1、2、熟悉串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,1、熟悉單相整流電路和電容濾波電路的工作原理,3、了解集成三端穩(wěn)壓器,第十章 直流電源,10.1 小功率整流濾波電路,10.2 穩(wěn)壓電路,10.0 引言,10.1.1 單相橋式整流電路,10.1.3 濾波電路,第十章 直流電源,10.1.2 倍壓整流電路,10.3 集成穩(wěn)壓電源,直流穩(wěn)壓電源的作用,將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流，為放大電路提供直流工作電源。,組成,變壓器：,整流：,濾波：,穩(wěn)壓：,降壓,濾除脈動(dòng),交流變脈動(dòng)直流,進(jìn)一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力,引言,整 流 電 路,濾 波 電 路,穩(wěn) 壓 電 路,10.1 整流與濾波電路,1.半波整

2、流電路,二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降， uo=u2,為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，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, uo=0,u2 0 時(shí):,u20時(shí):,一. 單相整流電路,單相半波整流電壓波形,輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io )：,Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL,二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：,二極管上的平均電流：,ID = IO,二.全波整流電路,原理：,變壓器副邊中心抽頭， 感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓u2,當(dāng)u2正半周時(shí)， D1導(dǎo)通， D2截止。,當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)， D2導(dǎo)通， D1截止。,單相全波整流電壓波形,

3、+,忽略二極管正向壓降,輸出電壓平均值（Uo）,輸出電流平均值（Io )：,Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL,二極管上的平均電流及承受的最高反向電壓：,二極管上的平均電流：,二極管承受的最高反向電壓：,三. 橋式整流電路,組成：由四個(gè)二極管組成橋路,10.1 小功率整流濾波電路,u2正半周時(shí)電流通路,D1 、D4導(dǎo)通， D2、D3截止,10.1 小功率整流濾波電路,u2負(fù)半周時(shí)電流通路,D2、D3 導(dǎo)通， D1 、D4截止,10.1 小功率整流濾波電路,u20 時(shí),D1,D4導(dǎo)通 D2,D3截止 電流通路: a D1 RLD4b,u20 時(shí),D2,D3導(dǎo)通 D1,D4截止 電流通

4、路: b D2 RLD4a,單相橋式整流電路波形,10.1 小功率整流濾波電路,3. 紋波系數(shù),2. VL和IL,4. D平均整流電流,5. D最大反向電壓,10.1 小功率整流濾波電路,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,1、概述,10.1 小功率整流濾波電路,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（電抗元件的儲(chǔ)能作 用）, 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。,10.1 小功率整流濾波電路,以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。,橋式

5、整流電容濾波電路,2、原理,10.1 小功率整流濾波電路,1） RL未接入,充電結(jié)束,沒(méi)有電容時(shí)整流的輸出波形,10.1 小功率整流濾波電路,2） RL接入時(shí),整流輸出電壓 電容電壓時(shí)，,二極管截止，,電容經(jīng)負(fù)載放電,整流輸出電壓 電容電壓時(shí)，,二極管D1、D3導(dǎo)通，,電容被充電,10.1 小功率整流濾波電路,(2) 流過(guò)二極管瞬時(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,故一般選管時(shí)，取,3、電容濾波電路的特點(diǎn),(1) 輸出電壓 Uo與放電時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)。,RLC 愈大 電容器放電愈慢 紋波減小V o愈大,2. 電感濾波電路

6、,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。,電感濾波原理,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。,對(duì)直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上,3. RC 型濾波器,改善濾波特性的方法：采取多級(jí)濾波,RC 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,L-C 型濾波電路,10.1 小功率整流濾波電路,1、二倍壓整流電路,u2的正半周時(shí)：D1導(dǎo)通，D2截止，理想情況下，電容C1的電壓充到：,u2的負(fù)半周時(shí)：D2導(dǎo)通，D1截止，理想情況下，電容C2的電壓充到：,負(fù)載上的電壓：,10

