第八章直流穩(wěn)壓電源

本章主要內(nèi)容第一節(jié)概述

第二節(jié)整流電路

第八章直流穩(wěn)壓電源第三節(jié)濾波電路第四節(jié)穩(wěn)壓電路

第六節(jié)晶閘管第五節(jié)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源

本章學(xué)習(xí)要求第八章直流穩(wěn)壓電源①掌握單相半波、單相橋式整流電路的工作原理，輸出電壓Uo與變壓器副邊電壓U2的關(guān)系；熟悉電容濾波電路的特點(diǎn)，電容C的選擇原則，Uo與U2的關(guān)系；了解各種整流、濾波電路的性能比較。②熟悉硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理；掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成、穩(wěn)壓原理、提高穩(wěn)壓性能的措施以及輸出電壓調(diào)整范圍的計(jì)算方法；了解三端集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和使用方法。③熟悉晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理；熟悉晶閘管橋式可控整流電路的工作原理。第一節(jié)概述

在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中，許多電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源供電，例如工業(yè)控制及測(cè)量、電解、水處理、充電設(shè)備、機(jī)床、手機(jī)、MP3等。功率較小的直流電源大多數(shù)都是將220V/50Hz的交流市電經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后獲得。一、小功率直流穩(wěn)壓電源的組成小功率直流穩(wěn)壓電源組成框圖小功率直流穩(wěn)壓電源功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適的直流電壓。電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓變?yōu)楹线m的交流電壓。整流電路:將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷?。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓的穩(wěn)定。二、穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)

穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。1.穩(wěn)壓器質(zhì)量指標(biāo)(1)電壓調(diào)整率SU(穩(wěn)壓系數(shù))SU越小，穩(wěn)壓性能越好。反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。0.005~0.02%

(2)電流調(diào)整率SISI越小，輸出電壓受負(fù)載電流的影響就越小。反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載能力。0.1~1.0%(3)紋波抑制比

SRSR表示穩(wěn)壓器對(duì)其輸入端引入的交流紋波電壓的抑制能力。(4)溫度穩(wěn)定性

ST2.穩(wěn)壓器的工作指標(biāo)

穩(wěn)壓器的工作指標(biāo)是指穩(wěn)壓器能夠正常工作的工作區(qū)域，以及保證正常工作所必須的工作條件，這些工作參數(shù)取決于構(gòu)成穩(wěn)壓器的元件性能。

符合穩(wěn)壓器工作條件情況下，穩(wěn)壓器能夠正常工作的輸出電壓范圍，該指標(biāo)的上限是由最大輸入電壓和最小輸入----輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由穩(wěn)壓器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值決定。(1)輸出電壓范圍(2)最大輸入-輸出電壓差

該指標(biāo)表征在保證穩(wěn)壓器正常工作條件下穩(wěn)壓器所允許的最大輸入-----輸出之間的電壓差值，其值主要取決于于穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。(3)最小輸入-輸出電壓差

該指標(biāo)表征在保證穩(wěn)壓器正常工作條件下，穩(wěn)壓器所需的最小輸入-----輸出之間的電壓差值。(4)輸出負(fù)載電流范圍

輸出負(fù)載電流范圍又稱(chēng)為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，穩(wěn)壓器應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范征所給出的指標(biāo)。該電壓是保證穩(wěn)壓器安全工作的最大輸入電壓。3.極限參數(shù)(1)最大輸入電壓該電流是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。(2)最大輸出電流整流電路的作用:

將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。

常見(jiàn)的整流電路：

半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。分析時(shí)可把二極管當(dāng)作理想元件處理：

二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。整流原理：

利用二極管的單向?qū)щ娦浴５谝还?jié)整流電路

uoVD二、單相半波整流電路

1.電路組成及工作原理u2>0時(shí):+–二極管導(dǎo)通,uo=u2iou2<0時(shí):+–二極管截止,uo=0u2uLuDt2340uoIo=Uo/RL=0.45U2

