第10章直流電源

1、1第十章第十章 直流電源直流電源10.1 直流電源的組成及各部分的作用直流電源的組成及各部分的作用10.2 整流電路整流電路10.3 濾波電路濾波電路10.4 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路10.5 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路10.6 開關型穩(wěn)壓電路開關型穩(wěn)壓電路10.7 Multisim應用舉例應用舉例 三端穩(wěn)壓器三端穩(wěn)壓器W7805穩(wěn)壓性能研究穩(wěn)壓性能研究第十章第十章2本章討論的問題：本章討論的問題：1. 如何將如何將50Hz、220V的交流電壓變?yōu)榈慕涣麟妷鹤優(yōu)?V的直流電壓？的直流電壓？3. 220V的交流電壓經(jīng)整流后是否輸出的交流電壓經(jīng)整流后是否輸出220V的直流電壓？的直流

2、電壓？4. 將市場銷售的將市場銷售的6V直流電源接到收音機上，為什么有的聲直流電源接到收音機上，為什么有的聲音清晰，有的含有交流聲？音清晰，有的含有交流聲？5. 對于同樣標稱輸出電壓為對于同樣標稱輸出電壓為6V的直流電源，在未接收音機的直流電源，在未接收音機時，為什么測量輸出端子的電壓，有的為時，為什么測量輸出端子的電壓，有的為6V，而有的為，而有的為78V？用后者給收音機供電，會造成收音機損壞嗎？用后者給收音機供電，會造成收音機損壞嗎？2. 220V的電網(wǎng)電壓經(jīng)是穩(wěn)定的嗎？它的波動范圍是多少？的電網(wǎng)電壓經(jīng)是穩(wěn)定的嗎？它的波動范圍是多少？36.為什么有的直流電源在電網(wǎng)電壓變化和負載變化時為什么

3、有的直流電源在電網(wǎng)電壓變化和負載變化時輸出電壓不變，而有的隨之變化？輸出電壓不變，而有的隨之變化？7.一個一個5V交流電壓是否可能轉換為交流電壓是否可能轉換為6V直流電壓？一直流電壓？一個個3V電池是否可以轉換成為電池是否可以轉換成為6V的直流電壓？的直流電壓？8.對于一般直流電源，若不慎將輸出端短路，則一定對于一般直流電源，若不慎將輸出端短路，則一定會使損壞嗎？會使損壞嗎？9.線性電源和開關型電源有和區(qū)別？它們分別應用在線性電源和開關型電源有和區(qū)別？它們分別應用在什么場合？什么場合？本章討論的問題：本章討論的問題：4本章重點和考點：本章重點和考點：1.重點掌握整流、濾波和穩(wěn)壓的流程及參數(shù)的計

4、算重點掌握整流、濾波和穩(wěn)壓的流程及參數(shù)的計算 。2.掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理及集成穩(wěn)壓器的使用。掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理及集成穩(wěn)壓器的使用。本章教學時數(shù)：本章教學時數(shù)：6學時學時510.1 直流電源的組成及各部分的作用直流電源的組成及各部分的作用 在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，許多電氣設備和在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，許多電氣設備和家用電器中，通常需要電壓電流穩(wěn)定的直流電源家用電器中，通常需要電壓電流穩(wěn)定的直流電源供電，而電網(wǎng)提供的通常為單相供電，而電網(wǎng)提供的通常為單相220伏或三相伏或三相380伏的交流電源；伏的交流電源； 將交流電源通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后將交流電源通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后變?yōu)榉?/p>

5、值穩(wěn)定、電流穩(wěn)定的直流電的設備稱為變?yōu)榉捣€(wěn)定、電流穩(wěn)定的直流電的設備稱為直直流穩(wěn)壓電源流穩(wěn)壓電源。 輸入電壓為單相輸入電壓為單相220V，輸出電流在，輸出電流在10A以下，以下，調(diào)整管工作在線性工作區(qū)的穩(wěn)壓電源稱為小功率調(diào)整管工作在線性工作區(qū)的穩(wěn)壓電源稱為小功率線性直流穩(wěn)壓電源。線性直流穩(wěn)壓電源。第十章第十章6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的交流電壓變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路濾波電路: 將脈動直流電壓將脈動直流電壓u3轉轉變?yōu)槠交闹绷麟妷鹤優(yōu)槠交闹绷麟妷簎4穩(wěn)穩(wěn)壓

6、電路壓電路: 清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持輸出電保持輸出電壓壓uo的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路濾波濾波 電電 路路第十章第十章整整 流流 電電 路路UoOttu1OOtu2Otu3Otu47單相單相三相三相二極管二極管可控硅可控硅橋式橋式倍壓整流倍壓整流半波半波全波全波本課主要介紹：本課主要介紹：單相半波整流，單相全波整流，單相橋式整流單相半波整流，單相全波整流，單相橋式整流把交流電壓轉變?yōu)橹绷髅}動的電壓。把交流電壓轉變?yōu)橹绷髅}動的電壓。整流電路分類：整流電路分類：整流電路的任務：整流

