模擬電子技術(shù)第9章課件

1、第9章直流穩(wěn)壓電源9.1二極管整流電路9.1.1單相半波整流電路1、電路的組成及工作原理圖9.1.1（a）所示為單相半波整流電路，圖9.1.1（b）為電路工作波形。由于流過負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期的正弦波，故稱半波整流。2、負(fù)載上的直流電壓和直流電流直流電壓是指一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)電壓的平均值。即 流過負(fù)載RL上的直流電流為 3、整流二極管參數(shù)9.1.2單相全波整流電路1、電路及工作原理純電阻負(fù)載的全波整流電路如圖9.1.2（a）所示，實(shí)際上它是由兩個(gè)半波整流電路組成的。其中Tr為次級(jí)帶有中心抽頭的電源變壓器，故加到兩個(gè)二極管D1、D2的次級(jí)電壓大小相等、相位相反。當(dāng)v2為正半周時(shí)

2、，D1導(dǎo)通而D2截止，vOv2，iOiD1vO/RL，iD20。當(dāng)v2為負(fù)半周時(shí)，D1截止而D2導(dǎo)通，vOv2，iOiD2vO/RL，iD10。v2、vO、iO和vD1的波形如圖9.1.2（b）所示。iOiD1 iD2為單向脈動(dòng)電流，vOv2為單向脈動(dòng)電壓。2、 參數(shù)計(jì)算設(shè) V，輸出電壓 V，根據(jù)傅里葉展開式可求出全波整流電路的主要性能指標(biāo)為VO（AV）0.9V2ID（AV）IO（AV）/2 VO（AV）/（2RL）0.45V2/RLVDRM2從上面的分析可知，全波整流電路輸出電壓的直流成分較高，紋波成分較小，但變壓器次級(jí)的每個(gè)線圈只在半個(gè)周期內(nèi)有電流，利用率不高。 9.1.3單相橋式整流電路

3、1、組成及工作原理常用的單相橋式整流電路如圖9.1.3（a）所示，單相橋式整流的簡化電路如圖9.1.3 （b）所示。設(shè)電源變壓器副邊電壓為v2V2msint。v2的波形，流過負(fù)載電阻的電流、產(chǎn)生的電壓波形如圖9.1.4中所示。可見，變壓器副邊交流電壓的極性雖在不停地變化，但負(fù)載上的電壓總是上正下負(fù)，RL上得了到一個(gè)單向脈動(dòng)的直流全波電壓，如圖9.1.4中所示。 (a)(b)2、參數(shù)計(jì)算（1）整流輸出電壓平均值：已知 ，負(fù)載上一個(gè)周期內(nèi)的平均值（負(fù)載上的直流電壓）為即 ， （2）負(fù)載電流平均值IO（AV）VO（AV） /RL0.9（V2 /RL） （3）二極管平均電流與反向峰值電壓在橋式整流電路

4、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流 ID 是負(fù)載平均電流的一半，即ID（AV）IO（AV） /20.45V2 /RL每個(gè)二極管截止時(shí)所承受的最高反向電壓就是電源電壓的最大值，即 平均電流（ID）與反向峰值電壓（VDRM）是選擇整流二極管的主要依據(jù)。（選擇時(shí)應(yīng)取二極管的額定電流2ID；二極管的最高反向電壓 2VDRM）。（4）脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù)是指整流輸出電壓的基波峰值VO1M與VO平均值之比，S越小越好。 9.1.4倍壓整流電路在電子電路中，有時(shí)我們需要很高的工作電壓。如果用變壓器進(jìn)行升壓，那么，它的次級(jí)匝數(shù)會(huì)很多，使其體積增大。同時(shí)，對(duì)線圈的絕緣程度要求也高。用二極

5、管構(gòu)成的倍壓整流電路，可以較為方便的實(shí)現(xiàn)升壓的目的，且不必使變壓器的次級(jí)電壓很高。圖9.1.5所示為一典型的二倍壓整流電路。 設(shè) ，在v2正半周時(shí)，D1導(dǎo)通，v2通過D1對(duì)C1充電，電容C1被充到v2的峰值 ，極性是左負(fù)右正；負(fù)半周時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止，這時(shí)C1原來所充的電壓與v2的方向一致，它們疊加后為（v2 ），通過D2向C2充電，其兩端的電壓可達(dá)到2 ，如果此時(shí)將RL接C2的兩端，則VOVC22 。通常將這種電路稱為二倍壓電路。若按這樣的方法逐步鏈接，可得圖9.1.6所示的多倍壓整流電路?？梢钥闯鯟3、C4等最終都將充電至2 ，將它們分上下兩組一串聯(lián)，即可得到任意倍數(shù)（整數(shù)倍）的輸出電