/RL

uo20t（2）輸出電流平均值Io

：（1）輸出電壓平均值Uo：（3）整流二極管的電流平均值

ID:ID

=Io（4）二極管承受的最高反向電壓URM

：uD20tURMURM=22U2.參數(shù)計(jì)算IL

VDuoio設(shè)變壓器副邊電壓為:根據(jù)ID和URM可以選擇合適的整流二極管3.整流二極管的選擇在選擇整流二極管時(shí)，其額定正向整流電流必須大于流過(guò)它的平均電流，其反向擊穿電壓必須大于它兩端承受的最大反向電壓。即使二極管滿(mǎn)足下列要求：IF>IDURM>URm

需要注意的一點(diǎn)是，為保證二極管能安全可靠地工作，選用管子時(shí)要留有余量，在功率較大時(shí)，根據(jù)器件手冊(cè)的要求裝置散熱片。半波整流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少;

但是只利用了電源電壓的半個(gè)周期，同時(shí)整流電壓的脈動(dòng)較大。為了克服這些缺點(diǎn)，常采用全波整流電路，其中最常用的是單相橋式整流電路。二、單相橋式整流電路

1.電路組成及工作原理電路組成：由四個(gè)二極管組成電橋形式，故稱(chēng)為橋式整流+--u2uO+u1--VD4RLiO+--VD3VD1VD2工作原理：設(shè)變壓器副邊電壓為:u2正半周時(shí):+–VD1

、VD3導(dǎo)通，

VD2、VD4截止u2uLuo+--u2uO+u1--VD4RLiO+--VD3VD1VD2u2負(fù)半周時(shí)：-+u2uLuoVD2、VD4

導(dǎo)通，VD1

、VD3截止0tu200i1300uOi24iOttttU2mU2miOuO+--+u1--VD4RLVD3VD1VD2+u2_電壓、電流波形輸出（1）整流輸出電壓平均值：

Uo

=0.9U2（2）整流輸出電流平均值:

Io=Uo

/RL=0.9U2

/RL

（3）整流二極管的正向平均電流：ID=Io/2=0.45U2/RL

(4)二極管承受的最大反向電壓：URM=22U(5)紋波因數(shù)γ（衡量整流電路輸出電壓中交流成分大小的性能指標(biāo)，反映了輸出電壓的平滑程度。γ

越小，整流效果越好。）單向橋式整流電路：γ=0.48即交流分量約為直流分量的一半iOuo+--+u1--VD4RLVD3VD1VD2+u2_u2uLuo2.參數(shù)計(jì)算

除了用分立元件組成橋式整流電路外，現(xiàn)在半導(dǎo)體器件廠(chǎng)已將整流二極管封裝在一起，制造成單相整流橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引腳，減少了接線(xiàn)，提高了電路工作的可靠性，使用起來(lái)非常方便。--～+整流橋圖形符號(hào)~+~-

+–整流橋：為了方便使用，常把橋式整流電路作為一個(gè)整體，制作、封裝后，成為一種電子器件，稱(chēng)為整流橋。整流二極管的選擇

平均電流ID與最高反向電壓URM

是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足：

IF

ID

，UDRMURM

例題1：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50Ω，負(fù)載電壓Uo

=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。

I=1.11Io=21.11=2.2A

變壓器副邊電流有效值變壓器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA變壓器副邊電壓U2

≈122V

可選用二極管2CZ11C(二極管的型號(hào)可參看附錄1)，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。變比例題2：試分析圖示橋式整流電路中的二極管VD2

或VD4

斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果VD2

或VD4接反，后果如何？解：當(dāng)VD2或VD4斷開(kāi)后:電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，VD1和VD3導(dǎo)通，負(fù)載中有電流過(guò)，負(fù)載電壓uo=u2；負(fù)半周時(shí)，VD1和VD3截止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，uo

=0。

uo

u2

π2π3π4πtωtωπ2π3π4π00如果VD2或VD4接反:

則正半周時(shí)，二極管VD1、VD4或VD2、VD3導(dǎo)通，電流經(jīng)VD1、VD4或VD2、VD3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及VD1、VD4或VD2、VD3將被燒壞。iOuO+--~VD2RLVD3VD1VD4+u2_

將整流電路輸出的單向脈動(dòng)直流電壓中的交流分量濾除,只輸出直流分量----使輸出電壓變得平直。第三節(jié)濾波電路交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓濾波原理：濾波電路是利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