7、電路的任務：10.2 整流電路整流電路為分析方便，假設所用元件為理想元件。為分析方便，假設所用元件為理想元件。第十章第十章810.2.1 單相半波整流電路單相半波整流電路二極管導通，二極管導通，uo=u2u1u2aTbDRLuo二極管截止二極管截止, uo=0+io+當當u2 0 時時:當當u20 時時D1,D4導通導通D2,D3截止截止電流通路電流通路:a D1RLD4bu21.1 的電解電容。的電解電容。2U237 由由UO(AV)的表達式可看出，的表達式可看出，C越大，越大， UO(AV)也越大，也越大，IO(AV)也會增大，而整流管的通電時間卻越短，也會增大，而整流管的通電時間卻越短，

8、整流管的導通電流整流管的導通電流加大，如果加大，如果C太大則初始充電時間要長，整流管中通過的沖太大則初始充電時間要長，整流管中通過的沖擊電流時間加長，長時間會影響整流管使用壽命。所以一般擊電流時間加長，長時間會影響整流管使用壽命。所以一般選擇整流管時選擇整流管時ID(AV)（23） IO(AV) 。 改變改變RLC會對會對UO(AV)和和S有影響，將有影響，將UO(AV)和和IO(AV)的關系曲的關系曲線稱為線稱為輸出特性輸出特性，將，將S和和IO(AV)的關系曲線稱為的關系曲線稱為濾波特性濾波特性，如，如果果RLC越小，越小，UO(AV)越低，則越低，則S越大，而加大越大，而加大C可使濾波效

9、可使濾波效果和負載能力增強，但果和負載能力增強，但 C不能無限增大。不能無限增大。 所以電容濾波形式電路一般適用于輸出電流較小且負載所以電容濾波形式電路一般適用于輸出電流較小且負載變化不大的場合。變化不大的場合。三、濾波特性及使用范圍三、濾波特性及使用范圍第十章第十章381、電路結構、電路結構: 在橋式整流電路與負載間串入一電在橋式整流電路與負載間串入一電 感感L就構成了電感濾波電路。就構成了電感濾波電路。u2u1RLLuo10.3.3 其它形式的濾波電路其它形式的濾波電路一、電感濾波電路一、電感濾波電路第十章第十章392、電感濾波原理、電感濾波原理對諧波分量對諧波分量: f 越高，越高，XL

10、 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(AV)0.9U2當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓: :對直流分量對直流分量: XL=0 相當于短路相當于短路,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上上第十章第十章u2u1RLLuo40二、復式濾波電路二、復式濾波電路改善濾波特性的方法：改善濾波特性的方法：采取多級濾波。如：采取多級濾波。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。RC 型濾波電路：型濾波電路：在電容濾波后再

11、接一級在電容濾波后再接一級RC濾濾波電路。波電路。 性能及應用場合分別與電容濾波和電感濾波相似。性能及應用場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。第十章第十章41. . RC RC 型型濾波器濾波器改善濾波特性的方法：改善濾波特性的方法：采取多級濾波采取多級濾波uoRu2u1C1C2uo1 RLRC 型型濾波器濾波器第十章第十章42uoRu2u1C1C2uo1 RLuo的交流分量的基波的幅值：的交流分量的基波的幅值：moCLCLmoUXRRXRU1221)j/()j/(moLLLmoUCRRCRRRU1

12、22221)1()/(143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：)/(12LRRCmoLLLmoURRCRRRU121)/(1moLLLmoUCRRCRRRU122221)1()/(1uo的脈動系數(shù)的脈動系數(shù)S與與uo1的脈動系數(shù)的脈動系數(shù)S 的關系：的關系：SRRCUURRCUUSLomoLomo)/(1)/(1212144、 L L- -C C 型濾波電路型濾波電路u2u1LuoCRLuo1設設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，：，：29 . 0 UUUoo67. 0SmoCLLCLmoUXRXXRU11)j

13、/(j)j/(第十章第十章45moCLLCLmoUXRXXRU11)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：LRC1momoCLCmoULCUXXXU121111jjjuo的脈動系數(shù)的脈動系數(shù)S與與uo1的脈動系數(shù)的脈動系數(shù)S 的關系：的關系：SLCUULCUUSomoomo21211111第十章第十章46、LC LC 型濾波電型濾波電路路u2u1LuoC2RLuo1C1顯然，顯然， LC 型濾波電路輸出電壓的脈動系型濾波電路輸出電壓的脈動系數(shù)比只有數(shù)比只有LC濾波時更小，濾波時更小，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

14、了電容，因而較只有LC濾波濾波時，時，提高了輸出電壓提高了輸出電壓。請自行分析請自行分析LC 型濾波電路的輸出型濾波電路的輸出電壓和脈動系數(shù)等基本參數(shù)。電壓和脈動系數(shù)等基本參數(shù)。第十章第十章4710.3.4 10.3.4 倍壓整流電路倍壓整流電路 利用濾波電容的充放電作用，將多個電容和二極利用濾波電容的充放電作用，將多個電容和二極管組合可獲得倍數(shù)于變壓器附邊電壓的輸出電壓。管組合可獲得倍數(shù)于變壓器附邊電壓的輸出電壓。1、二倍壓整流電路、二倍壓整流電路u2的負半周時：的負半周時：D1導通，導通，D2截止，理想情況下，電截止，理想情況下，電容容C1的電壓：的電壓：21CU2U u2的正半周時：的正