6、壓。顯然上面為偶數(shù)倍，下面為奇數(shù)倍。由于這種電路主要靠電容儲(chǔ)能來維持輸出電壓，在負(fù)載要求輸出電壓較高的情況下，其電容容量和耐壓因受工藝的制約，不可能做得很大。所以，這種電路帶負(fù)載能力很差，只適用于高電壓小電流且負(fù)載固定不變的場合。 9.2濾波電路前面討論的整流電路的輸出是單向脈動(dòng)電壓，含有較強(qiáng)的交流分量，這種脈動(dòng)電壓常用于蓄電池充電、電鍍、電磁鐵等設(shè)備。若把整流電路的輸出作為電子設(shè)備的電源，接在電路中的電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生不良的影響，甚至不能正常工作，為了改善輸出電壓的脈動(dòng)程度，在整流電路和負(fù)載間，需加接濾波電路。其波形變換關(guān)系如圖9.2.1所示。 脈動(dòng)電壓是一種非正弦的變化電壓，它可分解為直流分量

7、和一組不同頻率的正弦分量。所謂濾波是指把脈動(dòng)直流電壓中的交流分量削弱或去掉，獲得比較平滑的直流電壓。能削弱或去掉交流分量的電路稱為濾波電路。它是利用電抗元件L、C的貯能作用，當(dāng)整流后的單向脈動(dòng)電流，電壓大時(shí)，將部分能量貯存，反之則放出能量，達(dá)到輸出電流、電壓平滑的目的。濾波電路一般由電容、電感、和電阻元件組成。9.2.1電容濾波電路橋式整流電容濾波的電路如圖9.2.2所示。它是一種并聯(lián)濾波電路，濾波電容與負(fù)載電阻直接并聯(lián)，因此，負(fù)載兩端的電壓等于電容器C兩端電壓。電容的充放電過程在電源電壓的半個(gè)周期重復(fù)一次，因此，輸出的直流電壓波形更為平滑。 1、工作原理電容濾波電路輸出電壓波形如圖9.2.3

8、所示，設(shè)t0時(shí)，vc0V，當(dāng)v2由零進(jìn)入正半周時(shí)，此時(shí)整流電路導(dǎo)通，電容C被充電，電容兩端電壓vc 隨著v2的上升而逐漸增大，直至v2達(dá)到峰值。由于電容充電電路的二極管正向?qū)娮韬苄?，所以電容充電回路時(shí)間常數(shù)小，vc緊隨v2升高。此后，v2過了峰值開始下降，由于v2在最大值附近的下降速度很慢，而電容電壓開始下降較快，以后越來越慢，tt2時(shí)，出現(xiàn)vcv2的現(xiàn)象，整流電路截止，電容C對(duì)負(fù)載電阻RL放電，放電回路由C和RL串聯(lián)而成，在RL和C足夠大的情況下，電容放電回路時(shí)間常數(shù)大，放電持續(xù)到下一個(gè)正半周tt3時(shí)刻，v2上升且大于vC，于是整流電路又重新導(dǎo)通，電容又被重新充電，這樣不斷地重復(fù)，因而負(fù)

9、載兩端電壓v2的變化規(guī)律如圖9.2.3的粗實(shí)線所示。2、電容濾波C的選擇為了獲得較好的濾波效果，濾波電容器的電容要選得較大，通常按照濾波電路的放電時(shí)間常數(shù)RLC，大于交流周期T的（35）倍來選擇濾波電容。RLC （35）T/2對(duì)于全波或橋式整流電路而言，若電源頻率為50HZ，輸出電壓周期T0.02s，則RLC （0.030.05）s C F通常取電容器的耐壓應(yīng)大于（1.52）V2。 在滿足上式條件下，負(fù)載上的直流電壓，工程上常估算為VOV2 （半波整流電容濾波電路）VO1.2V2（全波、橋式整流電容濾波電路）當(dāng)濾波電容進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電路的充電電流平均值等于放電電流的平均值，因此，二極管的最大

