電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分課件第十章

10直流穩(wěn)壓電源南京工程學(xué)院第10章直流穩(wěn)壓電源

10.1小功率整流濾波電路

10.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路

*10.3串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電路

*10.4直流變換性電源第10章直流穩(wěn)壓電源

基本要求:

10.1掌握單相(橋式)整流電容濾波電路的工作原理及各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算

10.2掌握帶放大器的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理及輸出電壓的計(jì)算，了解三端集成穩(wěn)壓電源的使用方法及應(yīng)用

教學(xué)要點(diǎn)：

重點(diǎn)介紹單相橋式整流電容濾波電路的工作原理及各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算，介紹串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路及三端集成穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理.引言

電子電路工作時(shí)都需要直流電源提供能量，電池因使用費(fèi)用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。本章討論如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源，一般直流電源由如下部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路

整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動(dòng)直流電。

濾波電路是將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。

穩(wěn)壓電路對(duì)整流后的直流電壓采用負(fù)反饋技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐怠?0.1.1單相整流電路10.1小功率直流穩(wěn)壓電源整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降，

vL=v2v1v2aTbDRLvL為分析簡(jiǎn)單起見，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。二極管截止,vL=0+–iL+–v2>0時(shí):v2<0時(shí):*一、半波整流電路二極管導(dǎo)通時(shí)間：半個(gè)周期導(dǎo)通角：1800單相半波整流電壓波形v1v2aTbDRLvLvDv2vLvDt2340導(dǎo)通角180ott輸出電壓平均值（VL）—直流量,輸出電流平均值（IL)：()ò=pwp2021tdvVLL=()òpwp

021tdsinwt22V≈p2245.02VV=v1v2aTbDRLvLvDiLIL=VL/RL

≈0.45V2/RL

vL20t二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：v1v2aTbDRLvLvDiLvD20tVDRM二極管上的平均電流：ID=ILVDRM=22V承受的最高反向電壓:v1v2aTbD1RLvLD2v2iL原理：變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓v2+–+–當(dāng)v2正半周時(shí),D1導(dǎo)通,D2截止。+–+–當(dāng)v2負(fù)半周時(shí),D2導(dǎo)通,D1截止。*二、全波整流電路v1v2aTbD1RLvLD2v2iL單相全波整流電壓波形v2vLvD1t2340vD2+–+–0~：vD2=2v2+忽略二極管正向壓降D1導(dǎo)通D2導(dǎo)通輸出電壓平均值（VL）,輸出電流平均值（IL)：v1v2aTbD1RLvLD2v2iLvo20t()ò=pwp

01tdvVLL=()òpwp

01tdsinwt22VIL=VL/RL=0.9V2/RL

=p229.02VV=2二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：v1v2aTbD1RLvLD2v2iL二極管上的平均電流：LDII21=vD20tDRM22VV=2二極管承受的最高反向電壓：v1v2TD4D2D1D3RLvL組成：由四個(gè)二極管組成橋路RLD1D4D2D3v2vLv2vL三、橋式整流電路常見電路形式：+–v1v2TD4D2D1D3RLvLv2正半周時(shí)電流通路D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止-+vLv1v2TD4D2D1D3RLv2負(fù)半周時(shí)電流通路D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止

在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成,得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源集成硅整流橋：v2vL+

–

~+~-

+–負(fù)載電壓VL的平均值為:()ò=πLLtdvπV2021w負(fù)載上的(平均)電流:LLRVIL=vL20t四、整流電路的主要參數(shù)

(1)整流輸出電壓的平均值半波整流：0.45V2全波整流：0.9V2vL20t平均電流(ID)與反向峰值電壓(VRM)是選擇整流管的主要依據(jù)。LDII21=例如：在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過(guò)每只整流二極管的平均電流ID

是負(fù)載平均電流的一半。

二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：（選購(gòu)時(shí)：二極管額定電流2ID)（選購(gòu)時(shí)：最大反向電壓2VRM)(2)二極管平均電流與反向峰值電壓（3）波紋系數(shù)Kr波紋：信號(hào)的各諧波分量總稱，它疊加在直流分量之上波紋系數(shù)：VLr：諧波分量總的有效值