電容與負(fù)載

RL并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)RLCRLLuou2tOωtO1.電路結(jié)構(gòu)(半波整流電容濾波)一、電容濾波電路

–++–aVDuou2bRLio2.工作原理

u2

>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u2<uC時(shí)，二極管截止，電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+Cici=

uC

3.工作波形二極管承受的最高反向電壓為。一、電容濾波電路u1t1.電路結(jié)構(gòu)(橋式整流電容濾波)u2tuot無(wú)濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形電容濾波電路的特點(diǎn)(1)輸出電壓的脈動(dòng)程度和平均值Uo與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC

越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo

越大，波形越平滑。為了得到比較平直的輸出電壓一般?。?T—電源電壓的周期)近似估算?。?/p>

Uo

=1.2U2(

橋式、全波）

Uo

=1.0U2

（半波）(2)流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大RLC越大Uo

越高負(fù)載電流的平均值越大→

整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD的峰值電流越大。(3)二極管承受的最高反向電壓2URM=2U2（半波）(橋式)例題3：有一單相橋式整流電容濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。流過(guò)二極管的電流二極管承受的最高反向電壓變壓器副邊電壓的有效值uRLuo++––~+C解：1.選擇整流二極管可選用二極管2CP11IF=100mAUR=50V

2.選擇濾波電容器取RLC=5T/2已知

RL=50可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L。輸出電壓平均值:Uo=0.9U2對(duì)諧波分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。對(duì)直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。二、其他形式濾波電路VD1VD2VD3VD4uo1.電感濾波電路1.電感濾波電路與電容濾波相比，電感濾波的特點(diǎn)是：（1）二極管的導(dǎo)電角較大（大于1800），是因?yàn)殡姼蠰的反電動(dòng)勢(shì)使二極管導(dǎo)電角增大，峰值電流很小，輸出特性較平坦；（2）輸出電壓沒(méi)有電容濾波的高。當(dāng)忽略電感線(xiàn)圈的電阻時(shí)，輸出的直流電壓與不加電感時(shí)一樣，為Uo=0.9U2。負(fù)載改變時(shí)，對(duì)輸出電壓的影響也較小。電感濾波適用于負(fù)載電壓較低、電流較大以及負(fù)載變化較大的場(chǎng)合。它的缺點(diǎn)是制作復(fù)雜、體積大、笨重，且存在電磁干擾。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。LC濾波電路π型RC濾波電路2.復(fù)合濾波電路穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓穩(wěn)壓電路：就是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，能使輸出電壓穩(wěn)定的電路。第四節(jié)穩(wěn)壓電路

直流穩(wěn)壓電路的類(lèi)型很多，常用的有硅二極管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、三端集成穩(wěn)壓電路和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路。一、穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如右圖所示。穩(wěn)壓管VDZ反向并聯(lián)在負(fù)載電阻RL兩端，且工作在反向擊穿狀態(tài)。電阻R起限流和調(diào)壓作用，穩(wěn)壓電路的輸入電壓Ui來(lái)自整流濾波電路的輸出電壓硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。當(dāng)輸入電壓Ui波動(dòng)時(shí)，會(huì)引起輸出電壓Uo波動(dòng)。如Ui升高將引起Uo

=Uz隨之升高，這會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)壓管的電流IZ急劇增加，因此電阻R上的電流IR和電壓UR也跟著迅速增大，UR的增大抵消了Ui的增加，從而使輸出電壓Uo基本上保持不變。這一自動(dòng)調(diào)壓過(guò)程可表示如下：

Ui↑→Uo↑→IZ↑→IR↑→UR↑→Uo↓

反之，當(dāng)Ui減小時(shí)，UR相應(yīng)減小，仍可保持Uo基本不變。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理如下：當(dāng)負(fù)載電流Io變化引起輸出電壓Uo發(fā)生變化時(shí)，同樣會(huì)引起IZ的相應(yīng)變化，使得Uo保持基本穩(wěn)定。如當(dāng)Io增大時(shí)，IR和UR均會(huì)隨之增大而使Uo下降，這將導(dǎo)致IZ急劇減小，使IR仍維持原有數(shù)值，保持UR不變，從而使Uo得到穩(wěn)定?？梢?jiàn)，這種穩(wěn)壓電路中穩(wěn)壓管VDZ起著自動(dòng)調(diào)節(jié)的作用，電阻R一方面保證穩(wěn)壓管的工作電流不超過(guò)最大穩(wěn)定電流IZM；另一方面還起到電壓補(bǔ)償作用。