10、整流電流應(yīng)大于IDIO （半波整流電容濾波電路）IDIO/2（全波整流電容濾波電路）二極管的最高反向工作電壓半波整流電容濾波電路和全波整流電容濾波電路均為 2 而橋式整流電容濾波電路，則為 整流電路使用電容濾波的優(yōu)點(diǎn)是輕載時(shí)的脈動(dòng)較小而電壓較高，理論上空載電壓等于變壓器副邊電壓的最大值。其缺點(diǎn)是負(fù)載變化時(shí)，對(duì)輸出電壓影響較大，負(fù)載電流大時(shí)脈動(dòng)較大，二極管必須有通過尖峰電流的能力。整流電路使用電容濾波的優(yōu)點(diǎn)是輕載時(shí)的脈動(dòng)較小而電壓較高，理論上空載電壓等于變壓器副邊電壓的最大值。其缺點(diǎn)是負(fù)載變化時(shí)，對(duì)輸出電壓影響較大，負(fù)載電流大時(shí)脈動(dòng)較大，二極管必須有通過尖峰電流的能力。9.2.2RC型濾波電路電

11、容濾波和電感濾波，在一定程度上來說都不是理想的濾波器，其脈動(dòng)成分仍不理想。為了進(jìn)一步減小脈動(dòng)，可以采用RC型濾波電路，如圖9.2.4所示，它的工作過程如下：整流輸出電壓是先經(jīng)過C1進(jìn)行電容濾波，使脈動(dòng)成分減小，然后再經(jīng)過R、C2組成的倒L型低通濾波器，使脈動(dòng)成分進(jìn)一步減小。RC值越大，濾波效果越好。型RC濾波器負(fù)載電阻RL上的電壓VO 1.2V2RLIO1.2V2圖9.2.4 RC 型濾波電路9.3單相直流穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)與并聯(lián)參數(shù)穩(wěn)壓電路9.3.1單相直流穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的主要質(zhì)量指標(biāo)：1、穩(wěn)壓系數(shù)S rSr定義為在負(fù)載RL不變的條件下，穩(wěn)壓電路的輸出電壓的相對(duì)變化量

12、與輸入電壓的相對(duì)變化量之比，即式中，輸入電壓VI與電網(wǎng)電壓基本成正比。因此，Sr反映了電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路輸出電壓穩(wěn)定性的影響。一般電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為10%，即，VI /VI10%在這個(gè)條件下所衡量的輸出電壓相對(duì)變化量VO/VO稱為電壓調(diào)整率SV。2、電流調(diào)整率SISI定義為在輸入電壓不變的條件下，輸出電流IO由零變到最大額定值時(shí)，輸出電壓VO的相對(duì)變化量，即3、輸出電阻RoRo定義為輸入電壓VI不變時(shí)，輸出電壓的變化量與輸出電流變化量之比，即 Ro越小，負(fù)載變化對(duì)Vo影響越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。此外，還反映穩(wěn)壓后紋波減小程度的紋波抑制比、反映輸出電壓隨溫度變化的溫度系數(shù)等質(zhì)量指標(biāo)，這些質(zhì)量指

13、標(biāo)數(shù)值越小，說明穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能越好。9.3.2并聯(lián)參數(shù)穩(wěn)壓電路簡單并聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖9.3.1所示。為了消除由于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)及負(fù)載的變化所引起的輸出直流電壓的不穩(wěn)定，必須在整流濾波后接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路是利用硅穩(wěn)壓管DZ和“限流電阻”R組成的。其中穩(wěn)壓管一定要處于反向擊穿的工作狀態(tài)，否則會(huì)因穩(wěn)壓管正向?qū)ǘ斐啥搪贩€(wěn)壓電路。1、穩(wěn)壓原理（1）當(dāng)負(fù)載電阻不變而交流電網(wǎng)電壓增加時(shí)，穩(wěn)壓過程如下：V1VOVZIZIRVRRIRVO輸入電壓V1的增加，必然引起輸出電壓Vo的增加，即穩(wěn)壓管兩端的電壓VZ增加，從而使IZ增加很大，IR增加，VR增加，致使輸出電壓VO減小。反之，電網(wǎng)電壓減小時(shí)，穩(wěn)壓調(diào)

14、節(jié)過程相反。（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓不變而負(fù)載電阻RL減小時(shí)，穩(wěn)壓過程如下：RLILIRVRVZ（Vo）IZIRVRVO負(fù)載電流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，從而使VZ VO減小，IZ減小很多。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，致使輸出電壓增加。反之，當(dāng)負(fù)載電阻增加時(shí)，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)過程相反。由此可見，穩(wěn)壓管在電路中起電流調(diào)節(jié)作用，當(dāng)輸出電壓有微小變化時(shí)，利用與負(fù)載并聯(lián)的硅穩(wěn)壓管中電流的自動(dòng)變化這一調(diào)整作用和限流電阻R上的電壓降的補(bǔ)償作用，來保持輸出電壓的穩(wěn)定。2、穩(wěn)壓管的選擇選擇穩(wěn)壓管時(shí)，一般取VZVOIZmax（1.53）IOmaxVi（23）VO該電路結(jié)構(gòu)簡單，但受穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流的