15、半周時：D2導通，導通，D1截止，理想情況下，電截止，理想情況下，電容容C2的電壓：的電壓：21C22CU22UUU 輸出端的電壓：輸出端的電壓：22COU22UU 即二倍壓電壓。即二倍壓電壓。第十章第十章uou2u1_+_Tr D1D2C2C1+48+22U2、多倍壓整流電路、多倍壓整流電路+222Uu2的第一個正半周：的第一個正半周：u2、C1、D1構成回路，構成回路，C1充充電到：電到：22Uu2的第一個負半周：的第一個負半周：u2、C2、D2 、C1構成回路，構成回路，C2充電到：充電到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6第十章第十章49+22U+222U

16、+222U+222U+222U+222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二個正半周：的第二個正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2構成回構成回路，路， C1補充電荷，補充電荷，C3充電到：充電到：222Uu2的第二個負半周：的第二個負半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1構構成回路，成回路， C2補充電荷，補充電荷， C4充電到：充電到：222U把電容接在相應電容組的兩端，即把電容接在相應電容組的兩端，即可獲得所需的多倍壓直流輸出?？色@得所需的多倍壓直流輸出。第十章第十章5010.4 10.4 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 一、穩(wěn)壓電路的作用一、

17、穩(wěn)壓電路的作用: : 使直流電路在電網(wǎng)波動、負載變化、溫度變化等因素使直流電路在電網(wǎng)波動、負載變化、溫度變化等因素影響下保證輸出電壓穩(wěn)定。影響下保證輸出電壓穩(wěn)定。 10.4.1 概概 述述穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路開關型開關型穩(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)壓電路二、二、 穩(wěn)壓電路的類型穩(wěn)壓電路的類型以下主要討論線以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。性穩(wěn)壓電路。電路最簡單，但是帶負電路最簡單，但是帶負載能力差，一般只提供載能力差，一般只提供基準電壓，不作為電源基準電壓，不作為電源使用。使用。效率較高，目前用的也效率較高，目前用的也比較多，但因學時有限，比較多，但因學時

18、有限，這里不做介紹。這里不做介紹。51三、穩(wěn)壓電路的主要性能指標三、穩(wěn)壓電路的主要性能指標1、穩(wěn)壓系數(shù)、穩(wěn)壓系數(shù) S（越小越好）（越小越好）穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)S反映電網(wǎng)電壓波動時對穩(wěn)壓電路的反映電網(wǎng)電壓波動時對穩(wěn)壓電路的影響。定義為當負載固定時，輸出電壓的相對變影響。定義為當負載固定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比?；颗c輸入電壓的相對變化量之比。OIOIUUSUU2、輸出電阻、輸出電阻Ro （越小越好）（越小越好）輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負載變化的影響。輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負載變化的影響。定義為當輸入電壓固定時輸出電壓變化量與輸出電定義為當輸入電壓固定時輸出電壓變化量

19、與輸出電流變化量之比。它實際上就是電源戴維南等效電路流變化量之比。它實際上就是電源戴維南等效電路的內(nèi)阻。的內(nèi)阻。5210.4.2 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、一、 電路組成電路組成 電路結構特點是調(diào)整元件與負載電路結構特點是調(diào)整元件與負載RL并聯(lián)，故也并聯(lián)，故也稱并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓過程是通過調(diào)整元件的稱并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓過程是通過調(diào)整元件的電流調(diào)整作用實現(xiàn)的。電流調(diào)整作用實現(xiàn)的。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中穩(wěn)壓管路中穩(wěn)壓管V為電流調(diào)整元為電流調(diào)整元件，件，R為限流為限流電阻。電阻。53 通過對電路分析通過對電路分析容易得到關系式：容易得到關系式：ORIUUU OZRIII 二、穩(wěn)壓原

20、理二、穩(wěn)壓原理1、當電網(wǎng)電壓變化時：、當電網(wǎng)電壓變化時： RRZOIUIIUU OU以上過程是利用以上過程是利用 關系中，使關系中，使 ，從而實現(xiàn)，從而實現(xiàn)UO的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。ORIUUU IRUU 542、當負載發(fā)生變化時：、當負載發(fā)生變化時：不不變變不不變變OROZRZOLUIIIIIUR ROII以上過程是利用以上過程是利用 關系中，使關系中，使 ，使，使IR基本不變而實現(xiàn)基本不變而實現(xiàn)UO的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。OZII OZRIII 第十章第十章55三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標主要有穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指標主要有穩(wěn)壓系數(shù)S Sr

21、r、輸出電阻輸出電阻R RO O、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、最大紋波、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、最大紋波電壓、溫度系數(shù)等。主要了解前兩個。電壓、溫度系數(shù)等。主要了解前兩個。Sr定義為：定義為：在負載固定時穩(wěn)壓電路輸出電壓相對變在負載固定時穩(wěn)壓電路輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比。化量與輸入電壓相對變化量之比。常常數(shù)數(shù) LRIIOOUUUUS Sr反映電網(wǎng)波動對輸出電壓的影響，其值越小說反映電網(wǎng)波動對輸出電壓的影響，其值越小說明穩(wěn)壓性能越好。明穩(wěn)壓性能越好。第十章第十章56RO定義為：定義為：在輸入電壓固定時，穩(wěn)壓電路輸出電在輸入電壓固定時，穩(wěn)壓電路輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。壓變