S定義：整流輸出電壓的基波峰值VL1M與VL平均值之比。S越小越好。用傅氏級(jí)數(shù)對(duì)全波整流的輸出vo

分解后可得:vL20t基波基波峰值輸出電壓平均值（4）脈動(dòng)系數(shù)Ｓ整流電路中物理量的表示：

整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用的。

整流電路既有交流量，又有直流量，通常對(duì):

輸入(交流)—用有效值或最大值；

輸出(交直流)—用平均值；

整流管正向電流—用平均值；

整流管反向電壓—用最大值。平均值有效值瞬時(shí)值交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓幾種濾波電路10.1.2濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒L型）c）型濾波電路電容輸入式：電容器接在最前面a、c電感輸入式：電感接在最前面b濾波的基本概念

濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流信號(hào)阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波：

電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。

電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。

經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。

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)以單相橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。a橋式整流電容濾波電路v1v2u1bD4D2D1D3RLvLSC1、電容濾波電路

(1)電容濾波原理vLtv2上升，v2大于電容上的電壓vc，v2對(duì)電容充電，vL=vcv2v2下降，v2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過(guò)RL放電，vc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)=RLC導(dǎo)通角θ<πv2tvLt只有整流電路輸出電壓大于vc時(shí)，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。二極管中的電流v1v2v1bD4D2D1D3RLvLSC一般取)53(T/2CRτL-3=(T:電源電壓的周期)近似估算:VL=(1.1-1.2)V2

IL=VL/RLRL開路：VL=1.414V2

IL=0(b)流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大RLC越大VL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(a)輸出電壓平均值VL與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)RLC愈大電容器放電愈慢VL(平均值)愈大(c)二極管承受的最高反向電壓(2)電容濾波電路的特點(diǎn)(3)結(jié)論

1）二極管的導(dǎo)通角θ<π，流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流大

電流有效值和平均值的關(guān)系：

純電阻負(fù)載時(shí)：I2=1.11IL

有電容濾波時(shí)：I2=（1.5~2）IL

2）輸出電壓的平均值增大,脈動(dòng)系數(shù)減小。

電容濾波要獲得較好的效果：RLC=(35)T/2

3）輸出直流電壓VL隨負(fù)載電流IL的增大而減小。

電路的外特性某電子設(shè)備需要直流電壓VL=30v，IL=400mA的直流電，若采用橋式整流，電容濾波電路，試選擇整流元件和濾波電容。（1）選擇二極管考慮到電容充電電流的沖擊，選用最大直流電流為500mA、耐壓為50V的整流二極管。（2）選電容選C=500μF，耐壓為50V的電解電容。舉例電路結(jié)構(gòu):在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。v2v1RLLvL2.電感濾波電路對(duì)諧波分量:

f越高，XL越大,電壓大部分降在XL上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：VL=0.9V2v2v1RLLvL對(duì)直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上電感濾波原理特點(diǎn)：