15、限制，負(fù)載取用電流較小，而且輸出電壓不能調(diào)節(jié)，電壓的穩(wěn)定度也不高。這種并聯(lián)型穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路只適用電壓固定，負(fù)載電流較小的場合。9.4串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 9.4.1電路組成及工作原理1、電路組成圖9.4.1所示為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路， 它主要由基準(zhǔn)電壓源、比較放大電路、采樣電路和調(diào)整管四部分構(gòu)成。 由圖可知，RZ和DZ組成穩(wěn)壓管穩(wěn)定電路，提供基準(zhǔn)電壓VZ。運(yùn)算放大器A是比較放大器，它把采樣電路R1、RP和R2從輸出電壓VO分取的一部分電壓VF同基準(zhǔn)電壓VZ進(jìn)行比較放大，送到三極管T的基極。三極管T接成射極輸出器的形式，主要起電壓調(diào)整作用，故也稱它為調(diào)整管。因調(diào)整管與負(fù)載電阻RL串聯(lián)，所以這種電路稱

16、為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路。 2、 穩(wěn)壓原理當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或負(fù)載電阻RL增加，均可引起輸出電壓VO增加， 采樣電壓VF也按比例增加。因基準(zhǔn)電壓VZ基本不變，它與VF比較放大后，使調(diào)整管基極電位降低，因此調(diào)整管T的IC減小，VCE增大，從而使輸出電壓VO基本保持不變。上述過程可表示為：VIVOVF（VZ VF）VBICVCEVO反之，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降或負(fù)載電阻RL減小，引起輸出電壓降低，其穩(wěn)壓過程與上述過程相反。3、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是允許輸出電壓在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)是通過改變采樣電路中電位器RP滑動(dòng)端位置來實(shí)現(xiàn)的。設(shè)比較放大器A是理想運(yùn)放，它工作在線性放大區(qū)，故有

17、VZ VF ，從采樣電路可知，當(dāng)電位器RP調(diào)至的上端時(shí)，RP RP ，此時(shí)輸出電壓最小，當(dāng)電位器調(diào)至的下端時(shí)，RP 0，此時(shí)輸出電壓最大， 【例9.4.1】圖9.4.2所示為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的電路圖。已知基準(zhǔn)電壓VZ 6V，三極管飽和時(shí)VCES2V，試求：（1）穩(wěn)壓電路輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍；（2）變壓器次級(jí)繞組電壓的有效值。解：（1） V=7.5V V=30V所以，該穩(wěn)壓電路輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍為7.530V。（2）因?yàn)槿龢O管飽和管壓降VCES2V，要求穩(wěn)壓電路輸入電壓至少為：VIVCESVomax（230）V32V若考慮到電網(wǎng)變化10%的因素，則VI32 V /0.935.6V又因?yàn)殡娙轂V波電

18、路C1足夠大，VI1.2V2，故 V可見，變壓器次級(jí)繞組電壓的有效值約為29.7V。9.4.2調(diào)整測試方法在直流穩(wěn)壓電源通電測試之前，必須認(rèn)真對(duì)安裝電路進(jìn)行下列事項(xiàng)的檢查。1、對(duì)電源變壓器的絕緣電阻進(jìn)行檢查，以防止變壓器漏電，危及人身和設(shè)備的安全。一般采用500伏兆歐表測量一、二次繞組之間、各繞組與接地屏蔽層之間、以及繞組與鐵心之間的絕緣電阻，其值不應(yīng)小于100M，如果用萬用表高電阻檔檢測，則其指示值應(yīng)為無窮大。2、源變壓器的一次和二次繞組不能搞錯(cuò)，否則將會(huì)造成變壓器損壞或電源故障。3、二極管引腳（或整流硅橋的引腳）和濾波電容器的極性不能接反，否則將會(huì)損壞無器件。4、注意調(diào)整管和比較放大管的極