22、化量與輸出電流變化量之比。常常數(shù)數(shù) IUOOOIUR RO反映負載波動對穩(wěn)壓電路的影響，其值越小說反映負載波動對穩(wěn)壓電路的影響，其值越小說明穩(wěn)壓電路帶負載能力越強。明穩(wěn)壓電路帶負載能力越強。 在只考慮變化量條件下，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路可等在只考慮變化量條件下，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路可等效為如圖形式，效為如圖形式，rz為穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻。為穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻。+-UIUO+-IZIODZRLR限流電阻限流電阻IR+-UIUO+-RLRrz第十章第十章57脈動系數(shù)脈動系數(shù)Sr： Sr=(UO/UI)(UI/UO) +-UIUO+-RLRrz輸出電阻輸出電阻RO：RO=R/rzrzzzLzLzIOrRrR/rRR/

23、rUU (R rz)OIzzUUrRr (R rz)另外，用電網(wǎng)電壓波動另外，用電網(wǎng)電壓波動10%時時UO的變化量的變化量UO作作為衡量指標，稱為為衡量指標，稱為電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率。用用IO從從0變到額定值時，變到額定值時，UO的變化量作為衡量指標，的變化量作為衡量指標，稱為稱為電流調(diào)整率。電流調(diào)整率。58四、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的參數(shù)選擇四、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的參數(shù)選擇 首先應確定輸出電壓首先應確定輸出電壓UO，輸出電流范圍，輸出電流范圍Iomin、 Iomax（或（或RLmax、 RLmin），輸入電壓），輸入電壓UI波動范圍（一波動范圍（一般為般為10%）等，據(jù)此選擇整流、濾波、穩(wěn)壓元件）等，據(jù)

24、此選擇整流、濾波、穩(wěn)壓元件參數(shù)。參數(shù)。1、UI的選擇的選擇根據(jù)經(jīng)驗，一般選擇根據(jù)經(jīng)驗，一般選擇UI=（23）UO確定確定Ii：該電流的選擇原則為：該電流的選擇原則為Ii Iomax。592、穩(wěn)壓管的選擇、穩(wěn)壓管的選擇UZ=UOIZMIZ Iomax IominIZM Iomax +IZ3、限流電阻的選擇、限流電阻的選擇由由ORZZIRIIIRUUI 得得ZLminZZIminIRURUU LminZZZIminmax/RUIUUR ZMLmaxZZImaxIRURUU LmaxZZMZImaxmin/RUIUUR max2RmaxRRIP 限流電阻的功率：限流電阻的功率：（空載時）（空載時）第

25、十章第十章60輸出電流小，輸出電壓不可調(diào)節(jié)；輸出電流小，輸出電壓不可調(diào)節(jié)；結構簡單、方便，使用元件少；結構簡單、方便，使用元件少；適用于適用于IO較小，較小，UO不變的場合，不變的場合，如作電壓基準。如作電壓基準。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的特點：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的特點：第十章第十章6110.5 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路以穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路以穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路為基礎基礎,利用利用晶體管的電流放大作用晶體管的電流放大作用增大增大負載電流負載電流,并在電路中并在電路中引入深度電壓負引入深度電壓負反饋反饋使輸出電壓穩(wěn)定使輸出電壓穩(wěn)定,通過通過改變網(wǎng)絡參改變網(wǎng)絡參數(shù)使輸出電壓可調(diào)數(shù)使輸出電

26、壓可調(diào).10.5.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理第十章第十章62IL=(1+ ) ) IL 調(diào)整管調(diào)整管T在穩(wěn)壓管后增加一級在穩(wěn)壓管后增加一級共集放大電路共集放大電路。穩(wěn)壓原理：。穩(wěn)壓原理：UIUEUBEIBUOIE（UBE=UB-UE）當電網(wǎng)電壓波動時：當電網(wǎng)電壓波動時：當負載變化時：當負載變化時：RLUEUBEIBUOIE（UBE=UB-UE）T通過對電流的調(diào)整實現(xiàn)通過對電流的調(diào)整實現(xiàn)UO的穩(wěn)定，故稱的穩(wěn)定，故稱T為為調(diào)整管。調(diào)整管。一、基本調(diào)整管電路一、基本調(diào)整管電路第十章第十章IOR-+UIUO+-DZRLIL+-UIUO+-DZRLRIL63負載電流的變化量可以

