的最大反向電壓二極管所承受的最大反向電壓2RM22UU 圖圖9-2(c) 單相全波整流電路單相全波整流電路和單相半波整流相比，全波整流和單相半波整流相比，全波整流電源的利用率和輸出電壓提高了，電源的利用率和輸出電壓提高了，但變壓器需要中間抽頭，二極管的但變壓器需要中間抽頭，二極管的要求也提高了，其最大反相峰值電要求也提高了，其最大反相峰值電壓為半波時的壓為半波時的2 2倍。倍。圖圖9-2（d）全波整流電路的輸出波形）全波

16、整流電路的輸出波形Tr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+9.2.2.3 9.2.2.3 單相橋式整流電路單相橋式整流電路返回 對于圖對于圖9-2（c）所示的單相）所示的單相全波整流電路，變壓器需要中間全波整流電路，變壓器需要中間抽頭，且二極管承受的最大反向抽頭，且二極管承受的最大反向峰值電壓也高，為了克服這兩缺峰值電壓也高，為了克服這兩缺點，則產生單相橋式整流電路，點，則產生單相橋式整流電路，如圖如圖9-3（a）所示）所示 圖圖9-2(c) 單相全波整流電路單相全波整流電路其工作原理如下其工作原理如下符號符號u2 為正半周為正半周：aD1RLD3bD1 、

17、D3 導通導通D2 、D4 截止截止tuo鏈接設設tUusin222Tr單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+2uuoabD1,3iD2,4iu2 為負半周為負半周：bD2RLD4atuoD1 、D3截止截止D2 、D4導通導通2uuobaTr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+輸入電壓輸入電壓u2t022Uuot022UL2/2RUt0io輸 出 電 流輸 出 電 流的平均值的平均值其輸出波形如圖其輸出波形如圖D1、D2導通導通其輸出電壓波其輸出電壓波形與單相全波整形與單相全波整流相同流相同輸出電壓輸出電壓輸出電流輸出電流D3、D4導通導

18、通參數計算參數計算 輸出直流電壓輸出直流電壓2o9 . 0 UU L2o9 . 0RUI uot0由于輸出波形與單相全波整流電路相同，故由于輸出波形與單相全波整流電路相同，故Tr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+ 輸出直流電流輸出直流電流 流過二極管的正向平流過二極管的正向平均電流均電流 LoRUIIII2DD2,4D1,345. 021Tr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+與單相半波整流電與單相半波整流電路相同路相同 二極管承受的最大反向電壓二極管承受的最大反向電壓2RM2UU也也與單相半波整流電路相同與單相半波整流

19、電路相同問題：如圖問題：如圖9-39-3（a a）所示的橋式整流）所示的橋式整流電路中，在下面三種情況下，電路的工電路中，在下面三種情況下，電路的工作情況如何？作情況如何？1. 若若D3 管開路；管開路；2. 若若D3 管接反；管接反；3. 若若D3 管短路管短路Tr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+注意：應用中要仔細檢查二極管的極性，只注意：應用中要仔細檢查二極管的極性，只要有一個接反，就會造成燒壞變壓器的事故要有一個接反，就會造成燒壞變壓器的事故橋式整流硅堆橋式整流硅堆：將四個二極管按橋式整流電路的方將四個二極管按橋式整流電路的方式連接好封裝在一起，只

20、留四個引腳。市面上有售的式連接好封裝在一起，只留四個引腳。市面上有售的如如QL62A，其額定電流為，其額定電流為2A，最大反向電壓為，最大反向電壓為25V1000V。Tr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+橋式整流電路還有其它多種畫法橋式整流電路還有其它多種畫法 提問：提問：若整流橋中的四個二極管全部若整流橋中的四個二極管全部反接，情況會如何？反接，情況會如何？ 濾波電路的作用是濾除整流電壓中的高頻分量。濾波電路的作用是濾除整流電壓中的高頻分量。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復式濾波及常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復式濾波及有源濾波等。有源濾波等

21、。 9.3 9.3 濾波電路濾波電路)6cos3524cos1522cos321 (222otttUu 整流輸出盡管已經成為直流電壓，但脈動太大，整流輸出盡管已經成為直流電壓，但脈動太大，輸出中的高頻分量較多。橋式整流輸出電壓可表示為：輸出中的高頻分量較多。橋式整流輸出電壓可表示為：uot0濾波的基本原理濾波的基本原理 濾波電路利用濾波電路利用對交、直流對交、直流阻抗的不同，實現濾波。阻抗的不同，實現濾波。 對于電容器對于電容器如圖對直流開路，對如圖對直流開路，對交流阻抗小，所以交流阻抗小，所以 應該應該在負載兩端在負載兩端;電感器電感器L對直流阻抗小對直流阻抗小,相當短路，對交相當短路，對交