19、性不能接錯(cuò)，否則將可能造成器件損壞或不能正常工作。5、檢查負(fù)載端不應(yīng)該有短路現(xiàn)象。直流穩(wěn)壓電源的調(diào)整測試一般分為三步進(jìn)行，即空載檢查測試、加載檢查測試和質(zhì)量指標(biāo)的測量。下面以圖9.4.2所示為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的電路為例說明如下。1、空載檢查測試 （1）將圖9.4.2中的A點(diǎn)斷開，接通220V交流電，用萬用表交流電壓檔測量變壓器二次側(cè)交流電壓值，其值應(yīng)符合設(shè)計(jì)值。然后檢查變壓器的溫升，若變壓器短期通電后溫度明顯升高，甚至發(fā)燙，則說明變壓器質(zhì)量比較差，不能使用。這是由于一次側(cè)繞組過少（或鐵心疊厚不夠）致使變壓器一次側(cè)空載電流過大而引起的。若變壓器性能正常，則可以進(jìn)行下一步測試。（2）將圖中的A點(diǎn)

20、接通，B點(diǎn)斷開，并接通220V交流電壓，觀察電路有無異?，F(xiàn)象（如整流二極管是否發(fā)燙等），然后用萬用表直流電壓擋測整流濾波電路輸出的直流電壓VI，其值應(yīng)接近于1.4V2。否則應(yīng)斷開220V交流電壓，檢查電路，消除故障后再進(jìn)行通電測試。 （3）B點(diǎn)電壓測量正常后，應(yīng)斷開負(fù)載RL，接通B點(diǎn)后再接通220V交流電壓，測量輸出電壓VO，調(diào)節(jié)電位器RP測試其輸出電壓應(yīng)符合設(shè)計(jì)值，否則應(yīng)切斷電源進(jìn)行檢查，消除故障后再進(jìn)行測試。最后檢查穩(wěn)壓器輸入、輸出端之間的電壓差，其值應(yīng)大于最小電壓差。2、加載檢查測試上述檢查符合要求后，則穩(wěn)壓電路工作基本正常，此時(shí)可接上額定負(fù)載RL并調(diào)節(jié)輸出電壓，使其為額定值，測量V2、

21、VI、VO的大小，觀察其是否符合設(shè)計(jì)值（此時(shí)V2、VI的測量值要比空載測量值略小，且VI1.2V2，而VO基本不變），并根據(jù)VI、VO及其負(fù)載電流IO核算調(diào)整管的功耗是否小于規(guī)定值。然后用示波器觀察B點(diǎn)和VO的紋波電壓，若紋波電壓過大，則應(yīng)檢查濾波電容是否接好，容量是否偏小或電解電容是否已失效。此外還可檢查橋式整流電路四個(gè)二極管特性是否一致。如有干擾或自激振蕩，則應(yīng)設(shè)法消除。3、質(zhì)量指標(biāo)測量（1）電壓調(diào)整率Sv的測量如圖 9.4.3所示，圖中E為基準(zhǔn)電壓，可由穩(wěn)定度比較高的直流電源提供，調(diào)節(jié)E使之與穩(wěn)壓電源的輸出電壓VO值近似相等，然后用萬用表真流電壓小量程檔即可測出VO的變化量。 為了調(diào)節(jié)交

22、流輸入電壓，穩(wěn)壓電源的輸入端可以接入一個(gè)自耦變壓器，如圖9.4.4所示，調(diào)節(jié)自耦變壓器使Vi等于220V，并調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源及負(fù)載RL使IO、VO為額定值，然后調(diào)節(jié)自耦變壓器，分別使Vi為 242V（增加10%）、198V（減小10%），并測出兩者對(duì)應(yīng)的輸出電壓VO，即可求得變化量，這樣就可以求出電路的電壓調(diào)整率。 （2）電流調(diào)整率SI及輸出電阻RO的測量使Vi為220V并保持不變，分別測量負(fù)載電流為零和額定值時(shí)的輸出電壓，將對(duì)應(yīng)的輸出電壓變化量VO和負(fù)載電流變化量IO代入公式計(jì)算出SI和RO。9.5三端集成穩(wěn)壓器9.5.1三端固定輸出集成穩(wěn)壓器1、型號(hào)及技術(shù)指標(biāo)常用的三端固定輸出集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品有

23、正電壓輸出的CW78系列和負(fù)電壓輸出的CW79系列。型號(hào)78（或79）后面的字母表示額定輸出電流，有三檔，L表示0.1A，M表示0.5A，無字母表示1.5A；最后的兩位數(shù)字表示額定輸出電壓值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七檔。例如，型號(hào)為CW7805的三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的輸出電壓為5V，額定輸出電流為1.5A；型號(hào)為CW7905的三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的輸出電壓為5V，額定輸出電流為1.5A。 CW78系列和CW79系列引腳排列如圖9.5.1所示。兩者外形相同，但引腳排列不同。圖9.5.1 三端固定輸出穩(wěn)壓器外形及引腳圖（a）CW78系列 （b）CW79系列2、應(yīng)用電