27、比穩(wěn)壓管工作電流的變負載電流的變化量可以比穩(wěn)壓管工作電流的變化量擴大（化量擴大（1+ ）倍。）倍。實際上是射極輸出器，實際上是射極輸出器，Uo=UZ -UBE 。但帶負載。但帶負載的能力比穩(wěn)壓管強。的能力比穩(wěn)壓管強。BZRiii, 0BELiii)1 (第十章第十章UZTUORL+UIiRiZiL64 ILmax=(1+ ) () (Izmax - Iz ) )UO =UZ - UBE調(diào)整管調(diào)整管T工作在放大區(qū)，工作在放大區(qū)，即線性區(qū)，故稱為線性穩(wěn)即線性區(qū)，故稱為線性穩(wěn)壓電路，又因為調(diào)整管與壓電路，又因為調(diào)整管與負載相串聯(lián)，所以稱為負載相串聯(lián)，所以稱為串串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。聯(lián)型穩(wěn)壓電源。在穩(wěn)壓管穩(wěn)

28、壓條件下，在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓條件下，ZminZmaxLIII 而而LLI )1(I IL+-UIUO+-DZRLRILUZTUORL+UIiRiZiL65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主要缺點：兩個主要缺點：(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)。改進的方法：改進的方法：在穩(wěn)壓電路中引入帶電壓負在穩(wěn)壓電路中引入帶電壓負反饋的放大環(huán)節(jié)。反饋的放大環(huán)節(jié)。第十章第十章UZTUORL+UIiRiZiL66UO+UI+-ILDZRLRR3+-R1R2R2R2TAUI二二. 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

29、電路2、穩(wěn)壓原理：、穩(wěn)壓原理：UOUNUBUOUOUNUBUO1、 電路構成電路構成673、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍：、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍：123Omin23ZRRRUURR123Omax3ZRRRUURUI第十章第十章68 帶有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)帶有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路，一般型晶體管穩(wěn)壓電路，一般由四部分組成，即采樣電由四部分組成，即采樣電路、基準電壓、比較放大路、基準電壓、比較放大電路和調(diào)整元件。電路和調(diào)整元件。三三. 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的方框圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的方框圖調(diào)整元件調(diào)整元件T：與負載串聯(lián)，通過全部負載電流?？梢耘c負載串聯(lián)，通過全部負載電流?？梢允菃蝹€功率管，復合管或用幾個功率管并聯(lián)。

30、是單個功率管，復合管或用幾個功率管并聯(lián)。比較放大器：比較放大器：可以是可以是單管放大電路單管放大電路，差動放大電路差動放大電路，集成運算放大器集成運算放大器?；鶞孰妷海夯鶞孰妷海嚎捎煞€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成?？捎煞€(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路：取樣電路：取出輸出電壓取出輸出電壓UO的一部分和基準電壓相比較。的一部分和基準電壓相比較。UoUI-+-調(diào)整管調(diào)整管比較放大器比較放大器基準電壓基準電壓采樣電路采樣電路69u一種實際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源一種實際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源1 1）穩(wěn)壓原理）穩(wěn)壓原理UoUB2UBE2( = UB2-UZ）UC2Uo當當 UI 增加或輸出電流減小使增加或輸出電流減小使 Uo升高時升

31、高時第十章第十章UoUIR3R2R4R1DZRPUCE2T1_+T2+_+_702）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Z2WW21OURRRRRU Z2WW21minOURRRRRU Z2W21maxOURRRRU 第十章第十章UoUIR3R2R4R1DZRPUCE2T1_+T2+_+_713）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，使波動，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. 電路對電網(wǎng)電壓的波動抑制能力較差。例：電路對電網(wǎng)電壓的波動抑制能力較差。例：UIUC2 Uo 3. 溫度變化時，溫

32、度變化時，T2組成的放大電路產(chǎn)生零點組成的放大電路產(chǎn)生零點漂移時，輸出電壓的穩(wěn)定度變差。漂移時，輸出電壓的穩(wěn)定度變差。第十章第十章UoUIR3R2R4R1DZRPUCE2T1_+T2+_+_7210.5.2 集成穩(wěn)壓器中的基準電路和保護電路集成穩(wěn)壓器中的基準電路和保護電路基準電壓基準電壓的穩(wěn)定決定了輸出電壓的穩(wěn)定。的穩(wěn)定決定了輸出電壓的穩(wěn)定。一、基準電壓電路一、基準電壓電路 電路中增加了電路中增加了T2，采用正溫度系，采用正溫度系數(shù)的穩(wěn)壓二極管，使基準電壓為：數(shù)的穩(wěn)壓二極管，使基準電壓為：ZBE2REFUUU （UZ7V的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓管為正溫度系數(shù)；為正溫度系數(shù)； 4VUZ7V的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓管

33、正負溫度系數(shù)均有）正負溫度系數(shù)均有）1、穩(wěn)壓管基準電壓電路、穩(wěn)壓管基準電壓電路73 由于由于T2具有負溫度系數(shù)，當溫度具有負溫度系數(shù)，當溫度變化時選擇元件參數(shù)使得兩者變化大變化時選擇元件參數(shù)使得兩者變化大小相等變化趨勢相反，從而維持小相等變化趨勢相反，從而維持UREF基本不變。同時該電路引入電壓并聯(lián)基本不變。同時該電路引入電壓并聯(lián)負反饋能更加穩(wěn)定負反饋能更加穩(wěn)定UREF的值，并使的值，并使RO減小，提高電路帶負載能力。減小，提高電路帶負載能力。 在集成電路中很容易制成三極管，在集成電路中很容易制成三極管，因此利用該思想在因此利用該思想在UREF上下各連接多上下各連接多個作為二極管使用的溫度系數(shù)