（1）電感濾波電路的外特性是很平坦的，UL隨IL增大而略有下降的原因是輸出電流增大時(shí)，整流電路的內(nèi)阻和電感的整流電阻壓降也略有增加的緣故。

（2）導(dǎo)通角θ=π，因而避免了過(guò)大的沖擊電流。

（3）輸出電壓沒有電容濾波高。

電感濾波電路適用于負(fù)載所需的直流電壓不高，輸出電流較大及負(fù)載變化較大的場(chǎng)合。

（4）缺點(diǎn)：電感體積大，成本高，輸出電壓稍低。

（5）為了提高濾波效果，通常采用倒L型濾波電路。IL0.9V2*3、RC–

型濾波器改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波vLRv2v1C1C2vL1′RLRC–

型濾波器將RC–

型濾波器中的電阻換為電感，變?yōu)長(zhǎng)C–

型濾波器整流濾波電路小結(jié)：P450例10.1.1例10.1.2

全波整流

22V

29.0V

0.5IL

半波整流

22V

0.45V2

222V

0.5IL

橋式整流22V0.9V2

22V

22VIL

例1課本例10.1.1，已知220V交流電源頻率f=50HZ，要求直流電壓VL=30V，負(fù)載電流IL=50mA。試求電源變壓器副邊電壓v2的有效值，選擇整流二極管及濾波電容器。C解（1）因?yàn)槭侨ㄕ?，所以?）因?yàn)榱鬟^(guò)二極管的平均電流：ID=0.5IL二極管所承受的最大反向電壓（3）選擇濾波電容器一般取RLC≥（3~5）T（半波整流）RLC≥（3~5）T/2（全波整流）因?yàn)槭侨ㄕ?，故?/p>

RLC=4ΧT/2=2T=2Χ1/50s=0.04s例2課本例10.1.2（簡(jiǎn)單介紹）RL=VL/IL=30/50=0.6KC=0.04/RL=66.6F考慮電網(wǎng)波動(dòng)10%，則電容器最高承受電壓為：VCM=1.4V21.1=38.5V例2設(shè)計(jì)一個(gè)橋式整流電容濾波電路，用220V、50Hz交流供電，要求輸出直流電壓Uo＝45V，負(fù)載電流IL＝200mA。解（1）電路如圖所示。(2)整流二極管的選擇。ID＝0.5IL＝0.5×200＝100mAUo＝1.2U2所以U2＝每個(gè)二極管承受的最大反向電壓根據(jù)ID和UDmax進(jìn)行選管?？蛇x用整流二極管2CP31B(最大整流電流為250mA,最大反向工作電壓為100V)。

(3)濾波電容C的確定。一般應(yīng)使放電時(shí)間常數(shù)RLC大于電容C的充電周期(3～5)倍。對(duì)橋式整流來(lái)說(shuō)，C的充電周期等于交流電網(wǎng)周期的一半,即取其中所以：(4)對(duì)電源變壓器T的要求。變壓器次級(jí)線圈電壓的有效值U2在前面已經(jīng)求出，為37.5V。變壓器次級(jí)線圈電流有效值I2比IL大，I2與IL的關(guān)系取決于電流脈沖波形的形狀，波形愈尖，有效值越大。一般取I2≈(1.1～3)I2。這里取I2＝1.5IL＝1.5×200＝300mA這樣就對(duì)電源變壓器的繞制提出了依據(jù)。作業(yè):P471習(xí)題10.1.1，10.1.3引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化和輸入電壓的變化穩(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10.2串聯(lián)式穩(wěn)壓電路以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。

-串聯(lián)型穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設(shè)備)電路最簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電源使用。-并聯(lián)型效率較高，目前用的也比較多，但因?qū)W時(shí)有限，這里不做介紹。穩(wěn)壓電源類型:串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路以穩(wěn)壓管電路為基礎(chǔ)，利用晶體管的電流放大作用，增大負(fù)載電流；

在電路中引入深度電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定；

且通過(guò)改變反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。輸出電壓變化量：10.2.1穩(wěn)壓電路的質(zhì)量指標(biāo)1.特性指標(biāo)

包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等。2.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)r、輸出電阻Ro、溫度系數(shù)ST、波紋電壓等。

用穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)去衡量穩(wěn)壓電路性能的高低。VI、IO和T引起的VO可用下式表示：穩(wěn)壓系數(shù)：輸出電阻：負(fù)載電流變化對(duì)輸出電壓的影響溫度系數(shù)：溫度變化對(duì)輸出電壓的影響輸入調(diào)整因數(shù)：輸入電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響輸出電壓變化量電壓調(diào)整率SV10.2.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電源1.基本電路顯然，VO=VI-VR，當(dāng)VI增加時(shí)，R受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VI增加對(duì)輸出電壓的影響。若負(fù)載電流IL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI減小，對(duì)輸出電壓減小的影響。