7、.1.3 倍壓整流電路（了解）,10.1 小功率整流濾波電路,2、多倍壓整流電路,u2的第一個(gè)正半周：u2、C1、D1構(gòu)成回路，C1充電到：,u2的第一個(gè)負(fù)半周：u2、C2、D2 、C1構(gòu)成回路，C2充電到：,10.1 小功率整流濾波電路,u2的第二個(gè)正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2構(gòu)成回路， C1補(bǔ)充電荷，C3充電到：,u2的第二個(gè)負(fù)半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1構(gòu)成回路， C2補(bǔ)充電荷， C4充電到：,把電阻接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲得所需的多倍壓直流輸出。,負(fù)載上電壓是多少？,10.2 穩(wěn)壓電路,穩(wěn)壓管,穩(wěn)壓電路,開(kāi)關(guān)型,穩(wěn)壓電路,線性,穩(wěn)壓電路,常用穩(wěn)壓電路,(

8、小功率設(shè)備),以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。,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。,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。,1、概述,一. 穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo),輸出電壓變化量,穩(wěn)壓系數(shù),輸出電阻,溫度系數(shù),二. 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路,利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性。 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。,硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路,1. 穩(wěn)壓原理,(1) 當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓,根據(jù)電路圖可知,輸入電壓VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：

9、,VIVOVZIZIRVRVO,硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路,這里VO減小應(yīng)理解為，由于輸入電壓VI的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒(méi)有那么大而已。VO還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。,2.穩(wěn)壓電阻的計(jì)算,穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大， 穩(wěn)壓性能越好。,穩(wěn)壓電阻R 的作用,將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化， 從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)R也是限流電阻。,顯然R 的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的VR變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。,但R 的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓VI值，損耗就要加大。,穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動(dòng)態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻

10、R的阻值大小有關(guān)。,穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下,當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)IZ不應(yīng)小于IZmin，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即,(1),穩(wěn)壓二極管在使用時(shí) 一定要串入限流電阻，不 能使它的功耗超過(guò)規(guī)定值， 否則會(huì)造成損壞！,當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過(guò) 穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過(guò)IZmax，由 此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即,(2),串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖,串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成：P500 調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源,2.工作原理,1輸入電壓變化時(shí),VIVOVfVO1VCEVO,實(shí)質(zhì)：電壓負(fù)反饋,2負(fù)載

11、電流變化時(shí),ILVIVOVfVO1VCEVO,3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算,可見(jiàn)，調(diào)節(jié)R2可以改變輸出電壓。,根據(jù)“虛短”,VfVREF,10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器,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,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。,1. 分類,XX兩位數(shù)字為輸出電壓值,（1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）,2. 外形及引腳功能,W7800系列穩(wěn)壓器外形,W7900系列穩(wěn)壓器外形,塑料封裝,3. 性能特點(diǎn)（7800、7900系列）,輸出電流超過(guò) 1. 5 A（加散熱器） 不需要外接元件 內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù) 內(nèi)部有過(guò)流保護(hù) 調(diào)整

12、管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) 輸出電壓容差為 4%,輸出電壓額定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。,輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。,(1) 輸出為固定電壓的電路,輸入與輸出之間的電壓不得低于3V！,4. 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用,0.11F,1F,用來(lái)抵消輸入端接線 較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)， 防止產(chǎn)生自激振蕩。 即用以改善波形。,為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流 時(shí)，不致引起輸出電壓 有較大的波動(dòng)。即用來(lái) 改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。,(2)同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電路,UXX: 為W78XX固定輸出電壓 Uo= UXX + UZ,（3）提高輸出電壓的電路,IO= I2 + IC,（4

13、）提高輸出電流的電路,當(dāng) IO較小時(shí)，UR較小，T截止 ，IC=0。,當(dāng) IO IOM時(shí)，UR較大，T導(dǎo)通 ，IO=IOM + IC,R 可由功率管 T的UBE和穩(wěn)壓器的IOM確定, 即R UBE /IOM 。,IQ,R1,R2,（5）.輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路,I1,I2,本章小結(jié),1在電子系統(tǒng)中，一般都要有直流電源供電。獲得直流電源的最常用的方法是由交流電網(wǎng)轉(zhuǎn)換為直流電壓。這要通過(guò)整流，濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)直流電源的要求是：輸出電壓盡量不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)、輸出負(fù)載變化和溫度變化的影響，輸出電壓中脈動(dòng)和噪聲成分小，轉(zhuǎn)換效率高。 2利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢詷?gòu)成整流電路，將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電。在整流電路的輸出端接上各種濾波電路，可以大大減