模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)_08直流穩(wěn)壓電源

1、第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-211第第8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-212本章基本要求本章基本要求 掌握掌握直流穩(wěn)壓電源的電路組成和工作原直流穩(wěn)壓電源的電路組成和工作原理理(包括單相半波整流、濾波、串聯(lián)反饋包括單相半波整流、濾波、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路式穩(wěn)壓電路)； 熟悉熟悉集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用；集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用； 了解了解開關(guān)式直流穩(wěn)壓電路及其工作原理開關(guān)式直流穩(wěn)壓電路及其工作原理等。等。 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2

2、022-2-2138.1 概述概述穩(wěn)定電源的分類穩(wěn)穩(wěn)定定電電源源交流穩(wěn)交流穩(wěn)定電源定電源直流穩(wěn)直流穩(wěn)定電源定電源交流穩(wěn)壓電源交流穩(wěn)壓電源化學(xué)穩(wěn)壓源化學(xué)穩(wěn)壓源直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)流電源直流穩(wěn)流電源交流穩(wěn)流電源交流穩(wěn)流電源線性穩(wěn)壓源線性穩(wěn)壓源開關(guān)型穩(wěn)壓源開關(guān)型穩(wěn)壓源直流電源簡介第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2148.2 直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理直流穩(wěn)壓電源的電路組成及工作原理8.2.1 直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成 整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路電源變壓器市網(wǎng)電壓LR圖8-1 直流穩(wěn)壓電源組成框圖0t1u0t2u0t3ut04

3、ut0oU12V市電市電220V第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2159.2.2 單相整流電路單相整流電路9.2.2.1 單相半波整流電路單相半波整流電路 電源變壓器電源變壓器負(fù)載負(fù)載整流二極管整流二極管第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-216單相電源變壓器單相電源變壓器+-U1N1N2+-U2ZLnNNUUk112129.2.2.1 單相半波整流電路單相半波整流電路第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2170tTr圖8-2 單相半波整流電路LRouo

4、i(a) 半波整流電路1u2u0oo iut23ou(b) 輸出電壓和電流的波形oi假設(shè)變壓器二次側(cè)的電壓為假設(shè)變壓器二次側(cè)的電壓為 tUtUusin2sin22m2當(dāng)二極管的當(dāng)二極管的陽極電位高于陰極電陽極電位高于陰極電位時(shí)才導(dǎo)通位時(shí)才導(dǎo)通。 由二極管的由二極管的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦苑治龅那疤醓. 理想的變壓器理想的變壓器b. 理想的二極管理想的二極管D如果將二極管反接，輸出電壓有何變化？如果將二極管反接，輸出電壓有何變化？第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-218 負(fù)載上得到的負(fù)載上得到的是單向脈動(dòng)是單向脈動(dòng)電壓電壓，其大小仍然在不斷，其大小仍

5、然在不斷變化，其變化，其平均值為平均值為 22220o45. 02)(sin221UUttdUU (8-1) 流過流過負(fù)載電阻負(fù)載電阻LR電流的平均值電流的平均值為為 L2Loo45. 0RURUI(8-2) 單向半波整流電路中，二極管截止時(shí)所承受的單向半波整流電路中，二極管截止時(shí)所承受的最高反向電最高反向電壓壓就是就是 22mRM2UUU(8-3) 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2198.2.2.2 單相橋式整流電路單相橋式整流電路 1單相橋式整流電路單相橋式整流電路 1) 電路組成電路組成常用的單相橋式整流電路如圖常用的單相橋式整流電路如

6、圖8-3a 所示。所示。 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2110橋式整流硅堆橋式整流硅堆：將四個(gè)二極管按橋式整流電路的方式將四個(gè)二極管按橋式整流電路的方式連接好封裝在一起，只留四個(gè)引腳。市面上有售的連接好封裝在一起，只留四個(gè)引腳。市面上有售的如如QL62A，其額定電流為，其額定電流為2A，最大反向電壓為，最大反向電壓為25V1000V。Tr圖9-3(a) 單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+橋式整流電路還有其它多種畫法橋式整流電路還有其它多種畫法第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-

7、2-21112) 工作原理工作原理分析的前提性能理想性能理想的二極管的二極管D1D4(a)(b) 理想變壓器理想變壓器Tr單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+u2t022Uu2 正半周時(shí)正半周時(shí)第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2112電壓電壓u2為為正半周時(shí)正半周時(shí)D1、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通， D2、D4截止截止二極管二極管D1、D3電流電流二極管二極管D1、D3承受承受的反向電壓的反向電壓u2t022Ut0iD1iD3,L2/2RUt0uD1uD3,22U詳細(xì)分析詳細(xì)分析第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬

8、電子技術(shù) 2022-2-2113u2負(fù)半周時(shí)負(fù)半周時(shí)D2,4iTr單相橋式整流電路圖1DLRou2D3D4D1u2uoi+D1,3iD1,3i+u2t022U第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2114二極管二極管D D2 2、D D4 4電流電流二極管二極管D D2 2、D D4 4承受承受的反向電壓的反向電壓電壓電壓u u2 2為負(fù)半周時(shí)為負(fù)半周時(shí)D D1 1、D D3 3截止，截止， D D2 2、D D4 4導(dǎo)通導(dǎo)通u2t022Ut0uD2uD4,22Ut0iD2iD4,L2/2RU第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬

9、電子技術(shù) 2022-2-2115輸入電壓輸入電壓整流電路輸出電壓整流電路輸出電壓輸出電流輸出電流u2t022Uuot022UL2/2RUt0io輸出電流輸出電流的平均值的平均值如果考慮二極管非線性，輸出電壓有何變化？如果考慮二極管非線性，輸出電壓有何變化？第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21162橋式整流電路的性能指標(biāo)橋式整流電路的性能指標(biāo) （1）輸出電壓輸出電壓oU一個(gè)周期內(nèi)的平均值一個(gè)周期內(nèi)的平均值222020o9 . 022)(sin21)(21UUttdUtduUo直流電流為直流電流為 L2o9 . 0RUI （2）脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù)S

10、最低次諧波幅值與輸出電壓平均值之比定義為脈動(dòng)系數(shù)最低次諧波幅值與輸出電壓平均值之比定義為脈動(dòng)系數(shù)Soom1UUS （3）流過二極管的正向平均電流流過二極管的正向平均電流 DD2,4D1,3III21oIL245. 0RU= = )6cos3524cos1522cos321 (222otttUuuot0第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2117（4）二極管承受的最大反向電壓二極管承受的最大反向電壓RMU二極管在截止時(shí)管子承受的最大反向電壓 2RM2UU (9-8) （5）輸出電壓紋波因數(shù)）輸出電壓紋波因數(shù) oorUU2o2226o24o22oorU

11、UUUUUUor 輸出電壓中各次諧波電壓有效值的總和輸出電壓中各次諧波電壓有效值的總和Uo 輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值對(duì)于橋式整流電路對(duì)于橋式整流電路483. 01)(2o22o2o22oorUUUUUUU第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2118 濾波電路的作用是濾除整流電壓中的高頻分量。常濾波電路的作用是濾除整流電壓中的高頻分量。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波及用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波及有源濾波等。有源濾波等。 )6cos3524cos1522cos321 (222otttUu整流輸出盡管已經(jīng)成為直流電壓

12、，但脈動(dòng)太大，輸出中整流輸出盡管已經(jīng)成為直流電壓，但脈動(dòng)太大，輸出中的高頻分量較多。全波和橋式整流輸出電壓可表示為：的高頻分量較多。全波和橋式整流輸出電壓可表示為：8.3 濾波電路濾波電路第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21198.3.18.3.1電容濾波電容濾波 Tr1DLRouoI2D3D4D1u2uLC充電 濾波電路的作用是濾除整流電壓中的紋波。常用的濾波電濾波電路的作用是濾除整流電壓中的紋波。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波及有源濾波。路有電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波及有源濾波。 放電濾波電容濾波電容uot0第第8 8章章

13、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21208.3.18.3.1電容濾波電容濾波第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2121濾波原理濾波原理 (1) 當(dāng)當(dāng)C = 0 ， 外接外接RL時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)C = 0 (無濾波電容無濾波電容)時(shí)時(shí)輸入電壓輸入電壓輸出電壓波形輸出電壓波形234u2t022Uuo0234t22U輸出電壓輸出電壓2o9 . 0 UU輸出電壓平均值輸出電壓平均值第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2122(2) 當(dāng)當(dāng)C0、RL=時(shí)時(shí)Tr1Dou2D3D4D1u2u

14、充電LC很小 Lo1Cr輸出電壓波形輸出電壓波形輸入電壓輸入電壓234u2t022Uuo0234t22U電容器的電容器的充電時(shí)間常數(shù)充電時(shí)間常數(shù)為為m2oUU 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2123Tr1DLRouoI2D3D4D2u充電放電LC輸出電壓輸出電壓輸入電壓輸入電壓234u2t022U0234tuouC,22U二極管導(dǎo)通時(shí)電容器充電二極管導(dǎo)通時(shí)電容器充電，充電時(shí)間常數(shù)，充電時(shí)間常數(shù)很小 LLoLo1)/(CrCRruo =uc u2(3) 當(dāng)當(dāng)C0、RL 時(shí)時(shí)第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 20

15、22-2-2124當(dāng)當(dāng)C充電到最高點(diǎn)時(shí)充電到最高點(diǎn)時(shí)C將通過將通過RL開始放電開始放電。二極管二極管D1、D3將截止，將截止，輸入電壓輸入電壓234u2t022UC充電到最高點(diǎn)充電到最高點(diǎn)0234tuouc,22UC C開始放電開始放電第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2125輸出電壓波形輸出電壓波形C C充電充電C C放電放電D D截止截止D D導(dǎo)通導(dǎo)通0tou1t2t濾波器輸入電壓濾波器輸入電壓波形波形電流流通角電流流通角0tDi1t2t3toI4t電流波形電流波形第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-

