直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2024/12/2直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。一.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直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動電壓合適的交流電壓濾波穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎單相三相二極管可控硅橋式倍壓整流半波全波本課主要介紹：單相半波整流，單相全波整流，單相橋式整流把交流電壓轉變?yōu)橹绷髅}動的電壓。整流電路分類：整流電路的任務：直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎二.單相整流電路1.單相半波整流電路二極管導通，忽略二極管正向壓降，

uo=u2u1u2aTbDRLuo為分析簡單起見，把二極管當作理想元件處理，即二極管的正向導通電阻為零，反向電阻為無窮大。二極管截止,uo=0+–io+–u2>0時:u2<0時:直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎單相半波整流電壓波形u1u2aTbDRLuouDu2uouD

t

2340直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io)：()ò=pwp2021tduUoo=()òpwp

021tdsinwt22U=p2245.02UU=u1u2aTbDRLuouDioIo=Uo/RL=0.45U2/RL

uo

20tUo=0.45U2直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbDRLuouDiouD

20tUDRM二極管上的平均電流：ID=IOUDRM=22U承受的最高反向電壓:直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.單相全波整流電路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理：+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應出兩個相等的電壓u2當u2正半周時，D1導通，D2截止。當u2負半周時，D2導通，D1截止。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎u1u2aTbD1RLuoD2u2io單相全波整流電壓波形u2uouD1

t

2340uD2+–+–0~：uD2=2u2+忽略二極管正向壓降直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo

20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22U=p229.02UU=2Io=Uo/RL=0.9U2/RL

Uo=0.9U2直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二極管上的平均電流：oDII21=uD

20tDRM22UU=2二極管承受的最高反向電壓：直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎3.單相橋式整流電路u1u2TD3D2D1D4RLuo組成：由四個二極管組成橋路RLD1D3D2D4u2uou2uo直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎+–u1u2TD3D2D1D4RLuou2正半周時電流通路D1、D4導通，D2、D3截止直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎-+u0u1u2TD3D2D1D4RLu2負半周時電流通路D2、D3導通，D1、D4截止直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎u2>0時D1,D4導通D2,D3截止電流通路:a

D1

RL

D4bu2<0時D2,D3導通D1,D4截止電流通路:b

D2

RL

D4a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直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎集成硅整流橋：u2uo+

–

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎4.整流電路的主要參數(shù)

負載電壓Uo的平均值為:()ò=πootduπU2021w負載上的(平均)電流:LoRUIo=(1)整流輸出電壓的平均值uo

20t直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎

S定義：整流輸出電壓的基波峰值Uo1M與Uo平均值之比。S越小越好。(2).脈動系數(shù)Ｓ用傅氏級數(shù)對全波整流的輸出uo

分解后可得:uo

20t基波基波峰值輸出電壓平均值直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎平均電流(ID)與反向峰值電壓(UDRM)是選擇整流管的主要依據(jù)。oDII21=例如：在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導通。因此，流過每只整流二極管的平均電流ID

是負載平均電流的一半。

二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：(3)二極管平均電流與反向峰值電壓（選購時：二極管額定電流

2ID)（選購時：最大反向電壓

2URM)直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎三.濾波電路濾波電路的結構特點:

電容與負載RL并聯(lián)，或電感與負載RL串聯(lián)。交流電壓脈動直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎1.電容濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進行分析，其電路如圖所示。(1)電容濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎RL未接入時(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設t1時刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結束沒有電容時的輸出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎RL接入（且RLC較大）時(忽略整流電路內(nèi)阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot無濾波電容時的波形加入濾波電容時的波形直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎uotu2上升，u2大于電容上的電壓uc，u2對電容充電，uo=uc

u2u2下降，u2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RL放電，uc按指數(shù)規(guī)律下降，時間常數(shù)

=RLC直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎u2tuot只有整流電路輸出電壓大于uc時，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u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎u2tuot電容充電時，電容電壓滯后于u2。RLC越小，輸出電壓越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且RLC較大）時

(考慮整流電路內(nèi)阻)直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎一般取)105(TCRτL-3=(T:電源電壓的周期)近似估算:Uo=(1.2~1.4)U2Io=Uo/RL(b)流過二極管瞬時電流很大RLC越大

