《模擬電子技術(shù)》備課筆記 - 直流穩(wěn)壓電源

第章直穩(wěn)電第一節(jié)

單相整電路【教學(xué)目的】掌握半波、全波、單相橋式整流電路的工作原理；【教學(xué)重點(diǎn)】單相橋式整流電路的工作原理；【教學(xué)難點(diǎn)】全波整流電路的工作原理；【教學(xué)方法及手段】多媒體輔助教學(xué)；【課外作業(yè)10.5、10.6、10.7【學(xué)時分配2學(xué)時【自學(xué)內(nèi)容】【教學(xué)內(nèi)容】單相式整流電路；單相波整流電路；單相波整流電路相流路

引直流電源的方框圖

單橋整電?作原單相橋式整流電路

波形圖當(dāng)正半周時二極管、D3導(dǎo)通在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)負(fù)半周時二極管D2導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。?

參計(jì)

LLLLLLLL輸出電壓是單相脈動電壓。用它的平均值與直流電壓等效。2輸出平均電壓為2sin0.92流過負(fù)載的平均電流為IRLL流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓

IDRmax

I0.45VL2RLLV2最低次諧波的幅值與平均值的比值稱為脈動系數(shù)S

。4v2V(costcos415

)S

42

23?相橋整電的載性線

單半整電(a)電路圖波形圖輸出電壓在一個工頻周期內(nèi)只正半周導(dǎo)電在負(fù)載上得到的是半個正弦波負(fù)載上輸出平均壓為L

1

Vsin)2V流過負(fù)載和二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓

IDL

2V0.452V2

LoL2LoL2

單全整電(a)電圖(b)波形圖輸出平均電壓為

VV

td()0.90.9V流過負(fù)載的平均電流為I2RLL二極管所承受的最大反向電壓V2單相全波整流電路的脈動系數(shù)S單相橋式整流電路相同。S

V22V23單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高同樣的功率容量條件下體積可以小一些單相橋式流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。整流電路既有交流量，又有直流量，通常: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。波路電容濾電?波原若電路處于正半周二管D1導(dǎo)，變壓器次端電壓v2給電容器C充。此時C相于并聯(lián)在v2上所以輸出波形同v2是正弦形。當(dāng)2達(dá)90°時v2開始降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，

LRLR電容就以指數(shù)規(guī)律向負(fù)Ｒ放指放起始點(diǎn)的放電速率很大剛過90°時正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90°時二極管仍然導(dǎo)通。在超過90°后的某個點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快當(dāng)超過指數(shù)曲線起始放速率時極管關(guān)斷所以在t1到t2時刻極管導(dǎo)電Ｃ電，vC=vL按正規(guī)律變化；到t3時刻二極管關(guān)斷vC=vL按數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RC。?

電濾的算另一種是在RLC2的條件下，近似認(rèn)為L=O=1.22。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足C≥6~10。）VVLO2L整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負(fù)電流的化關(guān)系曲線如圖所示。純電阻和電容濾波電路的輸出特性

=LC,=dLV2

,=2=V2～5)2

電濾電利用儲能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì)電感Ｌ與整流電路的負(fù)載L相聯(lián)可起到濾波的作用。當(dāng)2正半時D1、D3導(dǎo)電，感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時，電感中的電流將經(jīng)由、D4提。因橋式電路的對稱性，和電感中電流的連續(xù)性，四個二極管、D3；D2的導(dǎo)通角都是180°。

IOrIoVVIIOrIoVVI第二節(jié)

直流穩(wěn)電路【教學(xué)目的】掌握各種穩(wěn)壓電路的工作原理及典型應(yīng)用；【教學(xué)重點(diǎn)】各種穩(wěn)壓電路的典型應(yīng)用；【教學(xué)難點(diǎn)】穩(wěn)壓電路的工作原理；【教學(xué)方法及手段】多媒體輔助教學(xué)；【課外作業(yè)】【學(xué)時分配2學(xué)時【自學(xué)內(nèi)容】開關(guān)型穩(wěn)壓電源；【教學(xué)內(nèi)容】穩(wěn)電路概述硅壓二極管穩(wěn)電路線串聯(lián)型穩(wěn)壓路4.三集成穩(wěn)壓器述

引輸電不定原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載電流的變化會在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，從而使輸入電壓發(fā)生變化。

O

=f(V,I)IO

穩(wěn)電的術(shù)標(biāo)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。和IO引的V用下式表示O

OI1)穩(wěn)壓系S

r

Sr

II

0有時穩(wěn)壓系數(shù)也用下式定義

=r

/VO/VII

=02)電壓調(diào)整率（般特指Δi/V時Sr）3)輸出電阻Ro

o

=OI

=OI=

100%

IIVip-pVIIIVip-pVI4）電流調(diào)整率S

=0

當(dāng)輸出電流從零變化到最大額定值時，輸出電壓的相對變化值。5）紋波抑制比S輸電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分?jǐn)?shù)。=rip（6輸出電壓的溫度系數(shù)Sop-p1S=V

