1、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 直流穩(wěn)壓電源,10.0 引言,引言,直流穩(wěn)壓電源的作用,將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工作電源。,組成,各部分功能,變壓器：,整流：,濾波：,穩(wěn)壓：,end,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,10.1 小功率整流濾波電路,10.1.1 單相橋式整流電路,10.1.2 濾波電路,1. 工作原理,10.1.1 單相橋式整流電路,利用二極管的單向?qū)щ娦?1. 工作原理,10.1.1 單相橋式整流電路,利用二極管的單向?qū)щ娦?10.1.1 單相橋式整流電路,3. 紋波系數(shù),2.

2、 VL和IL,4. 平均整流電流,5. 最大反向電壓,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,10.1.2 濾波電路,電容濾波電路,10.1.2 濾波電路,電容濾波的特點(diǎn),A. 二極管的導(dǎo)電角 ，,流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大。,B. 負(fù)載直流平均電壓 VL 升高,d = RLC 越大， VL 越高,C. 直流電壓 VL 隨負(fù)載電流增加而減少,10.1.2 濾波電路,VL 隨負(fù)載電流的變化,重慶工學(xué)院,10.1.2 濾波電路,電感濾波電路,結(jié)束,10.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,10.2.1 穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo),10.2.2 串聯(lián)反饋

3、式穩(wěn)壓電路工作原理,10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器,10.2.4 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用,輸出電壓,10.2.1 穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo),輸出電壓變化量,輸入調(diào)整因數(shù),電壓調(diào)整率,穩(wěn)壓系數(shù),輸出電阻,溫度系數(shù),1. 結(jié)構(gòu),10.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,10.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,2. 工作原理,輸入電壓波動(dòng),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,(+),(+),(+),(+),（1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V220 V，求VI？說(shuō)明電路中T1、R1、DZ2的作用； （2）當(dāng)VZ16 V，VBE0.7 V，電位器RP箭頭在

4、中間位置，不接負(fù)載電阻RL時(shí)，試計(jì)算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和VCE3的值； （3）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。 （4）當(dāng)VO12 V、RL150，R2510時(shí)，計(jì)算調(diào)整管T3的功耗PC3。,例10.2.1,（1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V220 V，求VI？說(shuō)明電路中T1、R1、DZ2的作用；,例,解：,VI1.2V2,則 VI1.2V21.22024V,T1、R1和DZ2為啟動(dòng)電路,（2）當(dāng)VZ16 V，VBE0.7 V，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻RL時(shí)，試計(jì)算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和VCE3的值；,例,解：,VAVI 24 V,VEVO2VBE12 V1.4 V13.4V,

5、VCE3VAVO24 V12 V12 V,VCVDVZ16 V,12 V,VBVO,（3）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。,例,解：,VO,= 9V,= 18V,（4）當(dāng)VO12 V、RL150，R2510時(shí)，計(jì)算調(diào)整管T3的功耗PC3。,例,解：,所以 IC3ILIR3IR2 105mA,PC3VCE3IC3 （VA-VO）IC3 1.26W,10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器,1. 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 （正電壓 78 、負(fù)電壓 79 ）,10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器,1. 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 （正電壓 78 、負(fù)電壓 79 ）,（b）金屬封裝外形圖 （c）塑料封裝外形圖 （d）方框圖

6、,10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器,2. 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓LM317、負(fù)電壓LM337 ）,輸出電壓,10.2.4 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用,1. 固定式應(yīng)用舉例,10.2.4 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用,2. 可調(diào)式應(yīng)用舉例,結(jié)束,10.3 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源,為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研制了開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)90%以上，造價(jià)低，體積小。現(xiàn)在開(kāi)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(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大，用于小信號(hào)放大電路時(shí)，還應(yīng)采用第二級(jí)穩(wěn)壓措施。,10.3.1 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理,10.3.2 集成開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器,10.3.1 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓

7、電路的工作原理,開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖10.23的電路加以說(shuō)明。它由調(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。,圖10.23 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖,三角波發(fā)生器通過(guò)比較器產(chǎn)生一個(gè)方波vB，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時(shí)，必須給電感中的電流提供一個(gè)泄放通路。續(xù)流二極管D即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。,根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時(shí)，比較器輸出高電平，對(duì)應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為ton；反之輸出為低電平，對(duì)應(yīng)調(diào)整管的截止時(shí)間toff。,輸出波形中電位水平高于高電 平最小值的部分，對(duì)方波而言，相 當(dāng)方波存在的部分。

8、,輸出波形中電位水平低于低 電平最大值的部分，對(duì)方波而言， 相當(dāng)方波不存在的部分。,為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出Vf減小，比較器方波輸出的toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。,各點(diǎn)波形見(jiàn)圖10.24。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流iL為鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。,圖10.24 開(kāi)關(guān)電源波形圖,可以通過(guò)改變比較器輸出方波的寬度（占空比） 來(lái)控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制 (PWM)。,q稱為占空比 方波高電平的時(shí)間占整

9、個(gè)周期的百分比。,在輸入電壓一定時(shí)， 輸出電壓與占空比成正比。,忽略電感的直流電阻，輸出電壓VO即為vE的平均分量。于是有,1調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低， 電源效率大為提高； 2調(diào)整管在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出， 必須在輸出端加濾波器； 3可通過(guò)脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值； 4在許多場(chǎng)合可以省去電源變壓器； 5由于開(kāi)關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體 積可大大減小。,由以上分析可以得出如下結(jié)論：,10.3.2 集成開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器,典型的開(kāi)關(guān)電源控制器和開(kāi)關(guān)電源見(jiàn)下表,型號(hào) 電源范圍/V 最大輸出電流 /A 內(nèi)部參考源 /V 輸出級(jí)形式 TL494 740 0.2 5 推挽或

10、單端 SG3524 835 0.1 5 推挽 SG3525 835 0.5 5 推挽 LM2575 3.535 1 1.23 _,表中前三個(gè)是開(kāi)關(guān)電源控制器，后一個(gè)是單片開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓器。,實(shí)際上就是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制器， 經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場(chǎng)合。,集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，一般有兩大類型。一類是包括調(diào)整管在內(nèi)的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器;另一類稱為開(kāi)關(guān)電源控制器，它不包括調(diào)整管。,(1)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源概述,利用開(kāi)關(guān)電源控制器可以方便地構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源。 SG3524是一個(gè)典型的性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源控制器，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖如圖10.25所示。,(2)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源控制器SG3524,圖10.25 SG3524的

11、內(nèi)部方框圖,它的內(nèi)部包括誤差放大器、限流保護(hù)環(huán)節(jié)、比較器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環(huán)節(jié)。,SG3524構(gòu)成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖10.26所示。,圖10.26 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路,3524從11和14腳輸出在時(shí)間上互相錯(cuò)開(kāi)的兩路控制信號(hào)，其開(kāi)關(guān)頻率由6和7腳外接的RT和CT決定。1和2腳是內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入端，R1和R2構(gòu)成反饋回路。16腳是基準(zhǔn)源，由R3和R4給誤差運(yùn)算放大器提供一個(gè)與反饋信號(hào)比較的給定電壓。,SG3524電路控制過(guò)程的波形如圖10.27所示。,圖10.27 SG3524的波形圖,當(dāng)V1降低時(shí)， V2加寬， T1和T2的寬度變窄，導(dǎo)通時(shí)間減小。反之，當(dāng)V1增加時(shí)， T1和T2 的導(dǎo)通時(shí)間增加。,圖16.16 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路,設(shè)負(fù)載電流加大，VO下降，反饋電壓減小，誤差放大器的輸出V1增加， T1和T2的導(dǎo)通時(shí)間增加，輸出電壓VO增加。,(3) SG3524構(gòu)成的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源,現(xiàn)在來(lái)討論3524構(gòu)成的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理。,圖10.25 SG3524的內(nèi)部方框圖,反之，當(dāng)VO增加時(shí)，反饋電壓增加， V輸出減小， T1和T2的導(dǎo)通時(shí)間減小，輸出電壓VO 減小。,