34、相反的個作為二極管使用的溫度系數(shù)相反的三極管就可以實現(xiàn)零溫度系數(shù)的基準三極管就可以實現(xiàn)零溫度系數(shù)的基準電壓電路。電壓電路。742、能隙基準電壓電路、能隙基準電壓電路C22BE3REFRIUU 由于由于UBE3具有負溫度系數(shù)具有負溫度系數(shù)（隨（隨T升高升高UBE3降低），因此用降低），因此用一個正溫度系數(shù)的電壓一個正溫度系數(shù)的電壓I2RC2來來補償（隨補償（隨T升高升高UBE3增大），可增大），可寫為：寫為： C2C13T2IIlnRUI C2C132TBE3REFIIlnRRUUU205V.1qEUQREF 合理選擇合理選擇 和和 的值，即可利用正溫度系數(shù)電壓補的值，即可利用正溫度系數(shù)電壓補償

35、負溫度系數(shù)電壓，使得償負溫度系數(shù)電壓，使得UREF的溫度系數(shù)為的溫度系數(shù)為0，此時：，此時：32RRC2C1II75205V.1qEUQREF EQ為為Si元素的禁帶寬度電壓；元素的禁帶寬度電壓；q為電子電荷。為電子電荷。 該電路又稱為禁帶寬度基準電壓電路（或該電路又稱為禁帶寬度基準電壓電路（或能帶間隙基準電壓電路）。能帶間隙基準電壓電路）。 該電路輸出電壓較低但溫度穩(wěn)定性好，故常用該電路輸出電壓較低但溫度穩(wěn)定性好，故常用于低電壓電源電路中。常用的有：于低電壓電源電路中。常用的有：LM285（1.2V）、）、LM236（1.2V）、）、MC1403（2.5V）、）、LM336（2.5V）、）、

36、LM385（2.5V）等。）等。 這類基準電壓電路還可方便地轉換成這類基準電壓電路還可方便地轉換成1.2V10V的基準電壓電路，使之廣泛應用于集成穩(wěn)壓器；數(shù)的基準電壓電路，使之廣泛應用于集成穩(wěn)壓器；數(shù)據(jù)轉換（據(jù)轉換（A/D、D/A）及集成傳感器中。）及集成傳感器中。第十章第十章76 常見保護電路有：過流保護；調(diào)整管安全保常見保護電路有：過流保護；調(diào)整管安全保護；過熱保護等。護；過熱保護等。T1RT1IL （1）限流型：）限流型：當調(diào)整管的電流超過額定值時，對當調(diào)整管的電流超過額定值時，對調(diào)整管的基極電流進行分流，使發(fā)射極電流不至于過調(diào)整管的基極電流進行分流，使發(fā)射極電流不至于過大。大。當當IL

37、不超過額定值時，不超過額定值時，T1截止；截止；當當IL超過額定值時，超過額定值時， T1導通，其集電極導通，其集電極從從T1的基極分流。的基極分流。R為一小電阻，用于檢測負載電流。為一小電阻，用于檢測負載電流。二、保護電路二、保護電路1過流保護過流保護第十章第十章77輸出電流在額定值內(nèi)時：輸出電流在額定值內(nèi)時：三極管三極管T2截止，這時，截止，這時，電壓負反饋保證電電壓負反饋保證電路正常工作。路正常工作。輸出電流超出額定值時：輸出電流超出額定值時：UB電壓上升，三極管電壓上升，三極管T2導通，使導通，使UO 迅速下降迅速下降 ，由于由于R1、R2RO，故，故UB的下降速度慢于的下降速度慢于U

38、O，使，使UO迅速下降到迅速下降到0，實現(xiàn)了截流作用。，實現(xiàn)了截流作用。（2）截流型）截流型第十章第十章782調(diào)整管安全區(qū)保護電路調(diào)整管安全區(qū)保護電路第十章第十章793芯片過熱保護電路芯片過熱保護電路第十章第十章80本節(jié)主要介紹常用的三端集成穩(wěn)壓器，該組件本節(jié)主要介紹常用的三端集成穩(wěn)壓器，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環(huán)節(jié)。外殼內(nèi)，電路內(nèi)部附有短路和過熱保護環(huán)節(jié)。10.5.3 集成穩(wěn)壓器電路集成穩(wěn)壓器電路 用集成電路的形式制造的穩(wěn)壓電路稱為集成穩(wěn)壓器。用集成電路的形式制造的穩(wěn)壓電路稱為集成穩(wěn)壓器。

39、優(yōu)點是性能穩(wěn)定可靠，使用方便、價格低廉。優(yōu)點是性能穩(wěn)定可靠，使用方便、價格低廉。集成穩(wěn)壓器種類有多端式和三端式，輸出電壓有固集成穩(wěn)壓器種類有多端式和三端式，輸出電壓有固定式和可調(diào)式，正壓、負壓輸出穩(wěn)壓器等。定式和可調(diào)式，正壓、負壓輸出穩(wěn)壓器等。第十章第十章81注：注：型號后型號后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值兩位數(shù)字代表輸出電壓值輸出電壓額定電壓值有輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。三端集成三端集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器固定式固定式可調(diào)式可調(diào)式正穩(wěn)壓正穩(wěn)壓W78XX負穩(wěn)壓負穩(wěn)壓W79XX1、集成穩(wěn)壓電源的分類、集成穩(wěn)壓電源的分類第十章第十章82一、一、 三端固定式集成穩(wěn)壓器