22、流阻抗大，因此流阻抗大，因此 應與負載應與負載 經過濾波電路后，既可保留直流分量、經過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數，流成分的比例，減小了電路的脈動系數，改善了直流電壓的質量。改善了直流電壓的質量。在小功率直流穩(wěn)壓電源中，主要采用電容濾波在小功率直流穩(wěn)壓電源中，主要采用電容濾波9.3.1 9.3.1 電容濾波電路電容濾波電路Tr1DLRouoI2D3D4D1u2uLC（1 1）電路）電路1DLRouoI2D3D4D2u充電（2 2）工作原理）工作原理若電路處于正半周，二極若電路處于正半周，二極

23、管管D1、D3導通，變壓器導通，變壓器次端電壓次端電壓u2給電容器給電容器C充充電。此時電。此時C相當于并聯在相當于并聯在u2上，所以輸出波形同上，所以輸出波形同u2 ，近似正弦波形，如圖所示近似正弦波形，如圖所示輸出波形輸出波形當當u2到達到達90時，時，u2開始下開始下降。先假設二極管關斷，電降。先假設二極管關斷，電容容 C 就要以指數規(guī)律向負載就要以指數規(guī)律向負載L放電。指數放電起始點放電。指數放電起始點的放電速率很大。的放電速率很大。1DLRouoI2D3D4D2uLC1DLRouoI2D3D4D2uLC但在剛過但在剛過9090時，正弦曲時，正弦曲線下降的速率很慢，而線下降的速率很慢，

24、而uC下降的快下降的快，所以剛過，所以剛過9090時二極管仍然導通。在超時二極管仍然導通。在超過過9090后的某個點，正弦后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快曲線下降的速率越來越快，當剛超過放電的指數曲，當剛超過放電的指數曲線速率時，二極管關斷線速率時，二極管關斷1DLRouoI2D3D4D2uLC所以在所以在t1到到t2時刻，二極管時刻，二極管導通，充電，導通，充電，uC = uo近近似按正弦規(guī)律變化；似按正弦規(guī)律變化；t2到到t3時刻二極管關斷，時刻二極管關斷，uC=uo按按指數曲線下降，放電時間指數曲線下降，放電時間常數為常數為RLC返回需要指出的是，當放電時間需要指出的是，當放電時間

25、常數常數時，時，t1點要右移，點要右移，t2點要左移，二極管關斷時間點要左移，二極管關斷時間加長，加長，見曲線，見曲線3；反之，反之，時，時，。顯然，當顯然，當L很小，即很小，即IO很大很大時，電容濾波的效果不好，如時，電容濾波的效果不好，如曲線的曲線的2反之，當反之，當L很大，即很大，即IO很小時，很小時， RLC很大很大,電容濾電容濾波的效果很好，見濾波曲線中波的效果很好，見濾波曲線中的的3。所以。所以電容濾波適合輸出電容濾波適合輸出電流較小的場合，且負載變化電流較小的場合，且負載變化不大的場合。不大的場合。全波整流：全波整流：Uo=1.2U2；半波整流：半波整流： Uo=U2 在在的條件

26、下的條件下,近似認為近似認為（3 3）外特性）外特性 在整流濾波電路中，輸在整流濾波電路中，輸出直流電壓出直流電壓UO隨負載電流隨負載電流 Io的變化關系稱為輸出特性或的變化關系稱為輸出特性或外特性，其曲線如圖所示。外特性，其曲線如圖所示。Uo=(1.11.4)U222O4 . 12=UUU2O0.9=UU2O1.2UU 2)53(=LdTCR當當 C0 ，即無電容濾波的情況下，即無電容濾波的情況下正常情況下正常情況下當當R ，即負載開路情況下，即負載開路情況下鏈接（4) 4) 整流二極管的平均電流整流二極管的平均電流 (b) 二極管導通時，有沖擊電流；二極管導通時，有沖擊電流；(a) 比無濾

27、波電容時的平均電流大；比無濾波電容時的平均電流大；二極管的平均電流二極管的平均電流放電時間常數越大，放電時間常數越大，越小，沖擊電流越大。越小，沖擊電流越大。(c) 沖擊電流與二極管的導通角沖擊電流與二極管的導通角(1/C2，兩端的，兩端的交流成份就基本消除。交流成份就基本消除。 *使用條件：使用條件：2)53(LdTCR下表為整流濾波電路的輸出電壓和二極管的電壓及電流下表為整流濾波電路的輸出電壓和二極管的電壓及電流abVARL+解：開關解：開關a閉合、閉合、b斷開時，斷開時，負載開路，則負載開路，則V144 . 120UUV102U例例9-2 整流濾波電路如圖，負載整流濾波電路如圖，負載RL