=0

100%如果考慮溫度對輸出電壓的影,則輸出電壓是輸入電壓、負(fù)載電流和溫度的函數(shù)

O

=fIIO硅穩(wěn)二管壓路利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓。

輸電變時壓程=IR根據(jù)電路圖可知OIRI

I=I+IRL

Z輸入電壓VI的增，必然引起的增，即VZ增，從而使IZ增，IR增，使VR增，而使輸出電壓VO減小這一穩(wěn)壓過可概括如下：V→↑→↑→↑→I↑→→↓這里減小理解為，由于輸電壓VI的增，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒有那么大而已。還是增加一點(diǎn)的，這是一個有差調(diào)節(jié)系。

負(fù)電變時壓程負(fù)載電流IL的增加，必然引起IR的加，即VR增加，從而使VZ=VO減小IZ減小IZ的

減小必然使IR減小VR減小從而使輸出電壓VO加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：I→↑→↑→↓V↓）↓→↓V↓↑2.3線性串型壓路工原1)線性聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用圖說明。VO，VI增加時，R受制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了增加輸電壓的影響。若負(fù)載電流IL增R受制而減小，使減小，從而在一定程度上抵消了因增加使VI減，對輸出電壓減小的響。在實(shí)際電路中可電阻是一個三極管來替代的制基極電位從而就控制了三極管的管降CECE相當(dāng)R。要想輸出電壓穩(wěn)定，必按電壓負(fù)反饋電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個部分組2)線串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理(1)輸入壓變化，負(fù)載電流保不變輸入電壓VI的加，必然會使輸出電壓O所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號Vf與基準(zhǔn)源電壓比較，獲得誤差信號V。誤差信號經(jīng)放大后，用O1去控調(diào)整管的管壓降CE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響?！鶹↑→V↓(2)負(fù)電流變化，輸入電壓保持不變負(fù)載電流IL的加，必然會使輸入電壓I所減小，輸出電壓O必然所下降，經(jīng)過取樣電路

取出一部分信號f與基源電壓比，獲得的誤差信號使VO1增，從而使調(diào)整管的管壓降V下降，從而抵消因L加，使輸入電壓減小的影響。V↓↓→↓↑→V→↑(3)輸電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算根據(jù)圖可知≈調(diào)節(jié)2然可以改變輸出電壓。

V

V

RR'=+R"

)

穩(wěn)電的護(hù)節(jié)1)截流當(dāng)發(fā)生短路時，通過保護(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。限流是當(dāng)發(fā)生短路時，通過電路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，輸出電流得以限制。端成?/p>

概集成穩(wěn)壓器只有三個：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。電路符號

三端集成穩(wěn)壓器外形

線三集穩(wěn)器分(1)三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器國標(biāo)型號為CW78--/CW78M--/CW78L--(2)三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器國標(biāo)型號為CW79--/CW79M--/CW79L--(3)三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器國標(biāo)型號為CW117--/CW117M--/CW117L--CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--(4)三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器國標(biāo)型號為CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--(5)三端低壓差集成穩(wěn)壓器(6)大電流三端集成穩(wěn)壓器以上為品級；為業(yè)品級3---為民品級。軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-℃～150℃業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝作溫度范圍-25℃℃;民品級多為塑料封

OREFPOREFP裝，工作溫度范圍0℃～125℃

應(yīng)電可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是1.25V的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調(diào)節(jié)。RVI)1

利三集穩(wěn)器成流三端集成穩(wěn)壓器可做恒流源使,電路見圖(b)大電流恒流源(a)小電流恒流源關(guān)穩(wěn)電開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)90%以，造價低，體積小?，F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中開關(guān)型壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大于小信號放大電路時應(yīng)采用二級穩(wěn)壓措施。

工原由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。

tEDItEDI三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個方波B，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時必須給電感中電流提供一個泄放通路流二極管D即可到這個作用有利保護(hù)調(diào)整管。為了穩(wěn)定輸出電壓應(yīng)按電壓負(fù)饋方式引入反饋確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線設(shè)輸出電壓增加，O增，比較放大器的輸出f小，比較器方波輸出的增加，調(diào)整管導(dǎo)通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。根據(jù)電路圖的接線當(dāng)三角波的度小于比較放大器的輸出時比較器輸出高電平對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時間為ton反輸出為低電平對應(yīng)調(diào)整管的截止時間toff輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波存在的部分。為了穩(wěn)定輸出電壓應(yīng)按電壓負(fù)饋方式引入反饋確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線設(shè)輸出電壓增加，O增，比較放大器的輸出f小，比較器方波輸出的增加，調(diào)整管導(dǎo)通時間減小，輸出電壓下降起了穩(wěn)壓作用輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分方波而言相方波不存在的部分。各點(diǎn)波形見圖。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。忽略電感的直流電阻，輸出電壓O即為E的均分量。于是有：V=

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