第一節(jié)穩(wěn)壓電源

1、第四節(jié)、穩(wěn)壓電源一：穩(wěn)壓電源的作用直流穩(wěn)壓電源的作用就是，將電壓幅度不夠穩(wěn)定的220伏高壓交流電；轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠^低的、在一定范圍內(nèi)可以任意調(diào)整的、電壓幅度很穩(wěn)定的直流電壓。二：穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)方框圖如圖所示:1、變壓部分，由變壓器將220伏50赫茲高壓交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪航涣麟?，并?高壓和低壓隔離開(kāi)來(lái)，以保證使用方面的安全。2、整流部分，由整流二極管將低壓交流電轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蛎}沖電壓。3、濾波部分，利用大容量電容器儲(chǔ)存電荷的功能，將單向脈沖電壓的劇烈變 化幅度大大減小。4、穩(wěn)壓控制部分，用電子線路將雖然經(jīng)過(guò)濾波、但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求的直 流電壓；轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽刂频?、幅度和穩(wěn)定的直流電壓。三：穩(wěn)壓電路工作原理

2、分析當(dāng)交流電壓正半周的時(shí)候，整流二極管正向?qū)?，輸出端得到一個(gè)正半周的 脈沖電壓。當(dāng)交流電壓負(fù)半周的時(shí)候，整流二極管反向截止，輸出端的電壓為 零。b、全波整流電路如圖E所示：當(dāng)變壓器輸出繞組 A的a端正半周的時(shí)候，整流二極管 A正向?qū)ā８鶕?jù)變壓器 同名端的性質(zhì)，此時(shí)繞組 B的b端為負(fù)半周，整流二極管 B反向截止。輸出端得到一 個(gè)正半周的脈沖電壓。當(dāng)變壓器輸出繞組 A的 a端負(fù)半周的時(shí)候，整流二極管 A反向截止。根據(jù)變壓器 同名端的性質(zhì)，此時(shí)繞組 B的b端為正半周，整流二極管 B正向?qū)?。輸出端同樣?到一個(gè)正半周的脈沖電壓。c、橋式整流電路如圖C所示：當(dāng)變壓器輸出繞組的 A端為正、B端為負(fù)的

3、時(shí)候，整流二極管 a和b正向?qū)?，c 和d反向截止。輸出端得到一個(gè)正半周的脈沖電壓。當(dāng)變壓器輸出繞組的 A端為負(fù)、B端為正的時(shí)候，整流二極管 c和d正向?qū)ǎ?a和b反向截止。輸出端同樣得到一個(gè)正半周的脈沖電壓。2、整流波形 整流波形如圖所示:1圖A為半波整流的輸出波形圖，每個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為1/50 秒。圖E為全波整流的輸出波形圖，每個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為1/100 秒。由此可見(jiàn)，全波整流和橋式整流電路的整流效率，比半波整流高出一倍。3,盤(pán)低值與脈沖芝間時(shí)間的間偏應(yīng)反比*3、濾波電路a、濾波電容的作用i.橋式莖流后的輸出滾形£逓滾后的輸出彼形7V當(dāng)整流后的單向脈沖電:壓上升的時(shí)讀，電客

4、兩端的電出被沖、豈荷耐跟瞪上升。4、半腑沖電壓從最大值開(kāi)始下降的時(shí)愼，電容用貯存的電荷向血載電咀釋放亀親, 從.而使負(fù)我電阻兩端的電壓下陣的謹(jǐn)率低于脈沖電壓下降速率.5、在龍載電沅一定的iff況下，電容的容量趣丈.儲(chǔ)存的電荷就越芳* 就合便負(fù)載電咀兩端電壓下降的速率越低.乩貢載電垃一定時(shí)，電容的容童越小，儲(chǔ)存的電簡(jiǎn)就越少 負(fù)義電JE下降的逵率就越高.7在範(fàn)壓下降遼率一宦的情況下，電壓下降到達(dá)的當(dāng)整流輸出端的單向脈沖電壓從零開(kāi)始上升的時(shí)候，濾波電容的電壓也因?yàn)?被充入電荷而隨之上升。當(dāng)單向脈沖電壓從最大值開(kāi)始下降的時(shí)候，濾波電容開(kāi) 始向電路釋放電荷。b、在電路消耗的電流確定、單向脈沖電壓的時(shí)間間