28、=5k，開關，開關a閉合、閉合、b斷開時，斷開時，直流電壓表直流電壓表 的讀數為的讀數為14V，求：，求： 1. a閉合閉合,b斷開斷開, 求求 的讀的讀數；數； 2. a斷開斷開,b閉合閉合,求求 的讀數的讀數； 3. ab均閉合，求均閉合，求 的讀的讀數。數。VAAA1.相當負載開路，電流表的讀數為相當負載開路，電流表的讀數為0 ；2.相當于整流電路相當于整流電路VUU99 . 0209/5k=1.8mA3.相當于濾波電路相當于濾波電路VUU122 . 12012/5k=2.4mA電流表的讀數為電流表的讀數為電流表的讀數為電流表的讀數為9.4.1 9.4.1 并聯型穩(wěn)壓電路并聯型穩(wěn)壓電路

29、9.4 9.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路電路如圖電路如圖9-9所示。所示。 在負載變化不大的在負載變化不大的場合，穩(wěn)壓管常用來做場合，穩(wěn)壓管常用來做穩(wěn)壓電源，由于負載和穩(wěn)壓電源，由于負載和穩(wěn)壓管并聯，又稱為并穩(wěn)壓管并聯，又稱為并聯穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管在聯穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管在實際工作時要和電阻相實際工作時要和電阻相配合使用配合使用選擇穩(wěn)壓管一般取選擇穩(wěn)壓管一般取UZUo IZM(1.5 3) Iom UI = (23) Uo LZZminZILZZMZIRUIUURRUIUUZMLZZIminIRURUUIZ可得電阻可得電阻R的取值的取值范圍為范圍為 當負載電阻當負載電阻RL和輸和輸入電壓入電壓UI一定時，電

30、阻一定時，電阻R的選擇是根據穩(wěn)壓管的選擇是根據穩(wěn)壓管的電流不超過正常工作的電流不超過正常工作范圍來選的。穩(wěn)壓管的范圍來選的。穩(wěn)壓管的電流是在電流是在IZmin IZ IZM之間之間RDZRLIUoUZU圖2-18 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoIUIUo（UZ）IZ IRUR Uo 穩(wěn)壓原理如下：穩(wěn)壓原理如下：當負載不變，輸入電壓當負載不變，輸入電壓UI波動使得波動使得輸出電壓輸出電壓Uo升高，其調節(jié)過程為：升高，其調節(jié)過程為：若輸入電壓若輸入電壓UI不變，負載發(fā)生變化，如不變，負載發(fā)生變化，如RL增大，其調節(jié)過增大，其調節(jié)過程為：程為：RLUo（UZ）IZ IRUR Uo (1) 由電路可知，V6

31、ZoUU mA 06100612ZIRRUUImA 041506LooRUI RDZRLIUoUZU圖2-18 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoI例例2-3 如圖如圖2-18所示電路中，所示電路中，UI12V ，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓UZ6V，穩(wěn)定電流，穩(wěn)定電流IZ10mA，電阻，電阻R100，RL150 。(1)求求Uo、IR和穩(wěn)壓管實際工作電流和穩(wěn)壓管實際工作電流 IZ；(2)若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流IZM =50mA，試問，試問UI允許波動的范圍是多少？允許波動的范圍是多少？(3)若若UI =12V，UZ=6V,穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流IZ10mA，最大穩(wěn)定電流，最大

32、穩(wěn)定電流IZM =50mA，問負載，問負載電阻電阻RL允許變化的范圍是多少？允許變化的范圍是多少？解解：（：（1）由電路可知）由電路可知則穩(wěn)壓管的實際工作電流為則穩(wěn)壓管的實際工作電流為 mA 024060oRZIII RDZRLIUoUZU圖2-18 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoI若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流 IZM=50mA，而穩(wěn)定電流 IZ10mA，則由電路可知 ZoZZRI)(URIIURIU 當 IZ10mA 時 （2）若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流）若穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流IZM =50mA，而穩(wěn)定電流為而穩(wěn)定電流為IZ =10mA則則 當 IZ10mA 時 V11610010)4010()(3ZoZImin

