華中科技大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》-CH11

111.1小功率整流濾波(lǜbō)電路11.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓(wěnyā)電路11直流穩(wěn)壓電源11.0引言11.3

開關(guān)式穩(wěn)壓電路精品資料211直流穩(wěn)壓電源主要內(nèi)容·小功率整流濾波電路·串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路基本(jīběn)要求·掌握單相橋式整流電容濾波電路的工作原理及輸入、輸出電壓的關(guān)系·了解串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理及輸出電壓的計算·掌握三端集成穩(wěn)壓器的簡單應(yīng)用學(xué)時數(shù)4精品資料3問題(wèntí)的提出：如何(rúhé)獲得電源？干電池、太陽能電池、鋰電池、蓄電池、電源轉(zhuǎn)換器（AC-DC電源）（直流穩(wěn)壓電源）本章重點：如何將市電變換成電子電路的供電電源！最廉價的電能一種提供穩(wěn)定直流電的電源VCC\VEE是什么s引言精品資料4直流穩(wěn)壓電源分類(fēnlèi)：集成型開關(guān)(kāiguān)穩(wěn)壓電源串聯(lián)型并聯(lián)型按與負(fù)載的關(guān)系：按穩(wěn)壓方式：變壓器降壓線性電源分立元件調(diào)整脈寬降壓引言精品資料5引言(yǐnyán)已經(jīng)(yǐjing)學(xué)過一種穩(wěn)壓電路？用穩(wěn)壓管用于小電流場合輸出電壓由穩(wěn)壓管固定，不可調(diào)節(jié)受電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化的影響大DC-DC電源精品資料6直流穩(wěn)壓電源的作用(zuòyòng)將交流電網(wǎng)電壓(diànyā)轉(zhuǎn)換為直流電壓(diànyā)，為放大電路提供直流工作電源。組成引言U下面分別介紹各部分功能精品資料7各部分(bùfen)功能變壓器：引言(yǐnyán)電網(wǎng)電壓一般為220V，電路上的電壓一般為3V~15V需要將電網(wǎng)電壓降低到電路電壓值附近同時變壓器還要強弱電隔離作用強電弱電來自電網(wǎng)的電壓太高，首先需要降壓。精品資料8各部分(bùfen)功能整流(zhěngliú)：交流變脈動直流引言經(jīng)過變壓器降壓后的電壓還是交流電，需要變成直流電。精品資料9各部分(bùfen)功能濾波(lǜbō)：引言低通濾波降低脈動電感阻礙電流變化（電流不能突變）電容阻礙電壓變化（電壓不能突變）經(jīng)過整流后的電壓雖然方向上屬于直流電，但是含有較大的脈動，需要進一步的處理。精品資料10各部分(bùfen)功能穩(wěn)壓(wěnyā)：引言經(jīng)過電容和或電感濾波后的電壓基本穩(wěn)定，可以用于要求不高的場合使用，但是要求更高的場合需要進一步穩(wěn)定輸出電壓。穩(wěn)壓環(huán)節(jié)主要解決電網(wǎng)電壓波動，負(fù)載變化和環(huán)節(jié)穩(wěn)定的影響，進一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力精品資料11精品資料12電源(diànyuán)變壓器:將交流電網(wǎng)電壓v1變?yōu)楹线m的交流電壓v2。整流電路:將交流(jiāoliú)電壓v2變?yōu)槊}動的直流電壓v3。濾波電路:將脈動直流電壓v3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簐4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓vo的穩(wěn)定。11.1直流穩(wěn)壓電源的組成和功能整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo精品資料13變壓器：將正弦工頻交流電源電壓變換為符合用電設(shè)備所需要(xūyào)的正弦工頻交流電壓。整流電路：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替變化(biànhuà)的正弦交流電壓變換成單方向的脈動直流電壓。濾波電路：盡可能地將單向脈動直流電壓中的脈動部分(交流分量)減小，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：采用某些措施，使輸出的直流電壓在電源發(fā)生波動或負(fù)載變化時保持穩(wěn)定。