Uo越高

負載電流的平均值越大;

整流管導電時間越短

iD的峰值電流越大(2)電容濾波電路的特點(a)輸出電壓平均值Uo與時間常數(shù)RLC有關RLC愈大

電容器放電愈慢

Uo(平均值)愈大(c)二極管承受的最高反向電壓直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.電感濾波電路電路結構:在橋式整流電路與負載間串入一電感L就構成了電感濾波電路。u2u1RLLuo適于大電流負載！直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎電感濾波原理對諧波分量:

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。Uo=0.9U2當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：u2u1RLLuo對直流分量:

XL=0相當于短路,電壓大部分降在RL上直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎3.RC–

型濾波器改善濾波特性的方法：采取多級濾波uoRu2u1C1C2uo1′RLRC–

型濾波器將RC–

型濾波器中的電阻換為電感，變?yōu)長C–

型濾波器直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎分析時的兩個要點：設①負載開路，②電路進入穩(wěn)態(tài)。u2負半周，u2加C1上電壓對C2充電：P→D2→C2→A，最終u2正半周C1充電：A→D1→C1→B，最終P附：倍壓整流電路直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎四.穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎穩(wěn)壓電源類型:以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關型穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路(小功率設備)電路最簡單，但是帶負載能力差，一般只提供基準電壓，不作為電源使用。效率較高，目前應用的也比較廣泛。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎1.穩(wěn)壓電路的主要性能指標(1)穩(wěn)壓系數(shù)S（越小越好）

穩(wěn)壓系數(shù)S反映電網(wǎng)電壓波動時對穩(wěn)壓電路的影響。定義為當負載固定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比。(2)輸出電阻Ro（越小越好）

輸出電阻用來反映穩(wěn)壓電路受負載變化的影響。定義為當輸入電壓固定時輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實際上就是電源戴維南等效電路的內(nèi)阻。質量指標直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(5)輸出電壓Uo及其調(diào)節(jié)范圍(4)額定輸出電流Io輸出電壓紋波因數(shù)(3)電壓紋波因數(shù)是直流穩(wěn)壓電源的重要品質指標之一。定義為輸出電壓交流成分有效值(紋波電壓)uo與輸出電壓平均值之比。性能指標(6)輸入電壓Ui及其變化范圍直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓穩(wěn)定電流IZ：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流最大耗散功率PZM：允許的最大功率，PZM=IZMUZ動態(tài)電阻rz：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，rz＝ΔU/ΔI(1).穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)伏安特性符號等效電路直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(2).穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(3).穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標（a）輸出電壓UO＝UZ（b）輸出電流IZmax－IZmin≤IZM－IZ（c）穩(wěn)壓系數(shù)（d）輸出電阻(4).特點:簡單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場合。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(5).穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設計（1）UI的選擇UI＝（2～3）UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇UZ＝UO

IZM－IZ>ILmax－ILmin（3）限流電阻的選擇保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。電網(wǎng)電壓最低且負載電流最大時，穩(wěn)壓管的電流最小。電網(wǎng)電壓最高且負載電流最小時，穩(wěn)壓管的電流最大。為減小Sr,取值矛盾!直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎討論：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設計依次選擇穩(wěn)壓管、UI、R、C、U2、二極管1.輸出電壓、負載電流→穩(wěn)壓管2.輸出電壓→UI3.輸出電壓、負載電流、穩(wěn)壓管電流、UI→R4.UI、R→濾波電路的等效負載電阻→C5.UI→U26.U2、R中電流→整流二極管已知輸出電壓為6V，負載電流為0～30mA。試求圖示電路的參數(shù)。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。穩(wěn)壓原理：電路引入電壓負反饋，穩(wěn)定輸出電壓。3、基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路

不管什么原因引起UO變化，都將通過UCE的調(diào)節(jié)使UO穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。

若要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應加深電路的負反饋，即提高放大電路的放大倍數(shù)。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎4.串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路(1)電路結構的一般形式串聯(lián)式穩(wěn)壓電路的組成：（1）基準電壓；（2）比較放大；（3）輸出電壓取樣電路；（4）調(diào)整元件UOT+_UI比較放大基準電壓Uo取樣URFUORL調(diào)整元件+–+–直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎

因調(diào)整管與負載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負反饋，故稱之為：

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。若因輸入電壓變化或負載變化而使UO加大,比較放大電路使UB1變小,從而使UO降低.UOT1+_UI比較放大基準電壓Uo取樣URFUORL調(diào)整元件+–+–UB1+UIUoRLR3比較放大直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎T1調(diào)整管R3、T2比較放大R1、RW、R2采樣電阻R、UZ基準電壓(2)一種實際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎穩(wěn)壓原理UoUB2UBE2=（UB2-UZ）UC2（UB1）Uo當UI增加或輸出電流減小使Uo升高時R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2UC2（UB1）直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(3)輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍因為：OU2BEZUU+22WRR+21WRRR++=()22221BEZWWOUURRRRRU++++=所以：2221ZWWURRRRR+++=忽略UBE2R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎例：UI=18V，UZ=4V，R1=R2=RW=4.7k，求輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2221ZWWOminURRRRRU+++=

4=6V4.74.7++=4.74.7+4.7221ZWOmaxURRRRU++=

4=12V4.74.7++=4.74.7直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(4)實際的穩(wěn)壓電源采取的改進措施1.比較放大級采用差動放大器或集成運放2.調(diào)整管采用復合三極管3.采用輔助電源(比較放大部分的電源)4.用恒流源負載代替集電極電阻以提高增益5.內(nèi)部加短路和過熱保護電路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2集成化集成穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎1.穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使UO增大2.輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍同相比例運算電路則UO↑→UN↑→UB↓→UO↓5、具有集成放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎集成運放的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路分析調(diào)整管取樣電阻調(diào)整管：是電路的核心，UCE隨UI和負載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大基準電壓基準電壓：是UO的參考電壓。取樣電阻：對UO的取樣，與基準電壓共同決定UO。比較放大：將UO的取樣電壓與基準電壓比較后放大，決定電路的穩(wěn)壓性能。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM根據(jù)極限參數(shù)ICM、U(BR)CEO、PCM選擇調(diào)整管！應考慮電網(wǎng)電壓的波動和負載電流的變化！直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎討論一：對于基本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論3.若電網(wǎng)電壓波動±10％，UI為28V，UO為10V～20V；晶體管的電流放大系數(shù)為50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成運放最大輸出電流為10mA，則最大負載電流約為多少？1.若UO為10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，則R3和UZ各為多少？2.若電網(wǎng)電壓波動±10％，UO為10V～20V，UCES＝3V，UI至少選取多少伏？0.9U2>UOmax+UCES

應取幾個極限值求出的負載電流最大值中最小的那個作為電源的性能指標——最大負載電流直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎討論二：關于實用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論1.標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端；2.電路由哪些部分組成？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？4.如何選取R’和R？限流型過流保護電路輸出電流取樣電阻直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎討論三：關于實用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論5.取樣電阻的取值應大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6.若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？7.根據(jù)圖中過流保護電路的原理組成一種限流型過流保護電路。其電流應大于調(diào)整管的穿透電流電路可能產(chǎn)生了自激振蕩直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎五.集成穩(wěn)壓電源特點：體積小,可靠性高,使用靈活,價格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類型：三端固定輸出、三端可調(diào)輸出直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎封裝CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號CW7800++213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝1.三端固定輸出集成穩(wěn)壓器直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎W7800系列——穩(wěn)定正電壓W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15VW7900系列——穩(wěn)定負電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎CW7800的內(nèi)部結構和基本應用電路內(nèi)部結構+UI

取樣電路調(diào)整電路保護電路基準電壓比較放大啟動電路+UO

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎基本應用電路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33

F0.1

F100

FRL防止輸入端短路時C3反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入長接線的電感效應，防止自激改善負載的瞬態(tài)響應，消除高頻噪聲CW7800的內(nèi)部結構和基本應用電路注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎集成穩(wěn)壓電源應用電路u2u1C1300μFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1

F1.參考應用電路直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.輸出正、負電壓的電路~24V~24V~220VW7815W79151323211000