穩(wěn)壓管參數(shù)的選擇UZ=UO

IZmax≥2~3IOmax選擇時(shí)要注意留有充分的余量注意：（1）在穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管通常為反接；（2）使用穩(wěn)壓管時(shí)必須串聯(lián)電阻。該穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓管VDZ作為電壓調(diào)整器件與負(fù)載并聯(lián)，所以稱(chēng)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。它是直接利用穩(wěn)壓管工作電流的變化，并通過(guò)限流電阻R的調(diào)壓作用達(dá)到穩(wěn)壓的目的的。該穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路適用于輸出電壓固定、輸出電流不大、且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。例題4：已知ui

=10sintV,UZ=5.5V（穩(wěn)壓值），正向壓降為0.7V，試畫(huà)出

uo波形。ωt

ωt

ui

/Vuo

/V105.55.50022–0.7VDZUZRuiuouR0.7解：IU0UZIminIZmax串聯(lián)型三極管穩(wěn)壓電路二、串聯(lián)式穩(wěn)壓電路

1.電路組成串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的基本原理圖如圖所示。

（3）比較放大環(huán)節(jié)。由V2和R4構(gòu)成的直流放大電路組成。其作用是將取樣電壓Uf與基準(zhǔn)電壓UZ之差放大后去控制調(diào)整管V1。

（4）調(diào)整環(huán)節(jié)。由工作在線(xiàn)性放大區(qū)的功率管V1組成。V1的基極電流IB1受比較放大電路輸出的控制，它的改變又可使集電極電流IC1和集、射電壓UCE1改變，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整穩(wěn)定輸出電壓的目的。

整個(gè)電路由四部分組成：（1）取樣環(huán)節(jié)。由R1，RP，R2組成的分壓電路構(gòu)成。它將輸出電壓Uo分出一部分作為取樣電壓Uf送到比較放大環(huán)節(jié)。（2）基準(zhǔn)電壓。由穩(wěn)壓二極管VDZ和電阻R3構(gòu)成的穩(wěn)壓電路組成。它為電路提供一個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓UZ，作為調(diào)整、比較的標(biāo)準(zhǔn)。電路的工作原理如下：當(dāng)輸入電壓Ui或輸出電流Io變化引起輸出電壓Uo增加時(shí)，取樣電壓Uf相應(yīng)增大，使V2管的基極電流IB2和集電極電流IC2隨之增加，V2管的集電極電位UC2下降，因此V1管的基極電流IB1下降，

IC1下降，UCE1增加，Uo下降，從而使Uo保持基本穩(wěn)定。這一自動(dòng)調(diào)壓過(guò)程可以表示如下：Uo↑→Uf↑→IB2↑→IC2↑→UC2↓→IB1↓→UCE1↑→Uo↓

同理，當(dāng)輸入電壓Ui或輸出電流Io變化引起輸出電壓Uo降低時(shí)，調(diào)整過(guò)程相反，UCE1將減小使Uo保持基本不變。從以上調(diào)整過(guò)程可以看出，該電路是依靠電壓負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的。2.工作原理3.輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍

輸出電壓輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱(chēng)之為三端集成穩(wěn)壓器?！穹诸?lèi)XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓W78XX輸出負(fù)電壓W79XX（1.25~37V連續(xù)可調(diào)）三、三端集成穩(wěn)壓器線(xiàn)性三端集成穩(wěn)壓器的分類(lèi)

類(lèi)型(1)W78XX系列—穩(wěn)定正電壓

W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15V(2)W79XX系列—穩(wěn)定負(fù)電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端123

(3)三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW117--/CW117M--/CW117L--CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--(4)三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW137--/CW137M--/CW137L---CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--(5)三端低壓差集成穩(wěn)壓器，CW1930，CW2930，CW3930三個(gè)小系列產(chǎn)品，可提供大于150mA的輸出電流。