精品資料1411.1小功率(gōnglǜ)整流濾波電路11.1.1單相橋式整流(zhěngliú)電路11.1.2

濾波電路精品資料15整流(zhěngliú)電路設(shè)計功能(gōngnéng)：利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替變化的正弦交流電壓變換成單方向的脈動直流電壓。類別：半波整流全波整流：見后精品資料16單相三相二極管可控硅橋式倍壓整流半波全波本課主要(zhǔyào)介紹：單相半波整流，單相全波整流，單相橋式整流把交流電壓(diànyā)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動的電壓(diànyā)。整流電路分類：整流電路的任務(wù)：精品資料171.工作(gōngzuò)原理11.1.1單相橋式整流(zhěngliú)電路利用二極管的單向?qū)щ娦詞~將正負(fù)交替的正弦波整成只有正向的脈動直流整流橋精品資料18+–v1v2TD3D2D1D4RLuov2正半周時電流(diànliú)通路D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止(jiézhǐ).電流通路:aD1RLD3bab精品資料19+–v1v2TD3D2D1D4RLuoV2負(fù)半周時電流(diànliú)通路D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止.電流(diànliú)通路:bD2RLD4aab精品資料20記住(jìzhù)接線：正端見陰極(yīnjí)負(fù)端見陽極精品資料21正端見陰極(yīnjí)負(fù)端見陽極(yángjí)精品資料22u2>0時D1,D4導(dǎo)通D2,D3截止電流(diànliú)通路:aD1RLD4bu2<0時D2,D3導(dǎo)通D1,D4截止(jiézhǐ)電流通路:bD2RLD4a單相橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形u2D3D2D1D4RLuoab整流輸出電壓平均值：

Uo=0.9U2負(fù)載電流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

二極管平均電流：ID=Io/2二極管最大反向電壓：DRM22UU=u2uD2,uD3uD1,uD4uo精品資料23單相橋式整流電路(diànlù)的幾種畫法精品資料241.工作(gōngzuò)原理11.1.1單相(dānxiānɡ)橋式整流電路連續(xù)工作時波形：簡化畫法（注意方向）精品資料251.工作(gōngzuò)原理10.1.1單相橋式整流(zhěngliú)電路連續(xù)工作時波形：簡化畫法（注意方向）精品資料2611.1.1單相(dānxiānɡ)橋式整流電路3.紋波系數(shù)(xìshù)2.參數(shù)獲得：VL和IL4.平均整流電流5.最大反向電壓精品資料27求是為了根據(jù)輸出電壓或電流(diànliú)確定變壓器付邊電壓電流(diànliú)求是為了根據(jù)變壓器付邊電壓確定整流(zhěngliú)二極管參數(shù)的選取電源設(shè)計參數(shù)確定：精品資料28S定義：整流輸出(shūchū)電壓的基波峰值Uo1M與Uo平均值之比。S越小越好。2.脈動(màidòng)系數(shù)Ｓ用傅氏級數(shù)對全波整流的輸出uo

分解后可得:uo20t基波基波峰值輸出電壓平均值精品資料29整流(zhěngliú)電路將交流電變?yōu)槊}動直流電但其中含有大量的直流和交流(jiāoliú)成分(稱為紋波電壓)。這樣的直流電壓作為電鍍、蓄電池充電的電源還是允許的但作為大多數(shù)電子設(shè)備的電源，將會產(chǎn)生不良影響，甚至不能正常工作。在整流電路之后，需要加接濾波電路，盡量減小輸出電壓中交流分量，使之接近于理想的直流電壓。精品資料302.單相(dānxiānɡ)全波整流電路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理(yuánlǐ)：+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時，D2導(dǎo)通，D1截止。精品資料31u1u2aTbD1RLuoD2u2io單相(dānxiānɡ)全波整流電壓波形u2uouD1t2340uD2+–+–0~：uD2=2u2+忽略(hūlüè)二極管正向壓降精品資料32輸出(shūchū)電壓平均值（Uo）,輸出(shūchū)電流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22UIo=Uo/RL=0.9U2/RL