5、隔確定的情況下，濾波電 容的容量越大，電容的電壓下降的速率就越慢，電容的電壓下降到的最低點(diǎn)與電 壓最咼點(diǎn)的差值就越小，濾波效果就越好。c、在濾波電容的容量確定、單向脈沖電壓的時(shí)間間隔確定的情況下，電路消 耗的電流越大，電容的電壓下降的速率就越快，電容的電壓下降到的最低點(diǎn)與電 壓最咼點(diǎn)的差值就越大，濾波效果就越差。由此可見(jiàn)：濾波電容的濾波效果是可以根據(jù)電路的相關(guān)參數(shù)精確計(jì)算的。d、濾波電容的計(jì)算從原理上講，濾波電容的容量越大，濾波效果就越好。那么，是不是在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的時(shí)候，把濾波電容的容量用的越大越好呢? 不是！因?yàn)殡娙莸娜萘吭酱蟛粌H價(jià)格越貴，而且體積越大，這是一種無(wú)止境的； 也是無(wú)實(shí)際意義的

6、追求。所以，我們只需將濾波電容的容量設(shè)計(jì)為能夠滿足要求的最低容量就可以 了。這樣既可以滿足工作需要，又可以最大限度地降低成本和體積。4、穩(wěn)壓電路AB如圖A所示：當(dāng)二極管反向擊穿以后，擊穿電壓每發(fā)生很小的變化，擊穿電流 就會(huì)發(fā)生很大的變化。反過(guò)來(lái)就是說(shuō)：擊穿電流就會(huì)發(fā)生很大的變化，只會(huì)引起擊穿電壓每發(fā)生很 小的變化。如圖B所示：如果用一個(gè)限流電阻與穩(wěn)壓二極管串連起來(lái)，當(dāng)正向電壓為a的時(shí)候，穩(wěn)壓二極管UL端的電壓為A。當(dāng)正向電壓為b的時(shí)候，穩(wěn)壓二極管 UL端的電壓 為B。由此可見(jiàn)：UL端的正向電壓發(fā)生很大的變化，穩(wěn)壓二極管UL端的電壓只發(fā)生很小的變化。該電路能夠?qū)?yán)重波動(dòng)的直流電壓產(chǎn)生顯著的穩(wěn)壓作

7、用。b、分立元件穩(wěn)壓放大原理如圖所示:1, Ub=UW+U be=5.3V+0.7 V=6V Uq=12V 2、當(dāng) UO12V 時(shí)，Ub>6V, 十Ube>Q.7VbUc 下降3.當(dāng)Uo< 12V時(shí)，Ub<6V,+Ube<0.7VPUc 上升T 4.只有當(dāng)Uo=12V0ttUb=6V,Ube=0.7V,Uc才合維持不變根據(jù)電路的原理，三極管的發(fā)射極因?yàn)榻由弦粋€(gè)穩(wěn)壓二極管，因此具有一個(gè) 穩(wěn)定的工作電壓V。當(dāng)輸出電壓UL大于（R1+R2）/R2+0.6V的時(shí)候，三極管基極與發(fā)射極之間的電壓 就會(huì)大于0.6V （基極電流增大，根據(jù)輸入特性曲線），集電極電流就會(huì)應(yīng)積極電流