在實(shí)際電路中，可變電阻R是用一個(gè)三極管（調(diào)整管）來(lái)替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。（1）電路組成它由調(diào)整管、比較放大環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。主回路是由起調(diào)整作用的BJTT與負(fù)載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。2.典型串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路一般結(jié)構(gòu)圖RDZVREFVFVBbecR1R2RL+VO-VI+-A基準(zhǔn)電壓比較放大調(diào)整取樣整流濾波電路的輸出電壓串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖主回路是由起調(diào)整作用的BJTT與負(fù)載串聯(lián)，故稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。(2)工作原理當(dāng)輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變VI↑→VO↑→Vf↑→VB↓（IC↓）→VCE↑→VO↓RDZVREFVFVBbecR1R2RL+VO-VI+-A基準(zhǔn)電壓比較放大調(diào)整取樣負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變IL↑→VO↓→Vf↓→VB↑→VCE↓→VO↑RDZVREFVFVBbecR1R2RL+VO-VI+-A基準(zhǔn)電壓比較放大調(diào)整取樣（3）輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算根據(jù)圖可知Vf≈VREF調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。（4）特點(diǎn)調(diào)整管的作用是通過(guò)VF與VREF之間的偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)的。必須有偏差才能調(diào)整。所以Vo不可能達(dá)到絕對(duì)穩(wěn)定，只能是基本穩(wěn)定，所示系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)有差調(diào)整系統(tǒng)。反饋越深時(shí)，調(diào)整作用越強(qiáng)，輸出電壓也越穩(wěn)定，電路的穩(wěn)壓系數(shù)γ和輸出電阻R0也越小。基準(zhǔn)電壓是穩(wěn)壓電路的一個(gè)重要組成部分，直接影響穩(wěn)壓電路的性能。為此要求基準(zhǔn)電壓源輸出電阻小，溫度穩(wěn)定性好，噪聲低。目前常用帶隙基準(zhǔn)電壓源*（介紹）。（5）穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過(guò)損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對(duì)穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)。過(guò)載也會(huì)造成損壞。保護(hù)的方法反饋保護(hù)型溫度保護(hù)型截流型限流型利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)電路工作，工作原理與反饋保護(hù)型相同。截流型限流型當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而限制了短路電流，使之接近為零。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)電路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，輸出電流得以限制。T1調(diào)整管R3、T2比較放大R1、RW、R2采樣電阻R、UZ基準(zhǔn)電壓R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2分立元件組成的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓原理分析：VoVB2VBE2=（VB2-VZ）VC2（VB1）Vo當(dāng)VI增加或輸出電流減小使Vo升高時(shí)R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB2VC2（VB1）VCE1輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍因?yàn)椋篛V2BEZVV+22WRR+21WRRR++=()22221BEZWWOVVRRRRRV++++=所以：2221ZWWVRRRRR+++=忽略VBE2R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB2調(diào)節(jié)RW可以改變輸出電壓例：VI=18V，VZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB2221ZWWOminVRRRRRV+++=4=6V4.74.7++=4.74.7+4.7221ZWOmaxVRRRRV++=4=12V4.74.7++=4.74.7最下端最上端例1*（1）簡(jiǎn)述在下圖所示電路中，限流型保護(hù)電路（T3和R1）是如何起到保護(hù)作用的？（2）若足夠大，所有管子均為硅管，則T1的最大輸出電流為多少？RcDZcR2R3+VO-+VI—T1T3T2R1RsRLIB1IC3IE1解：（1）R1為限流保護(hù)電阻，兩端壓降VR1=R1IL（后者為負(fù)載電流），在輸出正常工作時(shí)，T3的射基電壓VBE3=VR1，小于它的導(dǎo)通電壓，T3管截止；當(dāng)IL超過(guò)額定值，VBE3大于導(dǎo)通電壓，T3導(dǎo)通，其電流IC3對(duì)IB1起分流作用，限制了IL的增大，從而起到了保護(hù)調(diào)整管的作用。