=p229.02UU=2精品資料33二極管上的平均(píngjūn)電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二極管上的平均(píngjūn)電流：oDII21=uD20tDRM22UU=2二極管承受的最高反向電壓：精品資料34幾種(jǐzhǒnɡ)濾波電路11.1.2濾波(lǜbō)電路1.電容濾波電路3.電感電容濾波電路（倒L形或Г形）2.形濾波電路簡單，濾波效果一般濾波效果較好，輸出特性軟濾波效果好，輸出特性硬，但體積大，重。精品資料35幾種濾波(lǜbō)電路11.1.2濾波(lǜbō)電路1.電容濾波電路3.電感電容濾波電路（倒L形或Г形）2.形濾波電路這是什么“源”濾波器？這是什么“通帶”濾波器？電容選擇原則：在體積容許的情況下，盡量選大精品資料3611.1.2濾波(lǜbō)電路1.電容(diànróng)濾波電路電容濾波原理：并聯(lián)的電容在電源電壓升高時，能把能量存儲起來，阻礙電壓的升高。并聯(lián)的電容在電源電壓降低時，能把存儲的能量釋放出來，阻礙電壓的降低。使負(fù)載兩端的電壓平滑用于小功率電路也就是低頻通過高頻短路濾掉高頻精品資料3711.1.2濾波(lǜbō)電路電容(diànróng)濾波的特點A.脈動成分減少，上圖虛線（綠色部分）為不加電容時波形上圖實線（綠+紅部分）為加電容時波形顯然波形比原來平滑精品資料38RL接入（且RLC較大）時(忽略整流電路(diànlù)內(nèi)阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot無濾波電容(diànróng)時的波形加入濾波電容時的波形精品資料3911.1.2濾波(lǜbō)電路電容(diànróng)濾波的特點B.負(fù)載直流平均電壓VL

升高d=

RLC

越大，VL

越高上圖實線包圍的面積比虛線大輸出特性當(dāng)d≥（35）時，VL=(1.11.2)V2電容的蓄能功能使輸出電壓平均值提高20~30%。精品資料4011.1.2濾波(lǜbō)電路電容濾波(lǜbō)的特點C.直流電壓VL

隨負(fù)載電流增加而減少輸出特性CRLVL常數(shù)∞1.4V2常數(shù)常數(shù)（1.1～1.2)V20常數(shù)0.9V2由于負(fù)載電流增加等于RL減少，顧τ減少，導(dǎo)致輸出電壓隨而減少。精品資料4111.1.2濾波(lǜbō)電路電容濾波(lǜbō)的特點D.二極管的導(dǎo)電角

<，流過二極管的瞬時電流很大。I2=(1.52)IL整流二極管中有很大的沖擊電流要求選用容量更大的整流二極管電流短時間通過，既要向負(fù)載供電，又要向電容充電。精品資料4211.1.2濾波(lǜbō)電路輸出特性適用于負(fù)載電壓(diànyā)較高，負(fù)載變動不大的場合E.輸出特性較軟如果考慮電源內(nèi)阻特性還會更軟。精品資料432.RC形濾波(lǜbō)電路相當(dāng)于電容濾波(lǜbō)后加了一級低通濾波(lǜbō)電路可以進一步降低紋波缺點：R上的壓降降低輸出電壓外特性比電容濾波更軟只適合小電流場合精品資料4411.1.2濾波(lǜbō)電路3.電感電容(diànróng)濾波電路（Г形）串聯(lián)的電感在通過的電流增加時，能把能量存儲起來，阻礙電流的增加。串聯(lián)的電感在通過的電流減少時，能把存儲的能量釋放出來，阻礙電流的減少。使通過負(fù)載的電流平滑用于大功率電路電流很大時，電容可不加，避免特性變軟阻止高頻短路高頻精品資料4511.1.2濾波(lǜbō)電路電感濾波(lǜbō)電路沒有沖擊電流輸出特性硬但體積重量較大整流管導(dǎo)電角較大易引起電磁干擾精品資料46精品資料4711.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓(wěnyā)電路11.2.1

穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)11.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓(wěnyā)電路的工作原理11.2.3

三端集成穩(wěn)壓器11.2.4

三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用精品資料48穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo)分類(fēnlèi)：11.2.1

穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)特性(tèxìng)指標(biāo)-輸入電壓、輸出電壓、輸出電流和輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等質(zhì)量指標(biāo)-特性指標(biāo)-穩(wěn)壓系數(shù)、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、輸出電阻、溫度系數(shù)以及紋波電壓等等質(zhì)量指標(biāo)用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定度。輸出電壓即：輸出電壓變化量常用表達(dá)式：該式說明什么？三者對輸出電壓的影響。精品資料4911.2.1

穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)輸入調(diào)整(tiáozhěng)因數(shù)*電壓(diànyā)調(diào)整率*穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻溫度系數(shù)的三個系數(shù)定義：反映輸入電壓對輸出電壓的影響輸入電壓變化對輸出電壓相對變化的影響輸入電壓相對變化對輸出電壓相對變化的影響負(fù)載電流變化對輸出電壓的影響溫度變化對輸出電壓的影響精品資料50紋波抑制(yìzhì)比：紋波電壓：疊加在直流上交流(jiāoliú)分量的有效值表示疊加在直流上的微小波動輸入輸出紋波電壓峰峰值之比一般穩(wěn)壓系數(shù)與紋波電壓成正比精品資料511.結(jié)構(gòu)(jiégòu)11.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路(diànlù)的工作原理VIVo由調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓和比較放大電路等部分組成。工作原理介紹：？精品資料521.結(jié)構(gòu)(jiégòu)11.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作(gōngzuò)原理主回路中起調(diào)整作用的ＢＪＴＴ管與負(fù)載是串聯(lián)輸入輸出T調(diào)整管比較放大器基準(zhǔn)電壓反饋占據(jù)Re的位置精品資料5311.2.2串聯(lián)反饋(fǎnkuì)式穩(wěn)壓電路的工作原理2.工作(gōngzuò)原理輸入電壓波動負(fù)載電流變化輸出電壓變化電壓串聯(lián)負(fù)反饋所以輸出電壓滿足深度負(fù)反饋，根據(jù)虛短和虛斷有(+)(+)(+)(+)非常重要的公式同相放大器精品資料5411.2.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作(gōngzuò)原理2.工作(gōngzuò)原理決定電壓穩(wěn)定的因素：電壓反饋保證有調(diào)整時保證輸出電壓穩(wěn)定。輸入是基準(zhǔn)電壓、其穩(wěn)定性決定輸出電壓穩(wěn)定。分壓電阻穩(wěn)定保證保證輸出電壓穩(wěn)定。同時取樣輸出變化。精品資料55調(diào)整(tiáozhěng)管T的調(diào)整(tiáozhěng)作用是依賴于：之間的偏差(piānchā)有偏差才能調(diào)整閉環(huán)有差調(diào)整系統(tǒng)反饋越深調(diào)整作用越強輸出電壓越穩(wěn)定輸出電阻越小穩(wěn)壓系數(shù)越小精品資料56穩(wěn)壓(wěnyā)的原理：將各種導(dǎo)致輸出電壓變化的因素全部轉(zhuǎn)移(zhuǎnyí)到調(diào)整管上保證輸出電壓是穩(wěn)定的調(diào)整管實際上是一可調(diào)電阻。精品資料57調(diào)整管負(fù)責(zé)功率輸出，注意(zhùyì)極限參數(shù)選擇非常重要(zhòngyào)的公式精品資料58帶隙基準(zhǔn)(jīzhǔn)電壓：微電流(diànliú)源提供：合理選擇參數(shù)使：EG--硅的禁帶寬度帶隙基準(zhǔn)電壓源：MC1403，AD580正負(fù)溫度系數(shù)平衡精品資料59（1）設(shè)變壓器二次電壓的有效值V2＝20V，求VI＝？說明電路中T1、R1、DZ2的作用；（2）當(dāng)VZ1＝6V，VBE＝0.7V，電位器RP箭頭在中間位置(wèizhi)，不接負(fù)載電阻RL時，試計算A、B、C、D、E點的電位和VCE3的值；（3）計算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍；（4）當(dāng)VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω時，計算調(diào)整管T3的功耗PC3。例11.2.1精品資料60比較(bǐjiào)：精品資料61（1）設(shè)變壓器二次電壓的有效值V2＝20V，求VI＝？說明電路(diànlù)中T1、R1、DZ2的作用；例解：VI＝（1.1～1.2）V2取VI＝1.2V2則VI＝1.2V2＝1.2×20V＝24VT1、R1和DZ2為啟動(qǐdòng)電路因為剛上電時，T3管基極沒有電壓不能導(dǎo)通，后面電路不能工作。V2＝20V精品資料62（2）當(dāng)VZ1＝6V，VBE＝0.7V，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻RL時，試計算(jìsuàn)A、B、C、D、E點的電位和VCE3的值；例解：VA＝VI