8、的增加而增加。集電極電阻上的電壓就會(huì)增加，集電極剩下的電壓就會(huì)下降， 復(fù)合管跟隨器的輸出電壓也會(huì)隨之下降。當(dāng)輸出端電壓ULT降到=（R1+R2）/R2+0.6V的時(shí)候就不再下降。當(dāng)輸出電壓UL小于（R1+R2）/R2+0.6V的時(shí)候，三極管基極與發(fā)射極之間的電壓 就會(huì)小于0.6V，集電極電流就會(huì)因基極電流的減小而減小到。集電極電阻上的電 壓就會(huì)減小，集電極剩下的電壓就會(huì)上升，復(fù)合管跟隨器輸出電壓也會(huì)隨之上升。當(dāng)輸出端電壓UL上升到=(R1+R2)/R2+0.6V的時(shí)候就不再上升。由此可見(jiàn)，穩(wěn)壓電路會(huì)將輸出端電壓自動(dòng)穩(wěn)定在UL=(R1+R2)/R2+0.6V的狀態(tài)。調(diào)整電阻R俐R2的比值，就可以

9、調(diào)整輸出電壓。c、運(yùn)算放大器穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)根據(jù)電路的原理k uw=sv2、當(dāng)Ud討2V時(shí)*Ik下降N 當(dāng) Uo< 12VBJ,Uc上升4. 只有當(dāng) Uo=12VEt(Ub=BV,運(yùn)算放大器的同相輸入端因?yàn)榻釉诜€(wěn)壓管的A點(diǎn)上而具有一個(gè)穩(wěn)定的電壓。Uc才會(huì)維持不變當(dāng)輸出端電壓UL大于Uw(R1+R2)/R2時(shí)候，運(yùn)算放大器的反相輸入端電壓會(huì)大 于同相輸入端電壓，運(yùn)算放大器的輸出端電壓會(huì)因此而下降。復(fù)合管跟隨器輸出 端的電壓也會(huì)隨之下降。當(dāng)輸出端電壓下降到等于UL大于Uw(R1+R2)/R2的時(shí)候,運(yùn)算放大器的反相輸入端電壓等于同相輸入端電壓，運(yùn)算放大器的輸出端和復(fù)合 管跟隨器的輸出端電壓

10、不再下降。當(dāng)輸出端電壓UL小于Uw(R1+R2)/R2的時(shí)候，運(yùn)算放大器的反相輸入端電壓會(huì) 小于同相輸入端電壓，運(yùn)算放大器的輸出端電壓會(huì)因此而上升。復(fù)合管跟隨器輸 出端的電壓也會(huì)隨之上升。當(dāng)輸出端電壓上升到等于的時(shí)候，運(yùn)算放大器的反相 輸入端電壓等于同相輸入端電壓，運(yùn)算放大器的輸出端和復(fù)合管跟隨器的輸出端 電壓不再上升。由此可見(jiàn)，穩(wěn)壓電路會(huì)自動(dòng)將輸出端電壓調(diào)整到Uw(R1+R2)/R2的狀態(tài)。由于運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)無(wú)窮大，所以，由運(yùn)算放大器組成的穩(wěn)壓電 源具有波紋最小的穩(wěn)定電壓。由此可見(jiàn)，調(diào)整電阻 R俐R2的比值，就可以調(diào)整輸出電壓。四、能夠從零起調(diào)的穩(wěn)壓電源五、過(guò)流保護(hù)方案 六、穩(wěn)流電源 七、穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、整體系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)的確定2、最大輸出電壓、電流的確定3、變壓器容量、次級(jí)繞組結(jié)構(gòu)和參數(shù)的確定4、濾波電容作用的定量分析5、復(fù)合管特性的定量分析6、輸出電壓串聯(lián)取樣回路參數(shù)的確定(1) 分立元件結(jié)構(gòu)(2) 運(yùn)放結(jié)構(gòu)(3)(4)設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源需要考慮的問(wèn)題1 、最大輸出電壓1、設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的第一步應(yīng)當(dāng)是設(shè)定最大輸出電壓Um2 、設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的第二步應(yīng)當(dāng)是設(shè)定最大輸出電流Im。3 、最大輸出電壓、最大輸出電流、電