24、路（1）基本應(yīng)用電路 圖9.5.2為三端集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路。9.5.2（a）圖是用CW78構(gòu)成的正電壓穩(wěn)壓器，圖中1、3端為輸入端接整流濾波電路的輸出端，2、3端為輸出端接負(fù)載，電容C1為輸入濾波電容，電容C2用來改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，減小高頻噪聲，C1、C2一般都小于1F。整流濾波后的輸入電壓必須小于器件允許的最大輸入電壓（35V），但也要比輸出電壓高23V。9.5.2（b）圖則是用CW79構(gòu)成的負(fù)電壓穩(wěn)壓器。（2）擴(kuò)展輸出電流CW78系列和CW79系列的穩(wěn)壓管最大輸出電流只能達(dá)到1.5A。為適應(yīng)更大輸出電流的需要，可在輸入輸出端串接一個(gè)大功率管來擴(kuò)展輸出電流。如圖9.5.3所示，輸出電

25、壓仍由三端固定輸出穩(wěn)壓器的輸出值來決定，而輸出電流則是集成穩(wěn)壓器輸出電流的倍（為功率管T的電流放大倍數(shù)）。二極管D用來補(bǔ)償功率管T的VBE隨溫度變化對(duì)輸出電壓的影響。（3）提高輸出電壓提高輸出電壓的電路如圖9.5.4所示。圖中IQ為穩(wěn)壓器的靜態(tài)工作電流，一般為5mA，最大可達(dá)8mA ；V為穩(wěn)壓器的標(biāo)稱輸出電壓，要求I15IQ。此時(shí)，這個(gè)穩(wěn)壓電路的輸出電壓VO為若忽略IQ的影響，則 由此可見，提高R2與R1的比值，可提高輸出電壓VO的值。（4）正負(fù)對(duì)稱輸出兩組電源用CW7815和CW7915組成正負(fù)對(duì)稱輸出兩組電源的穩(wěn)壓電路，如圖9.5.5所示。圖中二極管D5和D6用于保護(hù)穩(wěn)壓器。在輸出端接負(fù)載

26、的情況下，如果其中一路穩(wěn)壓器的輸入端斷開，如圖中A點(diǎn)所示。則VO通過RL作用于CW7915的輸出端，使之對(duì)地承受反壓而損壞。有了D6限幅，反壓僅為0.7V，使之得以保護(hù)。9.5.2三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器1、概述 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器，其性能優(yōu)于三端固定式集成穩(wěn)壓器。該集成穩(wěn)壓器也分為正負(fù)電壓穩(wěn)壓器，正電壓穩(wěn)壓器為CW117系列（有CW117、CW217、CW317），負(fù)電壓穩(wěn)壓器為CW137系列（CW137、CW237、CW337）。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與三端固定式穩(wěn)壓電路相似 ，所不同的是3個(gè)端分別為輸入端VI、輸出端VO及調(diào)整端ADJ。圖9.5.6所示為其外形和管腳圖。在

27、輸出端VO及和調(diào)整端ADJ之間為VREF1.25V的基準(zhǔn)電壓，從調(diào)整端流出電流很小，IADJ50A。2、基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路如圖9.5.7所示，只需外接兩個(gè)電阻R1和R2即可。為保證穩(wěn)壓器在空載時(shí)也能正常工作，一般要求流過穩(wěn)壓器輸出端電流不小于5mA。當(dāng)輸入電壓在(240)V范圍內(nèi)變化時(shí)，穩(wěn)壓器的輸出端與調(diào)整端之間的電壓始終等于基準(zhǔn)電壓1.25V。若將調(diào)整端直接接地，穩(wěn)壓器的輸出就固定為1.25V。由圖9.5.7可知，輸出電壓的表達(dá)式為 由于IADJ50A，可以忽略，又VREF1.25V，故V 所以，調(diào)節(jié)R2就可改變輸出電壓的大小。為了減小R2上的紋波電壓，可在其上并聯(lián)一個(gè)10F電容C3；

28、為防止較大容量的C2在輸入端斷開時(shí)，向穩(wěn)壓器放電，損壞穩(wěn)壓器，可在穩(wěn)壓器的輸入端和輸出端之間跨接一個(gè)二極管D1；為防止在輸出短路時(shí)，電容C3向穩(wěn)壓器調(diào)整端放電，可加接一個(gè)二極管D2，給電容C3提供一個(gè)放電回路，以保護(hù)穩(wěn)壓器。如圖9.5.8所示。1、開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)： 調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)型穩(wěn)壓電源利用調(diào)整管的導(dǎo)通和截止時(shí)間的比例進(jìn)行調(diào)整，再進(jìn)行濾波，從而得到穩(wěn)定的直流電壓。 調(diào)整管的功耗小，電源效率高。在調(diào)整管截止時(shí)，電流ICEO近于零；在飽和時(shí)，管壓降VCES近于零。當(dāng)開關(guān)速度較快時(shí)，經(jīng)過放大區(qū)的過渡時(shí)間短，這樣調(diào)整管的功耗就可減小，電源效率可提高到60%80%以上，此外，也不需要