DZ提供了基準(zhǔn)電壓。T2比較放大，R2、R3構(gòu)成取樣電路。（2）圖中T3和R1構(gòu)成限流保護(hù)電路，IE1流過(guò)R1，壓降為IE1R1。當(dāng)R兩端的壓降等于T3的導(dǎo)通電壓時(shí)，T3導(dǎo)通，它的集電極電流電流IC3對(duì)IB1起分流作用，使IB1減少，保護(hù)T1管不被燒壞。當(dāng)T3飽和時(shí)，VCE3很小，從而使VBE1小于導(dǎo)通電壓，T1管截止，T1輸出的最大電流IE1maX=VBE（on）3/R=0.7/RRcDZcR2R3+VO-+VI—T1T3T2R1RsRLIB1IC3IE1概述：將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)端：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。10.2.3三端集成穩(wěn)壓電源特點(diǎn)：體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護(hù)過(guò)熱保護(hù)啟動(dòng)電路取樣電路1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（1）啟動(dòng)電路：在集成穩(wěn)壓器中，常采用恒流源。當(dāng)輸入電壓VI接通后，這些恒流源難以自行導(dǎo)通，以致輸出電壓較難建立。因此必須用啟動(dòng)電路給恒流源的BJTT4、T5提供基極電流。啟動(dòng)電路由T1、T2、DZ1組成。當(dāng)輸入電壓VI高于穩(wěn)壓管DZ1的穩(wěn)定電壓時(shí)，有電流流過(guò)T1、T2，使T3基極電位上升而導(dǎo)通，同時(shí)恒流源T4、T5也工作。T4的集電極電流通過(guò)DZ2以建立起正常工作電壓，當(dāng)DZ2達(dá)到和DZ1相等的穩(wěn)壓值，整個(gè)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，電路啟動(dòng)完畢。同時(shí)T2因發(fā)射結(jié)電壓為零而截止，切斷了啟動(dòng)電路與放大電路的聯(lián)系，保證T2左邊出現(xiàn)的紋波與噪聲不致影響基準(zhǔn)電壓源。（2）基準(zhǔn)電壓電路基準(zhǔn)電壓電路由T4、DZ2、T3、R1、R2、R3、D1、D2組成，電路中的基準(zhǔn)電壓為上式中VZ2為DZ2的穩(wěn)定電壓，VBE為T3、D1、D2發(fā)射結(jié)的正向電壓值。在電路設(shè)計(jì)和工藝上使具有正溫度系數(shù)的R1、R2、R3、DZ2與具有負(fù)溫度系數(shù)的T3、D1、D2發(fā)射結(jié)互相補(bǔ)償，可使基準(zhǔn)電壓VREF基本上不遂溫度變化。同時(shí)，對(duì)穩(wěn)壓管DZ2采用恒流源供電，從而保證基準(zhǔn)電壓不受輸入電壓波動(dòng)的影響。（3）取樣比較放大電路和調(diào)整電路這部分電路由T4~T11組成，其中T10、T11組成復(fù)合調(diào)整管；R12、R13組成取樣電路；T7、T8和T6組成帶恒流源的差分式放大電路；T4、T5組成的電流源作為它的有源負(fù)載。T9、R9的作用說(shuō)明：起緩沖作用，當(dāng)IO減小時(shí)，IB10減小，IC8增大，待IC8增大到VR9>0.6V時(shí),則T9導(dǎo)通起分流作用.這樣就減輕了T8的過(guò)多負(fù)擔(dān),使IC8的變化范圍縮小.(4)保護(hù)電路減流式保護(hù)電路減流式保護(hù)電路由T12、R11、R15、R14、DZ3、DZ4組成，R11為檢流電阻。保護(hù)的目的是使調(diào)整管（主要是T11）能在安全區(qū)以內(nèi)工作，特別要注意使它的功耗不超過(guò)額定值PCM。過(guò)熱保護(hù)電路:電路是由DZ2、T3、T14、T13組成。在常溫時(shí)，R3上的壓降僅為0.4V左右，T14、T13是截止的，對(duì)電路工作沒有影響。當(dāng)某種原因（過(guò)載或環(huán)境溫升）使芯片溫度上升到某一極限值時(shí)，R3上的壓降10隨DZ2的工作電壓升高而升高，而T14的發(fā)射結(jié)電壓VBE14下降，導(dǎo)致T14導(dǎo)通，T13也隨之導(dǎo)通。調(diào)整管T10的基極電流IB10被T13分流，輸出電流IO下降，從而達(dá)到過(guò)熱保護(hù)的目的。電路中R10的作用是給T10管的ICEO10和T11管的ICBO11一條分流通路，以改善溫度穩(wěn)定性。（1）類型：W7800系列—穩(wěn)定正電壓