上述線(xiàn)性三端集成穩(wěn)壓器國(guó)標(biāo)型號(hào)數(shù)字后綴--表示輸出電壓的穩(wěn)定值，穩(wěn)壓值前有M的表示輸出電流中等，穩(wěn)壓值前有L30表示輸出電流最小，穩(wěn)壓值前沒(méi)有英文字母的表示輸出電流達(dá)到安培級(jí)為最大?！裢庑渭耙_功能W7800系列穩(wěn)壓器外形1—輸入端3—公共端2—輸出端78xxW7900系列穩(wěn)壓器外形1—

公共端3—輸入端2—輸出端79xx塑料封裝●性能特點(diǎn)

（W7800、W7900系列）(1)輸出電流超過(guò)1.5A；（加散熱器）(2)不需要外接元件；(3)內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù)；(4)內(nèi)部有過(guò)流保護(hù)；(5)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)；(6)輸出電壓容差為4%。輸出電壓額定值有:

5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V等．（1）基本電路應(yīng)用電路1、三端固定輸出集成穩(wěn)壓器輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。用來(lái)抵消輸入端接線(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩用來(lái)改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)輸出電壓即為三端集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓值。如果實(shí)際需要的直流電壓超過(guò)了集成穩(wěn)壓器的電壓數(shù)值，可外接一些元件提高輸出電壓。如圖所示電路即為提高輸出電壓的電路。IQ：集成穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流（2）提高輸出電壓的電路圖示電路中R1、R2為外接電阻，R1兩端的電壓為集成穩(wěn)壓器的額定電壓Uoo，由圖知：穩(wěn)壓電路的輸出電壓為：即為：當(dāng)負(fù)載所需電流大于現(xiàn)有三端穩(wěn)壓器的輸出電流時(shí)，可以通過(guò)外接功率管的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流，電路如圖所示：I3：穩(wěn)壓器公共端電流，值很小，可忽略。（3）擴(kuò)大輸出電流的電路由圖可知：(4)輸出正、負(fù)電壓的電路將W78XX系列和W79XX系列穩(wěn)壓器組成如圖所示的電路，可以輸出正、負(fù)電壓。輸出電壓即為三端集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓值。2、三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器可調(diào)式三端穩(wěn)壓器種類(lèi)很多，常用的是CW117和CW137系列，前者輸出連續(xù)可調(diào)正電壓1.25V~37V，后者輸出連續(xù)可調(diào)負(fù)電壓－1.25V~－37V，它們的基準(zhǔn)電壓UREF為1.25V，可輸出額定電流為0.1A，0.5A或1.5A。圖為CW117，CW137的外形和管腳排列圖。

(a)CW117系列

(b)CW137系列三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路

120Ω2.2kΩ輸出電壓的大小可表示為：基準(zhǔn)電壓，所以可見(jiàn)，當(dāng)R2=0時(shí)，Uo

=1.25V，當(dāng)R2=2.2kΩ時(shí)，Uo≈24V。因基準(zhǔn)電流，可以忽略，REF50AIμ?第五節(jié)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源

1.開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)(1)損耗小、效率高；通常效率可達(dá)80％~90％左右。(2)體積小、重量輕；(3)穩(wěn)壓范圍寬；(4)濾波電容小，濾波效果好；(5)安全可靠開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源中一般具有多種保護(hù)電路。2.開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的分類(lèi)按開(kāi)關(guān)三極管的連接方式分有串聯(lián)型和并聯(lián)型；按穩(wěn)壓電路的啟動(dòng)方式分有他激式和自激式；按穩(wěn)壓電路的控制方式分有脈沖寬度調(diào)整方式和脈沖頻率調(diào)整方式?！蕖薇容^器誤差放大器一、串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源圖示為串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的基本組成框圖調(diào)整管取樣電路誤差放大器放大的是比較出來(lái)的結(jié)果.就是采樣和基準(zhǔn)的誤差，所以比較放大器是放大比較出來(lái)的誤差。誤差放大頻率固定的三角波濾波續(xù)流脈寬調(diào)制(PWM)電路開(kāi)關(guān)調(diào)整管控制∞∞比較器誤差放大器詳解1.

取樣環(huán)節(jié)：

R1、R2分壓提取取樣電壓uF（反饋電壓）2.