29、大面積的散熱器，減小了體積和重量。 電路復(fù)雜，成本較高。開關(guān)型穩(wěn)壓電路比具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路復(fù)雜，成本較高。但近年來，由于集成開關(guān)型穩(wěn)壓器件出9.6開關(guān)型穩(wěn)壓電路現(xiàn)，性能和精度進(jìn)一步提高，電路器件減少，成本降低，在50W100W之間，其價(jià)格功率比具有較大優(yōu)勢。故目前在計(jì)算機(jī)、航天設(shè)備、電視機(jī)、通訊設(shè)備、數(shù)字電路系統(tǒng)等裝置中廣泛應(yīng)用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。輸出波紋電壓較大。由于開關(guān)型穩(wěn)壓電源調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，故輸出波紋電壓稍大些。2、開關(guān)型穩(wěn)壓電源的主要類型按照起開關(guān)控制作用的振蕩電路的組成形式分：自激開關(guān)式調(diào)整管兼作開關(guān)作用的振蕩電路器件；他激開關(guān)式由獨(dú)立器件組成振蕩電路，其輸出脈沖以開關(guān)

30、方式去控制調(diào)整管。按起控制作用的脈沖占空比分：脈寬調(diào)制式（PWM）由輸出直流電壓誤差來改變控制調(diào)整管開關(guān)脈沖占空比，而脈沖頻率不變；頻率調(diào)制式（PFW）起開關(guān)作用控制器的輸出脈沖的寬度不變，而只改變頻率。按照開關(guān)調(diào)整管與負(fù)載之間的連接方式分：有串聯(lián)型和并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。9.6.1開關(guān)型穩(wěn)壓電路的組成及工作原理 1、電路組成串聯(lián)型開關(guān)集成穩(wěn)壓電源組成框圖，如圖9.6.1（a）所示。它由采樣電路、比較放大器、基準(zhǔn)電壓、開關(guān)脈沖發(fā)生器（由三角波發(fā)生器和脈寬調(diào)制電壓比較器組成）、開關(guān)調(diào)整管T和LC濾波電路等組成。開關(guān)脈沖發(fā)生器用以調(diào)整開關(guān)脈沖的寬度，控制開關(guān)調(diào)整管T的導(dǎo)通與截止的時(shí)間。 開關(guān)調(diào)整管T

31、在開關(guān)脈沖的作用下使其導(dǎo)通或截止，工作在開關(guān)狀態(tài)。LC濾波電路由電感L、電容C和二極管D組成，它可將調(diào)整管輸出的斷續(xù)脈沖電壓變成連續(xù)平滑的直流電壓。當(dāng)調(diào)整管T導(dǎo)通時(shí)間長，截止時(shí)間短時(shí)，輸出直流電壓就高，反之則低。2、工作原理 串聯(lián)型開關(guān)集成穩(wěn)壓電源電原理圖，如圖9.6.1（b）所示。其中，VI為開關(guān)電源的輸入電壓，是整流濾波的輸出電壓；VO為開關(guān)電源的輸出電壓；R1和R2組成取樣電路并接在VO兩端，取樣電壓即反饋電壓VFVO R2/（R1R2）；A1為比較放大器，同相輸入端接基準(zhǔn)電壓VREF，反相輸入端接VF，它將兩者差值進(jìn)行放大；A2為脈寬調(diào)制電壓比較器，同相端接A1的輸出電壓信號(hào)v01（v

32、A），反相端與三角波發(fā)生器輸出電壓vT相連，A2輸出的矩形波電壓v02就是驅(qū)動(dòng)調(diào)整管T通、斷的開關(guān)控制信號(hào)vB；因開關(guān)信號(hào)由獨(dú)立的三角波振蕩器產(chǎn)生，所以稱為他激式。由電壓比較器的特點(diǎn)可知，當(dāng)vO1v時(shí)，vv，vO2為高電平，反之，vO2為低電平。當(dāng)vO2為高電平時(shí)，T飽和導(dǎo)通，輸入電壓Vi經(jīng)濾波電感L加在濾波電容C和負(fù)載RL兩端，在此期間，iL增長，L和C儲(chǔ)存能量，D因反偏而截止。當(dāng)vO2為低電平時(shí)，T由飽和導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止，由于電感電流iL不能突變，iL經(jīng)RL和續(xù)流二極管衰減而釋放出能量，此時(shí)濾波電容C也向RL放電，因而RL兩端仍能獲得連續(xù)的輸出電壓。當(dāng)調(diào)整管在vO2的作用下又進(jìn)入飽和導(dǎo)通，L