W7805輸出+5V

W7809輸出+9V

W7812輸出+12V

W7815輸出+15V

輸出電壓固定的三端穩(wěn)壓器實(shí)例：（2）W7900系列—穩(wěn)定負(fù)電壓

W7905輸出-5V

W7909輸出-9V

W7912輸出-12V

W7915輸出-15V2.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器（正電壓LM317、負(fù)電壓LM337）輸出電壓基準(zhǔn)電壓Iadj調(diào)整管TVREFIVBVI+VoR2R1I2I1adj三個(gè)接線端：輸入端、輸出端、調(diào)整端（1）117／217／317系列

117系列是輸出電壓為1.2～37V可調(diào)式三端線性集成穩(wěn)壓器，117系列的引腳圖和原理圖見圖。圖10―21117系列的引腳圖和原理圖使用時(shí)，只要滿足穩(wěn)壓器輸入與輸出的壓差在3～40V之間，117系列的穩(wěn)壓器就能正常工作。典型應(yīng)用電路如圖10―22(a)所示。工作中LM117的輸出和調(diào)節(jié)端之間形成1.25V的基準(zhǔn)電壓UREF，該基準(zhǔn)電壓加在設(shè)定電阻R1上，產(chǎn)生恒定電流，再流過(guò)輸出設(shè)定電阻R2，得到的輸出電壓為圖8―27117系列穩(wěn)壓器應(yīng)用電路117系列穩(wěn)壓器本身具有較高的穩(wěn)壓精度，但調(diào)整端通過(guò)電阻R2接地，這樣輸出電壓的精度會(huì)受到R2的變化和調(diào)整端電流變化的影響。消除R2的影響，可以采用高精度穩(wěn)壓管代替電阻R2，電路如圖10―22（c）所示，R3可以對(duì)輸出電壓微調(diào)，輸出電壓為（2）LM137／237／337系列

LM137／237／337系列是輸出電壓為-1.2～-37V的可調(diào)式三端線性集成穩(wěn)壓器。與117系列類似，LM137系列穩(wěn)壓器需要外接兩個(gè)電阻來(lái)決定輸出電壓，典型應(yīng)用電路如圖10-23所示。圖10―23137系列應(yīng)用電路輸出電壓連續(xù)可調(diào)的正、負(fù)輸出穩(wěn)壓電源可以很方便地采用LM117和LM137來(lái)實(shí)現(xiàn)。電路如圖10―24所示。該電路的輸出電壓為±1．2～±20V。

圖10―24正、負(fù)可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源（3）*LM196／396LM196/396大電流可調(diào)穩(wěn)壓器可以在1.25～15V輸出電壓范圍內(nèi)提供大于10A的輸出電流，芯片的耗散功率可達(dá)70W。LM196的引腳和典型應(yīng)用電路如圖10―25所示。輸出電壓為圖10―25LM196引腳和典型應(yīng)用電路(a)LM196引腳;(b)LM196典型應(yīng)用電路電阻R1和R2需選用溫度系數(shù)小的電阻如金屬膜電阻，誤差小于1%。C3用于改善紋波抑制比和噪聲(也可以不用該電容)。如果采用C3，C2必須選用1μF以上的電容，并靠近穩(wěn)壓器輸出端連接。C3和C2均應(yīng)為鉭電容。當(dāng)電源的濾波電容距離穩(wěn)壓器較遠(yuǎn)時(shí)才采用C1，并且要用較粗的引線盡量靠近穩(wěn)壓器輸入端連接。1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端1.三端固定式集成穩(wěn)壓器應(yīng)用實(shí)例（1）W7800系列穩(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！10.2.4三端集成穩(wěn)壓電路的應(yīng)用C1、C2:頻率補(bǔ)償1端:公共端2端:輸入端3端:輸出端（2）W7900系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1FCo1μF-10V-5VU1=220VUC1=1.2U2=9.6Vu2u1C1300μF+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1F3.實(shí)際應(yīng)用接線圖Uo=5VU2=8V（1）輸出正、負(fù)電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路2.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器應(yīng)用舉例adj2adj1輸入電壓分別為±25V，VREF=V31（或V21）=1.2V，輸出電壓可調(diào)范圍為±（1.2~20V）1132（2）并聯(lián)擴(kuò)流的穩(wěn)壓電路集成運(yùn)放741是用來(lái)平衡兩穩(wěn)壓器的輸出電流。輸入電壓為25V，輸出電流為IO=IO1+IO2=3A，輸出電壓可調(diào)范圍為（1.2~22V）10.3*串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電路