基準(zhǔn)電壓環(huán)節(jié)：提供穩(wěn)壓的基準(zhǔn)電壓UREF3.

放大環(huán)節(jié)：誤差放大器A(也稱(chēng)比較放大器)，放大差值（UREF－uF）4.

調(diào)整環(huán)節(jié)：調(diào)整管V1由開(kāi)關(guān)信號(hào)uB控制通斷，穩(wěn)定輸出電壓UO∞∞比較器誤差放大器5.

LC濾波器及續(xù)流二極管VD：濾波和續(xù)流得到平穩(wěn)的直流電壓。6.

脈寬調(diào)制比較器C

：反相端接uT

（三角波發(fā)生器的輸出），同相端接uA

（比較放大器輸出），輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)uB驅(qū)動(dòng)調(diào)整管。三角波發(fā)生器與比較器組成的電路稱(chēng)為脈寬調(diào)制電路(PWM)開(kāi)關(guān)電源的工作原理∞∞比較器誤差放大器當(dāng)uB為高電平→V1飽和、VD截止，uE=Ui

,經(jīng)LC濾波到負(fù)載RL同時(shí)iL↑時(shí)→L和C儲(chǔ)存能量當(dāng)uB為低電平→V1截止、VD導(dǎo)通，uE＝－UD≈0，VD續(xù)流→LC泄放能量給RL供電，輸出較平穩(wěn)的直流電壓工作波形—占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式(PWM)∞∞比較器誤差放大器穩(wěn)壓原理uA↓(uA=A(UREF-UF))∞∞比較器誤差放大器二、并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源是現(xiàn)在用得最多的電源,電腦顯示器,彩電,電腦電源等均采用它,所以了解其工作原理,掌握其電路特點(diǎn)是每個(gè)電子人員所必需的。圖示電路是并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源的最基本電路圖,Q為開(kāi)關(guān)輸出管,Tr為脈沖變壓器,VD為整流二極管,C是濾波電容,R為負(fù)載電阻,因開(kāi)關(guān)管Q與輸入直流電壓E1并接,所以屬并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電路。脈沖變壓器耦合開(kāi)關(guān)電路有正向激勵(lì)和反向激勵(lì)兩種形式,正向激勵(lì)方式--開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間,次級(jí)脈沖整流二極管也導(dǎo)通,而在截止期間,開(kāi)關(guān)管Q與二極管VD都截止。反向激勵(lì)方式--開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間VD截止,而Q截止期間VD導(dǎo)通。該電路的工作過(guò)程與行輸出電路類(lèi)似,開(kāi)關(guān)脈沖信號(hào)加至晶體管Q的基極,當(dāng)輸入脈沖為正時(shí),Q飽和,此時(shí)初級(jí)線(xiàn)圈上的電壓特性為上正下負(fù),次級(jí)感應(yīng)電壓則是上負(fù)下正,VD反偏截止,當(dāng)Q基極輸入負(fù)脈沖時(shí),晶體管Q截止,Q的集電極電位上升為高電平,此時(shí)Tr的次級(jí)感應(yīng)電壓是上正下負(fù),VD正向偏置而導(dǎo)通,電容C充電,取得直流輸出電壓Eo,T在這里可看作儲(chǔ)能元件,當(dāng)開(kāi)關(guān)晶體管Q導(dǎo)通,但二極管VD截止時(shí),初級(jí)線(xiàn)圈儲(chǔ)存能量,當(dāng)Q截止時(shí),Tr則釋放能量,此時(shí)二極管VD導(dǎo)通。需要說(shuō)明的是,當(dāng)Q截止時(shí),Tr的初級(jí)電流躍變?yōu)榱?并失去回路,次級(jí)如何有電壓輸出?線(xiàn)圈的電流不是不能躍變嗎?這一點(diǎn)可從能量不能躍變這一概念來(lái)理解,因電感中的能量是以磁能形成存在的,一般的電感只有一個(gè)繞組,而脈沖變壓器有初,次級(jí)兩個(gè)繞組,在開(kāi)關(guān)晶體管Q從導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)的瞬間,初級(jí)線(xiàn)圈電流突變?yōu)榱?而Tr便將能量轉(zhuǎn)移到次級(jí),這時(shí)二極管導(dǎo)通,次級(jí)線(xiàn)圈有感應(yīng)電流產(chǎn)生,感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通與轉(zhuǎn)換瞬間前的相同,而保持磁通量不變.輸出電壓E2有以下關(guān)系式:E2=E1×η2/η1×Tc/To,η2和η1是初次級(jí)匝數(shù),Tc是晶體管導(dǎo)通時(shí)間,To是截止時(shí)間。為此我們可以通過(guò)控制Tc/To比使來(lái)調(diào)輸出電壓E2的高低。第六節(jié)晶閘管