＝24VVE＝VO＋2VBE＝12V＋1.4V＝13.4VVCE3＝VA－VO＝24V－12V＝12VVC＝VD＝VZ1＝6V＝12VVB＝VO＝R2R1VREF24V12V6V13.4V12V精品資料63（3）計算輸出(shūchū)電壓的調(diào)節(jié)范圍。例解：R2R1VREFVO＝=

9V=

18V精品資料64（4）當(dāng)VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω時，計算(jìsuàn)調(diào)整管T3的功耗PC3。例解：所以(suǒyǐ)IC3＝IL＋I(xiàn)R3＋I(xiàn)R2＝105mAPC3＝VCE3×IC3

＝（VA-VO）×IC3

＝1.26W精品資料65透過(tòuɡuò)現(xiàn)象看本質(zhì)：大功率電路(diànlù)。穩(wěn)壓電源實際是一種有高穩(wěn)定輸入的電壓負(fù)反饋穩(wěn)定的必要條件是基準(zhǔn)電源穩(wěn)定的充分條件是反饋電路一種有十分穩(wěn)定輸入的功放電路。精品資料66需要(xūyào)掌握：1.各點電壓(diànyā)計算2.電路組成結(jié)構(gòu)3.電路工作原理精品資料6711.2.3三端(sānduān)集成穩(wěn)壓器三端式穩(wěn)壓器只有(zhǐyǒu)三個引出端子具有應(yīng)用時外接元件少、使用方便、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點三端式穩(wěn)壓器分類：固定輸出三端穩(wěn)壓器它們的基本組成及工作原理都相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電源容易模塊化精品資料6810.2.3三端(sānduān)集成穩(wěn)壓器1.輸出(shūchū)電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（b）金屬封裝外形圖（c）塑料封裝外形圖（d）方框圖精品資料69三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的外形(wàixínɡ)及管腳排列（正電壓(diànyā)78、負(fù)電壓(diànyā)79）精品資料7011.2.3三端(sānduān)集成穩(wěn)壓器1.輸出(shūchū)電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負(fù)電壓79）精品資料711.輸出(shūchū)電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負(fù)電壓79）恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護過熱保護啟動電路取樣電路精品資料72精品資料73注意(zhùyì)：輸入電壓(diànyā)是集成穩(wěn)壓器的最大輸入電壓(diànyā)輸出電壓加上最小壓差是集成穩(wěn)壓器的最小輸入電壓精品資料741端:輸入端2端:公共(gōnggòng)端3端:輸出端W7800系列(xìliè)穩(wěn)壓器外形123類型：W7800系列——穩(wěn)定正電壓W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15V§11.2.3三端集成穩(wěn)壓器精品資料751端:公共(gōnggòng)端2端:輸入端3端:輸出端W7900系列(xìliè)穩(wěn)壓器外形123§11.2.3三端集成穩(wěn)壓器類型：W7900系列——穩(wěn)定負(fù)電壓W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V精品資料7611.2.4三端集成(jíchénɡ)穩(wěn)壓器的應(yīng)用1.固定式應(yīng)用(yìngyòng)舉例D保護二極管輸入短路時，給C3一個放電回路防止C3放電造成調(diào)整管be結(jié)擊穿。較高電壓輸入穩(wěn)壓輸出10V≥VI

≥7V055V精品資料771端:輸入端2端:公共(gōnggòng)端3端:輸出端W7800系列(xìliè)穩(wěn)壓器外形及接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1μF+10V+5V注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！精品資料781端:公共(gōnggòng)端2端:輸入端3端:輸出端W7900系列(xìliè)穩(wěn)壓器外形及接線圖123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1FCo1μF-10V-5V精品資料79集成穩(wěn)壓電源應(yīng)用(yìngyòng)電路u2u1C1300μFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1F精品資料80設(shè)R1=Rp=R2=300ΩV××=12V時調(diào)節(jié)(tiáojié)范圍為：18V～36V注意(zhùyì)VXX是7812（2，3）腳間的電壓提高輸出并可調(diào)電壓電路把集成穩(wěn)壓管當(dāng)做調(diào)整管！精品資料81§11.2.4三端集成(jíchénɡ)穩(wěn)壓器的應(yīng)用（2）輸出(shūchū)正負(fù)電壓—CCW7815W7915CC+-VO1O2V-+1000μFC1