F220

F0.33F0.33F0.1F+15V

15V++++1000

F0.1F220

F直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎3.恒流源電路12+UI=10V

W78053+UO

RRLIQIO0.1F0.33F10

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器A、典型產(chǎn)品型號命名CW117/217/317系列(正電源)CW137/237/337系列(負電源)工作溫度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基準電壓1.25V輸出電流L型—輸出電流100mAM型—輸出電流500mA直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎B、CW117內(nèi)部結構和基本應用電路內(nèi)部結構調(diào)整電路基準電路誤差放大啟動電路偏置電路保護電路IREFUIUOADJ123外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ

50

A直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎基本應用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1

F10

F33

FR1R2C4IOIQIIREF0.1

FV1V2UREF=1.25V使UREF很穩(wěn)定120IREF

50

A2.2kV1防止輸入端短路時C4反向放電損壞穩(wěn)壓器V2防止輸出端短路時C2通過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎R1=

UREF/

IQ=125

靜態(tài)電流IQ(約10mA)從輸出端流出，RL開路時流過R1R2=

02.2k

時，UO=

1.2524V直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎0

30V連續(xù)可調(diào)電路Uo

CW317123++UiC10.33

F10

FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V當R2=0時，UO=0V直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎第二部分開關式直流穩(wěn)壓電源

引言1.開關穩(wěn)壓電源的基本工作原理2.集成開關穩(wěn)壓器及其應用直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎引言線性穩(wěn)壓電路的缺點：調(diào)整管管耗大電源效率低(40%

60%)改進思路：使調(diào)整管截止(電流小)

飽和(管壓降小)降低調(diào)整管功耗直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎開關穩(wěn)壓電路的優(yōu)點：效率高(80%

90%)體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬開關穩(wěn)壓電路的缺點：電路復雜對電網(wǎng)要求不高對電子設備干擾較大輸出電壓含較大紋波直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎構成開關型穩(wěn)壓電源的基本思路:

將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波得到直流電壓↓控制調(diào)整管按一定頻率開關，得到矩形波↓濾波，得到直流電壓引入負反饋，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。AC→DC→AC→DC直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎開關電源基本電路框圖

交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎開關電源基本電路框圖

控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準電壓等電路構成?？刂齐娐酚脕碚{(diào)整高頻開關元件的開關時間比例，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關電源用集成電路。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎調(diào)寬式開關穩(wěn)壓電源的基本原理

開關式穩(wěn)壓電源按控制方式分為調(diào)寬式PWM和調(diào)頻式PFM兩種，在實際的應用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開發(fā)和使用的開關電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關穩(wěn)壓電源。

當Um與T不變時，直流平均電壓Uo將與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要我們設法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達到穩(wěn)定電壓的目的。

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎開關穩(wěn)壓電源的分類根據(jù)電源部分是否要與輸入電源隔離對于不隔離式開關電源，大體上有降壓（buck）、升壓（boost）、極性反轉（負輸出，降升壓buck-boost）、斬波（cuck）3種類型。對于隔離式開關電源，分正激、反激、半橋、全橋、推挽5種類型。

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎T截止，D導通，uE≈－UD；L釋放能量，C放電。T、D均工作在開關狀態(tài)。T飽和導通，D截止，uE≈UI；L儲能，C充電。uB＝UH時uB＝UL時1.電路組成及工作原理(一)、串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路（BUCK降壓型）一.非隔離式開關穩(wěn)壓電源原理直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.波形分析及輸出電壓平均值關鍵技術：大功率高頻管，高質量磁性材料穩(wěn)壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應減小占空比。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎3.穩(wěn)壓原理脈沖寬度調(diào)制式：PWM電路作用：

UO↑→Ton↓→δ↓→UO↓其它控制方式：PFM脈沖頻率調(diào)制式：UO↑→T↑（脈寬不變）→δ↓→UO↓混合調(diào)制式：UO↑→T↑Ton

↓→δ↓→UO↓在串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路中UO<UI，故為降壓型電路。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎調(diào)整管取樣電路開關調(diào)整管控制組成框圖濾波+UI

+Uo

RLV18A8C基準電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定的三角波誤差放大續(xù)流串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式(PWM)直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎+UI