40、三端固定式集成穩(wěn)壓器 這類產(chǎn)品的封裝形式有金屬殼和塑料殼兩種。它們都有這類產(chǎn)品的封裝形式有金屬殼和塑料殼兩種。它們都有三個管腳，分別是輸入端、輸出端和公共端，因此稱為三端三個管腳，分別是輸入端、輸出端和公共端，因此稱為三端式穩(wěn)壓器。式穩(wěn)壓器。 1. CW7800系列是三端固定正壓輸出的集成穩(wěn)壓器。系列是三端固定正壓輸出的集成穩(wěn)壓器。輸出電壓有輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等檔次。等檔次。 例如：例如：CW7805表示輸出電壓為正表示輸出電壓為正5V。此系列最大輸。此系列最大輸出電流為出電流為1.5A。 同類產(chǎn)品：同類產(chǎn)品：CW78M00系列（系列（0.5A）；）；C

41、W78L00系列系列（0.1A）；）；CW78T00系列（系列（3A）和）和CW78H00系列（系列（5A）。）。 2. CW7900系列是三端固定負壓輸出的集成穩(wěn)壓器。系列是三端固定負壓輸出的集成穩(wěn)壓器。在在輸出電壓檔次、電流檔次等方面與輸出電壓檔次、電流檔次等方面與78系列相同。引腳排列系列相同。引腳排列請查閱手冊。請查閱手冊。第十章第十章83二、三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器二、三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器 CW337為三端可調(diào)式負壓輸出穩(wěn)壓器，其引腳排列為三端可調(diào)式負壓輸出穩(wěn)壓器，其引腳排列請查閱手冊。請查閱手冊。 三端可調(diào)式穩(wěn)壓器的外形和管腳的編號與三端固定式三端可調(diào)式穩(wěn)壓器的外形和管腳的編號與三端固

42、定式穩(wěn)壓器相同。但管腳功能有區(qū)別，如穩(wěn)壓器相同。但管腳功能有區(qū)別，如 CW317為三端可調(diào)式正壓輸出穩(wěn)壓器，其引腳排列請為三端可調(diào)式正壓輸出穩(wěn)壓器，其引腳排列請查閱手冊。查閱手冊。第十章第十章8410.5.4 三端穩(wěn)壓器的應用三端穩(wěn)壓器的應用一、一、 三端穩(wěn)壓器的外形和方框圖三端穩(wěn)壓器的外形和方框圖第十章第十章851端端: 輸入端輸入端2端端: 公共端公共端3端端: 輸出端輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 輸入端輸入端3端端: 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形123第十章第十章86 二、二、CW7800的應用的應用1、輸出為固定

43、正壓時的接法如圖所示、輸出為固定正壓時的接法如圖所示。注意：注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！+_W7800系列穩(wěn)壓器系列穩(wěn)壓器 基本接線圖基本接線圖CoW7800CIUI+_Uo1320.11 F1F第十章第十章87COW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX : 為為W78XX固定輸出電壓固定輸出電壓 UO = UXX + UZ2 2、提高輸出電壓的電路、提高輸出電壓的電路第十章第十章883 3、輸出電壓可調(diào)式電路、輸出電壓可調(diào)式電路用三端穩(wěn)壓器也可以實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，下圖是用用三端穩(wěn)壓器也可以實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，下圖是用W7805組成

44、的組成的730V可調(diào)式穩(wěn)壓電源?？烧{(diào)式穩(wěn)壓電源。W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 第十章第十章892O1O12RUUUURR(UXX=5V)運算放大器作為電壓跟隨器使用運算放大器作為電壓跟隨器使用, , 它的電源就借助于穩(wěn)它的電源就借助于穩(wěn)壓器的輸入直流電壓。由于運放的輸入阻抗很高壓器的輸入直流電壓。由于運放的輸入阻抗很高 , ,輸出輸出阻抗很低，可以克服穩(wěn)壓器受輸出電流變化的影響。阻抗很低，可以克服穩(wěn)壓器受輸出電流變化的影響。132R1CICoUI76234UoR2F0070.33 33V10k0.1 W78052O1(1)XXRUURO

45、O1XXUUUUo1第十章第十章904 4 、輸出正負電壓的電路、輸出正負電壓的電路第十章第十章78XX+Uo220VTrVD1VD3VD2VD479XXC1C3C6C2C4C5-Uo+91(a) (b)三端三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的外形及管腳功能可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的外形及管腳功能(a) X17系列系列 (b) X37系列系列LMx17UoUI調(diào)調(diào)整整端端與與Uo相聯(lián)相聯(lián)Uo(外殼外殼)UILMx37UoUI與與UI相聯(lián)相聯(lián)UI(外殼外殼)Uo調(diào)調(diào)整整端端調(diào)調(diào)整整端端調(diào)調(diào)整整端端三、三、CW317 和和CW337的基本應用電路的基本應用電路92 應用特點是外接兩個電阻（應用特點是外接兩個電阻（R