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，因此在負(fù)載電流過(guò)大時(shí)，調(diào)整管的集電極損耗（PC=VCEIO）相當(dāng)大，電源效率（=PO/PI=VOIO/VIIO）較低，一般為40%~60%，有時(shí)還要配備龐大的散熱裝置。為克服上述缺點(diǎn)，可采用串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電路。串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電路優(yōu)點(diǎn)：電路中的串聯(lián)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，即調(diào)整管主要工作在飽和導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)。由于管子飽和導(dǎo)通時(shí)管壓降VCES和截止時(shí)管子的電路ICEO都很小，管耗主要發(fā)生在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電源效率可提高到80%~90%，所以其體積小，重量輕。

缺點(diǎn)：輸出電壓中所含紋波較大，對(duì)電子設(shè)備的干擾較大，而且電路比較復(fù)雜，對(duì)元器件要求較高。

應(yīng)用：已成為宇航、計(jì)算機(jī)、通信和功率較大的電子設(shè)備中電源的主流，應(yīng)用日趨廣泛。1.串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路原理圖基準(zhǔn)電壓三角波電壓發(fā)生器ACTVREFvFvAvT比較放大器比較器vBVILRL+-vO（-）DC+R1R2vFiOiL（+）vE控制電路開關(guān)管取樣LC濾波開關(guān)型穩(wěn)壓電路和串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路相比，電路增加了LC濾波電路及產(chǎn)生固定頻率的三角波電壓（vT）發(fā)生器和比較器C組成的控制電路。VI是整流濾波電路的輸出電壓，vB是比較器的輸出電壓，利用vB控制調(diào)整管T，將VI變成斷續(xù)的矩形波電壓vE（vD）。當(dāng)vA>vD時(shí),vB為高電平,T飽和導(dǎo)通,輸入電壓VI經(jīng)T加到二極管D的兩端,電壓vE等于VI(忽略管T的飽和壓降),此時(shí)二極管D承受反向電壓而截止,負(fù)載中有電流iO流過(guò),電感L儲(chǔ)存能量,同時(shí)向電容器C充電.輸出電壓vO略有增加.當(dāng)vA<vD時(shí),vB為低電平,T由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?濾波電感產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)(極性如圖所標(biāo)),使二極管D導(dǎo)通,于是電感中儲(chǔ)存的能量通過(guò)D向負(fù)載RL釋放,使負(fù)載RL中繼續(xù)有電流流過(guò),因而常稱二極管D為續(xù)流二極管。此時(shí)電壓vE等于-vD(二極管正向壓降).由此可見,雖然調(diào)整管處于開關(guān)工作狀態(tài),但由于二極管D的續(xù)流作用和L、C的濾波作用，輸出電壓是比較平穩(wěn)的。波形如下圖所示：vA，vT，vBvAvTvBtvEtVI-VDtILtVO0000vOiLtontoff圖中ton是調(diào)整管T的導(dǎo)通時(shí)間，toff是調(diào)整管T的截止時(shí)間，T=ton+toff是開關(guān)轉(zhuǎn)換周期。在忽略濾波電感L的直流壓降的情況下，輸出電壓的平均值為：其中稱為脈沖波形的占空比?？梢?，對(duì)于一定的VI值，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比即可調(diào)節(jié)輸出電壓VO。