V1LuEIO+Uo

RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎+UI

+Uo

RLV18A8C基準電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO穩(wěn)壓原理UIUOuFuA占空比

UOD=50%當uF=UREF，uA=0，UO

為預定標稱值直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎(二)、并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路（BOOST升壓型）T截止，L產(chǎn)生感生電動勢，D導通；UI與L所產(chǎn)生的感生電動勢相加對C充電。T飽和導通，L儲能，D截止，C對負載放電。uB＝UH時uB＝UL時

要研究調(diào)整管在飽和導通和截止狀態(tài)下電路的工作情況。1.工作原理直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2.輸出電壓只有L足夠大，才能升壓；只有C足夠大，輸出電壓交流分量才足夠小!在周期不變的情況下，uB占空比越大，輸出電壓平均值越高。＋－＋－直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路+UI

+Uo

RLV1R1R2LC+UREFuFuB控制電路V2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2+UI

+Uo

RLV1LC+uBV2iL高電平iO低電平uBtofftonT截止截止iL直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎二.隔離式開關穩(wěn)壓電源原理1.單端反激式開關電源

開關管VT1導通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止狀態(tài)，在初級繞組中儲存能量。開關管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容Ｃ濾波后向負載輸出。反激式是磁性元件T在前半周儲能，后半周期傳遞能量。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎

單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對固定的負載。單端反激式開關電源使用的開關管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍(電源電壓與反激電壓之和)，工作頻率在20－200kHz之間。一般220V整流后開關管要選用耐壓700V以上的功率管。1.單端反激式開關電源

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎2．單端正激式開關電源

開關管VT1截止時，電感Ｌ通過續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負載釋放能量。

正激式是在前半周期直接傳遞能量，后半周期泄放磁場。若磁場泄放不掉，則后面的周期中會因磁飽和而燒毀功率器。為滿足磁芯復位條件，即磁通建立和復位時間應相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。

電路中還設有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。

開關管VT1導通時，VD2也導通，這時電網(wǎng)向負載傳送能量，濾波電感Ｌ儲存能量；直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎3．自激式開關穩(wěn)壓電源

利用間歇振蕩電路組成的開關電源

當接入電源后在R1給開關管VT1提供啟動電流，使VT1開始導通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2中感應出使VT1基極為正，發(fā)射極為負的正反饋電壓，使VT1很快飽和。與此同時，感應電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū)，Ic開始減小，在L2中感應出使VT1基極為負、發(fā)射極為正的電壓，使VT1迅速截止，這時二極管VD1導通，高頻變壓器Ｔ初級繞組中的儲能釋放給負載。

在VT1截止時，L2中沒有感應電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復振蕩下去。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎3．自激式開關穩(wěn)壓電源

自激式開關電源中的開關管起著開關及振蕩的雙重作用，也省去了控制電路。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài)，具有輸入和輸出相互隔離的優(yōu)點。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎4．推挽式開關電源

屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側。電路使用兩個開關管VT1和VT2，兩個開關管在外激勵方波信號的控制下交替的導通與截止，在變壓器Ｔ次級統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

這種電路的優(yōu)點是兩個開關管容易驅動，主要缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500Ｗ范圍內(nèi)。

直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎單片脈寬調(diào)制式(外接開關功率管)CW1524三.集成開關穩(wěn)壓器及其應用類型單片集成開關穩(wěn)壓器

CW4960/4962一、CW1524/2524/3524(區(qū)別在于溫度范圍)參數(shù)：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、2只輸出功率管、過熱保護最大輸入電壓：40V最高工作頻率：100kHz每路輸出電流：100mA內(nèi)部基準電壓：5V(承受50mA電流)組成：直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎取樣電壓基準電壓輸出方波定時電容定時電阻關閉,控制脈寬接擴流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補償CW1524系列引腳排列直流穩(wěn)壓電源電子技術實踐基礎防止寄生振蕩外接復合管擴流產(chǎn)生振蕩12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k

3k

5k

5k

5k

2k

50k

180

68

0.1

UIUOR00.1

F0.02

F0.01

F500

F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取樣電阻(1

A)直流穩(wěn)