46、1和和RP）就可得到所需）就可得到所需的輸出電壓。為了使電路正常工件，一般輸出電流不小的輸出電壓。為了使電路正常工件，一般輸出電流不小于于5mA。輸入電壓范圍在。輸入電壓范圍在340V之間，輸出電壓可調(diào)范之間，輸出電壓可調(diào)范圍為圍為1.2537V，器件最大輸出電流約，器件最大輸出電流約1.5A。 三、三、CW317 和和CW337的基本應用電路的基本應用電路第十章第十章240ADJLM317C3C140VUo+_C4OUTINR1VD6VD5R230V220VTrVD1VD3VD2VD4C26.8k1.2537V1F10F0.33F2200FIW+三端可調(diào)集成穩(wěn)壓電源三端可調(diào)集成穩(wěn)壓電源931

47、0.6 10.6 開關穩(wěn)壓電路開關穩(wěn)壓電路開關穩(wěn)壓電源由六部分組開關穩(wěn)壓電源由六部分組成成,其中其中,取樣電路、比較電取樣電路、比較電路、基準電路路、基準電路,在組成及功在組成及功能上都與普通的串聯(lián)型穩(wěn)能上都與普通的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路相同壓電路相同;不同的是增加不同的是增加了開關控制器、開關調(diào)整了開關控制器、開關調(diào)整管和續(xù)流濾波等電路管和續(xù)流濾波等電路,新增新增部分的功能如下：部分的功能如下：10.6.1 開關穩(wěn)壓電源的原理及分類開關穩(wěn)壓電源的原理及分類開關調(diào)整管濾波器開關時間控制器比較放大取樣電路基準電路UIUSOUO一、開關穩(wěn)壓電源原理框圖一、開關穩(wěn)壓電源原理框圖第十章第十章94 (1)開關調(diào)

48、整管開關調(diào)整管:在開關脈沖的作用下在開關脈沖的作用下,使調(diào)整管工作使調(diào)整管工作在飽和或截止狀態(tài)在飽和或截止狀態(tài),輸出斷續(xù)的脈沖電壓。開關調(diào)整管輸出斷續(xù)的脈沖電壓。開關調(diào)整管采用大功率管。設閉合時間為采用大功率管。設閉合時間為Ton,斷開時間為斷開時間為Toff ,則則工作周期為工作周期為T=Ton+Toff。負載上得到的電壓為。負載上得到的電壓為IonoffonoffonIOUTTTTT0TUU 式中式中,Ton/T稱占空比稱占空比,用用q表示表示,即在一個通斷周期即在一個通斷周期T內(nèi)內(nèi),脈脈沖持續(xù)導通時間沖持續(xù)導通時間Ton與周期與周期T之比值。改變占空比的大之比值。改變占空比的大小就可改變

49、輸出電壓小就可改變輸出電壓UO的大小。的大小。 (2)濾波器濾波器:把矩形脈沖變成連續(xù)的平滑直流電壓把矩形脈沖變成連續(xù)的平滑直流電壓UO。 (3)開關時間控制器開關時間控制器:控制開關管導通時間長短控制開關管導通時間長短,從而改從而改變輸出電壓高低。變輸出電壓高低。第十章第十章95二、開關穩(wěn)壓電源的分類二、開關穩(wěn)壓電源的分類按調(diào)整管與負載的連接方式按調(diào)整管與負載的連接方式串聯(lián)型串聯(lián)型并聯(lián)型并聯(lián)型按穩(wěn)壓的控制方式按穩(wěn)壓的控制方式脈沖寬度控制型（脈沖寬度控制型（PWM）脈沖頻率控制型（脈沖頻率控制型（PFM）混合調(diào)制型（混合調(diào)制型（PWM）按調(diào)整管是否參與振蕩按調(diào)整管是否參與振蕩自激式自激式它激式

50、它激式按使用調(diào)整管的類型按使用調(diào)整管的類型晶體管型晶體管型VDMOS管型管型晶閘管型管型晶閘管型管型第十章第十章9610.6.2 10.6.2 串聯(lián)型開關電路串聯(lián)型開關電路 串聯(lián)型開關電路由開關管串聯(lián)型開關電路由開關管T、儲能電路（包括電感、儲能電路（包括電感L、電、電容容C和續(xù)流二極管和續(xù)流二極管D）及控制器組成?？刂破骺墒梗┘翱刂破鹘M成?？刂破骺墒筕1處于處于開開/關狀態(tài)并可穩(wěn)定輸出電壓。關狀態(tài)并可穩(wěn)定輸出電壓。第十章第十章TD97 當當V1飽和導通時飽和導通時,由于電感由于電感L的存在的存在,流過流過T的電流線的電流線性增加性增加,線性增加的電流給負載線性增加的電流給負載RL供電的同時也給供電的同時也給L儲能儲能（L上產(chǎn)生左上產(chǎn)生左“正正”右右“負負”的感應電動勢）的感應電動勢）,D截止。截止。 當當T截止時截止時,由于電感由于電感L中的電流不能突變（中的