故稱脈寬調(diào)制（PWM）式開關(guān)穩(wěn)壓電源。為了提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，開關(guān)調(diào)整管應(yīng)選取飽和壓降VCES及穿透電流ICEO均小的功率BJT，而且為減小管耗，通常要求開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間開關(guān)轉(zhuǎn)換頻率開關(guān)調(diào)整管一般選用fT≥10fK的高頻功率BJT；續(xù)流二極管D的選擇也要考慮導(dǎo)通、截止和轉(zhuǎn)換三部分的損耗，所以選用正向壓降小，反向電流小及存儲(chǔ)時(shí)間短的開關(guān)二極管，一般選用肖特基二極管。輸出端的濾波電容使用高頻電解電容。開關(guān)頻率fK的選擇對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器的性能影響也很大。fK越高，需要使用的L、C值越小。這樣系統(tǒng)的尺寸和重量將會(huì)減小，成本將隨之降低。另一方面，開關(guān)頻率的增加將會(huì)使開關(guān)調(diào)整管單位時(shí)間轉(zhuǎn)換的次數(shù)增加，使開關(guān)調(diào)整管的功耗增加，效率將會(huì)降低。目前，隨著開關(guān)BJT、電容、電感材料及工藝性能的改進(jìn)，fK可提高到15KHZ~500KHZ以上。10.4*直流變換型電源直流變換型電源也是一種開關(guān)型穩(wěn)壓電源，它主要包括直流變換器和整流、濾波及穩(wěn)壓電路等。直流變換器通常是指將一種直流電壓變換為各種不同直流電壓的電子設(shè)備。它的電路型式很多，有單管、推挽和橋式等變換器；按激勵(lì)方式不同又可分為自激式和他激式兩種。自激式的振蕩頻率及輸出電壓幅度受負(fù)載影響較大，適用于小功率電源；而大功率穩(wěn)壓電源多采用他激式。一、推挽式自激變換型穩(wěn)壓電路1基本原理：由推挽式變換器將直流電壓變成高頻方波，再經(jīng)過(guò)高頻變壓器Tr、橋式整流、電容濾波電路和穩(wěn)壓電路而得到穩(wěn)定的直流電壓。2.電路原理圖+u1-C3穩(wěn)壓電路+_Uo132C2C1（+）（+）（+）（+）（+）（+）（-）（-）（-）（-）（-）（-）uL+（+）（-）-N1N2NLT1T2Nb1Nb2IC1IC23.波形圖：vCE1t0ton1toff1iCE1t0vCE2t0vCE1t0Фt0+s-svLt0變換式直流穩(wěn)壓電源除自激式外還有他激式。BJT在其中工作在開關(guān)狀態(tài)，使它具有體積小、重量輕和效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用日益廣泛。此外，目前應(yīng)用較多的還有脈沖寬度調(diào)制（PWM）式、脈沖頻率調(diào)制（PFM）式及脈寬脈頻混合調(diào)制式等類型。變換型開關(guān)穩(wěn)壓器可以把不穩(wěn)定的直流高壓變換成穩(wěn)定的直流低壓；還可以把不穩(wěn)定的直流低壓變成穩(wěn)定的直流高壓或倒換極性等，這些都是線性穩(wěn)壓電源無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。4.總結(jié)例1電路如下圖所示，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為6V，輸入電壓VI=18V，C=1000F，R=RL=1k。(1)電路中穩(wěn)壓管接反或限流電阻R短路，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？（2）求變壓器副邊電壓有效值V2和輸出電壓Vo的值？（3）若穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻rz=20,求穩(wěn)壓電路的內(nèi)阻Ro及Vo/VI的值；（4）若電容器斷開，試畫出vI、vo及電阻R兩端的電壓vR的波形。u2u1DZ+_Uo3RRLCIRIZIo+VI_例2電路中集成穩(wěn)壓器7824的2，3端電壓V32=VREF=24V，