33、、C又再次充電，以后T又截止，L、C又放電，如此循環(huán)不已。若不計(jì)晶體管的飽和導(dǎo)通壓降和二極管的正向壓降時(shí)，可作出vE 、iL及vO的波形，如圖9.6.2所示。圖中，T為輸出電壓的周期，它由三角波發(fā)生器電壓vT的周期決定。tontoff ，ton為vO2高電平時(shí)的脈寬，也是晶體管導(dǎo)通時(shí)間；toff為vO2低電平時(shí)的脈寬，也是晶體管截止時(shí)間。圖9.6.2 vE 、iL及vO的波形圖若考慮到調(diào)整管、濾波電感等的損耗，用等效電阻Ri來反映時(shí)，則VOqVIIoRi式中q為脈沖波形的占空比，q 。 若忽略調(diào)整管的管壓降、濾波電感的直流壓降，輸出電壓的平均值VO可按下式計(jì)算，即可見，開關(guān)電源的輸出電壓VO受

34、到輸入電壓VI（由電網(wǎng)波動(dòng)引起）的影響。只有采用如圖9.6.1所示的反饋控制，利用輸出電壓VO的變化來改變vO2高、低電平的寬度，改變占空比q，才能使輸出電壓得以基本穩(wěn)定。3、穩(wěn)壓過程正常工作時(shí)，輸出電壓VO應(yīng)保持不變，稱其為標(biāo)稱值。電路設(shè)置時(shí)應(yīng)令采樣電壓VF與基準(zhǔn)電壓VREF相等，因此A1的輸出vO10，A2即為過零電壓比較器。只有在三角波電壓vT過零時(shí)（vv）電路才翻轉(zhuǎn)。當(dāng)vT0，vO20；當(dāng)vT0，vO20。矩形波vO2的高、低電平的寬度就是調(diào)整管通、斷的時(shí)間，當(dāng)VO為標(biāo)稱值時(shí)，vO2波形的占空比q =50%。此時(shí)vT、vO2及vE的波形如圖9.6.3（a）所示。 當(dāng)輸入電壓VI或負(fù)載電

35、流IO改變時(shí)，都將引起輸出電壓VO偏離標(biāo)稱值而產(chǎn)生變動(dòng)。由于負(fù)反饋?zhàn)饔?，電路能自?dòng)調(diào)整使VO基本上維持為標(biāo)稱值。其穩(wěn)壓過程如下：相應(yīng)的波形見圖9.6.3（b）所示。反之，VO減小，通過反饋?zhàn)饔檬筕O增加，從而使VO基本穩(wěn)定在標(biāo)稱值。波形見圖9.6.3（c）所示。9.6.2集成開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介CW3524開關(guān)電源的集成控制器CW3524內(nèi)部電路包含基準(zhǔn)電壓器、三角波振蕩器、比較放大器、脈寬調(diào)制電壓比較器、限流保護(hù)等主要單元。振蕩器的振蕩頻率由外接元件的參數(shù)來確定。1、引腳說明CW3524芯片共有16個(gè)引腳。其引腳如圖9.6.4所示。15、8腳分別接輸入電壓VI的正、負(fù)端；12、11和14、13為驅(qū)動(dòng)調(diào)整管基極的開關(guān)信號(hào)的兩個(gè)輸出端（即脈寬調(diào)制式電壓比較器輸出信號(hào)vO2），兩個(gè)輸出端可單獨(dú)使用，亦可并聯(lián)使用，連接時(shí)一端接調(diào)整管基極，另一端接8腳（即地端）；1、2分別為比較放大器A1的反相輸入端和同相輸入端；16腳為基準(zhǔn)電壓源輸出端；6、7腳分別為三角波振蕩器外接振蕩元件RT和CT的連接端；9腳為補(bǔ)償端。 2、外接電路說明圖9.6.5所示就是采用CW3524構(gòu)成的單端輸出，降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)用電路。該穩(wěn)壓電源VO5V，IO1A。調(diào)整管T1和T2均為PNP型硅功率管，T1選用3CD