晶閘管：

晶閘管（SCR）又稱(chēng)可控硅，是硅晶體閘流管的簡(jiǎn)稱(chēng)。是一種大功率半導(dǎo)體器件，它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。

優(yōu)點(diǎn)：

體積小、重量輕、效率高無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。

應(yīng)用領(lǐng)域：

整流（交流直流）逆變（直流交流）變頻（交流交流）斬波（直流直流）此外還可作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等一、晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理晶閘管是具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu),其外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)如圖。G控制極K陰極陽(yáng)極

AP1P2N1N2四層半導(dǎo)體(c)結(jié)構(gòu)KGA(b)符號(hào)(a)外形三個(gè)

PN

結(jié)1.普通晶閘管的結(jié)構(gòu)

晶閘管是用硅材料制成的半導(dǎo)體器件，它有三種結(jié)構(gòu)形式：螺栓式、平板式和塑料封裝式。平板式又分為風(fēng)冷平板式和水冷平板式。P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK晶閘管的導(dǎo)通、關(guān)斷實(shí)驗(yàn)由電源、晶閘管的陽(yáng)極和陰極、白熾燈組成晶閘管主電路；由電源、開(kāi)關(guān)S、晶閘管的門(mén)極和陰極組成控制電路（觸發(fā)電路）。

2.晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷原理

實(shí)驗(yàn)順序?qū)嶒?yàn)前燈的情況實(shí)驗(yàn)時(shí)晶閘管條件實(shí)驗(yàn)后燈的情況結(jié)論陽(yáng)極電壓UA門(mén)極電壓UG導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)1暗反向反向暗晶閘管在反向陽(yáng)極電壓作用下，不論門(mén)極為何電壓，它都處于關(guān)斷狀態(tài)。2暗反向零暗3暗反向正向暗1暗正向反向暗晶閘管在正向陽(yáng)極電壓與正向門(mén)極電壓的共同作用下，才能導(dǎo)通。2暗正向零暗3暗正向正向亮關(guān)斷實(shí)驗(yàn)1亮正向正向亮已導(dǎo)通的晶閘管在正向陽(yáng)極作用下，門(mén)極失去控制作用。2亮正向零亮3亮正向反向亮4亮正向（逐漸減小到接近于零）任意暗晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，當(dāng)陽(yáng)極電壓減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)論1）晶閘管導(dǎo)通的條件是在陽(yáng)極和陰極之間加正向電壓，同時(shí)控制極和陰極之間加適當(dāng)?shù)恼螂妷海▽?shí)際工作中，控制極加正觸發(fā)脈沖信號(hào)）。2）導(dǎo)通以后的晶閘管，控制極就失去作用。要使其關(guān)斷必須在陽(yáng)極上加反向電壓或?qū)㈥?yáng)極電流減小到足夠小的程度（維持電流IH以下）。晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷原理

當(dāng)晶閘管陽(yáng)極承受正向電壓，控制極也加正向電壓時(shí)，形成了強(qiáng)烈的正反饋，正反饋過(guò)程如下：IG↑→IB2↑→IC2(IB1)↑→IC1↑→IB2↑

晶閘管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋?zhàn)饔脕?lái)維持，即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導(dǎo)通狀態(tài)。因此，控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制作用。要想關(guān)斷晶閘管可采用的方法有:將陽(yáng)極電源斷開(kāi)；改變晶閘管的陽(yáng)極電壓的方向，即在陽(yáng)極和陰極間加反向電壓。

1.晶閘管的伏安特性

URRMIHUFRMIG2IG1IG0