33、URIIU 當 IZM50mA 時 將兩個電流代入上式得將兩個電流代入上式得 當 IZM50mA 時 V15610010)4050()(3ZoZMImaxURIIU 故 UI允許波動的范圍是（1115）V。 故 UI允許波動的范圍是（1115）V。 RDZRLIUoUZU圖2-18 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoIZI=50mA，由電路可知 ZRoooLIIUIUR 當 IZ10mA 時 (3)若 UI =12V，UZ =6V,穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流 IZ10mA， 最大穩(wěn)定電流ZI=50mA，由電路可知 當 IZ10mA 時 12010606ZRoLminIIUR 當 IZM50mA 時 當 IZM50m

34、A 時 60050606ZMRoLmaxIIUR 故 RL允許變化的范圍是（120600），取其中合適的標稱值電阻。 故 RL允許變化的范圍是（120600），取其中合適的標稱值電阻。 9.4.2 串聯反饋式穩(wěn)壓電路串聯反饋式穩(wěn)壓電路 9.4.2.1 9.4.2.1 穩(wěn)壓電源的主要指標穩(wěn)壓電源的主要指標 （1 1）輸入調整率）輸入調整率Su和穩(wěn)壓系數和穩(wěn)壓系數Sr 輸入調整率是表征穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標，輸入調整率是表征穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標，是指在負載和溫度不變的條件下，輸入電壓變化對輸出電壓是指在負載和溫度不變的條件下，輸入電壓變化對輸出電壓的影響的影響 00iouoTIU

35、US工程常用穩(wěn)壓系數工程常用穩(wěn)壓系數Sr表示直流穩(wěn)壓電源的性能：表示直流穩(wěn)壓電源的性能： 00iiooro/TIUUUUS(2) (2) 負載調整特性負載調整特性 00oooITUIIUUS(3) (3) 輸出電阻輸出電阻 )( 00oooiTUIUR(4) (4) 溫度系數溫度系數 00oToiIUTUSC /mVo 負載調整特性負載調整特性SI定義為輸出電壓的相對變化量與輸出電定義為輸出電壓的相對變化量與輸出電流變化量的比流變化量的比9.4.2.2 9.4.2.2 串聯反饋式穩(wěn)壓電路的組成與工作原理串聯反饋式穩(wěn)壓電路的組成與工作原理 iUoULRR（a）圖9-10 串聯穩(wěn)壓電路基本原理圖

36、串聯反饋式穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓是利用了電壓負反饋串聯反饋式穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓是利用了電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓的基本原理，如圖穩(wěn)定輸出電壓的基本原理，如圖9-10a9-10a所示。所示。 iUoULRcer（b）Bu調整管調整管如圖如圖9-11所示是串聯反饋式穩(wěn)壓電路的組成框圖。所示是串聯反饋式穩(wěn)壓電路的組成框圖。1 1電路組成電路組成圖9-11 串聯型穩(wěn)壓電路的組成框圖+-AiUoULRTREFUFU1R2RRZDBuCEu調整環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)比較放大環(huán)節(jié)比較放大環(huán)節(jié)基準環(huán)節(jié)基準環(huán)節(jié)2穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 iUCEu L)(R或或 FU OU Bu OU圖圖9-11中中,Ui是整流濾波

37、是整流濾波電路的輸出電壓，電路的輸出電壓，T為調為調整管，整管，A為比較放大器，為比較放大器，UREF為基準電壓，為基準電壓，R1與與R2組成反饋網絡用來反組成反饋網絡用來反映輸出電壓的變化映輸出電壓的變化(取樣取樣)。這種穩(wěn)壓電路的主回路這種穩(wěn)壓電路的主回路是工作于線性狀態(tài)的調是工作于線性狀態(tài)的調整管整管T與負載串聯，與負載串聯， 故故稱為稱為串聯型穩(wěn)壓電路串聯型穩(wěn)壓電路ou212oFUFRRRUU采樣反饋電壓為采樣反饋電壓為212uRRRF其中反饋系數為其中反饋系數為3 3輸出電壓輸出電壓uuuREFo1FAAUU在深度負反饋條件下在深度負反饋條件下 11uuFAREF21uREFo)1 (URRFUU有有4 4調整管參數選取原則調整管參數選取原則(1) ICMIomax(2) PCMo(max)CE(max)IU(3)CEO(BR)UCE(max)U5 5限流保護電路限流保護電路正常正常工作區(qū)工作區(qū)0UOIOIOmax電路外特性電路外特性保護電路保護電路R+-UoRL+T1IB1T2IC2URUBIo比較放大環(huán)節(jié)比較放大環(huán)節(jié)I+Ui限流保護電路限流保護電路工作原理工作原理(1) 當當Io較小時，較小時，URuREFuAQUo9.6.2.3 并聯型開關電源的工作原理并聯型開關電源的工作原理 原