16、2-212622O4 . 12=UUU2O0.9=UU2O1.2UU 2)53(=LdTCR2) 當(dāng)當(dāng) C開路開路 ，即無電容，即無電容濾波但有負(fù)載的情況濾波但有負(fù)載的情況3) 正常情況下正常情況下1) 當(dāng)當(dāng)R ，即負(fù)載開路情況下，即負(fù)載開路情況下1DLRouoI2D3D4D2uLC電容濾波小結(jié)電容濾波小結(jié)第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2127性能參數(shù)的工程估算性能參數(shù)的工程估算1) 電容濾波電路的外特性電容濾波電路的外特性 C=0C小小C大大0.9U2uoio022Ua. 當(dāng)當(dāng)io一定時(shí)，一定時(shí)，C越小，越小，Uo(AV)越小，紋波越大。越

17、小，紋波越大。b.當(dāng)當(dāng)C一定時(shí)，一定時(shí)，io越大越大, Uo(AV)越小。越小。)(ooifu 外特性特點(diǎn)外特性特點(diǎn)電容濾波電路適用于負(fù)載電流比較小或負(fù)載基本不變的場合。電容濾波電路適用于負(fù)載電流比較小或負(fù)載基本不變的場合。第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21282) 輸出直流電壓輸出直流電壓 2(AV)O)4 . 11 . 1 (UU一般取一般取 2O(AV)2.1UU 3) 輸出電流平均值輸出電流平均值 L2L(AV)OO(AV)2 . 1RURUIDD2,4D1,3III21oAVI= 若若LCR2)5(3T第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直

18、流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21294) 整流二極管的平均電流整流二極管的平均電流 (b) 二極管導(dǎo)通時(shí)，有沖擊電流；二極管導(dǎo)通時(shí)，有沖擊電流；其特點(diǎn)：其特點(diǎn)：(a) 比無濾波電容時(shí)的平均電流大；比無濾波電容時(shí)的平均電流大；二極管的平均電流二極管的平均電流放電時(shí)間常數(shù)越大，放電時(shí)間常數(shù)越大，越小，沖擊電流越大。越小，沖擊電流越大。(c) 沖擊電流與二極管的導(dǎo)通角沖擊電流與二極管的導(dǎo)通角( )有關(guān)。有關(guān)。oF)32(II (8-11) 5) 整流二極管的最高反向電壓整流二極管的最高反向電壓 2RM2UU第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2

19、022-2-2130【例8-1 ，例，例8-2】鏈接 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2131電容器的作用 電容器在電路中的用途不同名稱也不同，如旁路電容器在電路中的用途不同名稱也不同，如旁路電容、耦合電容、濾波電容、諧振電容、去耦電電容、耦合電容、濾波電容、諧振電容、去耦電容等，但其原理都一樣容等，但其原理都一樣。 旁路旁路(bypass)電容電容 耦合電容耦合電容(如第3章中的RC耦合電路) 濾波電容濾波電容 諧振電容諧振電容 電源去耦去耦(decoupling)電容電容 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)

20、2022-2-2132在實(shí)際制作直流穩(wěn)定電源或電子電路時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：在實(shí)際制作直流穩(wěn)定電源或電子電路時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：電源電路中對(duì)地濾波電容，多用容量較大的電解電容器。電源電路中對(duì)地濾波電容，多用容量較大的電解電容器。應(yīng)考慮各種電容器的自諧振頻率應(yīng)考慮各種電容器的自諧振頻率 (FSR)值，所以需要在大值，所以需要在大容量濾波電容器兩端并聯(lián)小容量的電容器，以便為高頻容量濾波電容器兩端并聯(lián)小容量的電容器，以便為高頻諧波電壓提供了一個(gè)對(duì)地通路。諧波電壓提供了一個(gè)對(duì)地通路。電源濾波中電容對(duì)地腳要盡可能靠近地，半導(dǎo)體器件電源濾波中電容對(duì)地腳要盡可能靠近地，半導(dǎo)體器件(尤尤其是集成電路其是集成電路

21、)電源引線端的去耦濾波電容器，應(yīng)盡量靠電源引線端的去耦濾波電容器，應(yīng)盡量靠近器件的電源引腳端。近器件的電源引腳端。電源濾波電容并非越大越好，應(yīng)按實(shí)際需要選用。一般大電源濾波電容并非越大越好，應(yīng)按實(shí)際需要選用。一般大電容濾除低頻波電容濾除低頻波,小電容濾除高頻波。為使整流濾波電路小電容濾除高頻波。為使整流濾波電路能達(dá)到最高性價(jià)比，應(yīng)選用能與負(fù)載電阻匹配的電容值，能達(dá)到最高性價(jià)比，應(yīng)選用能與負(fù)載電阻匹配的電容值，這樣，既能使電路的輸出電壓達(dá)到要求，又不提高對(duì)其這樣，既能使電路的輸出電壓達(dá)到要求，又不提高對(duì)其他元器件的性能要求，使電路達(dá)到最佳的性價(jià)比。他元器件的性能要求，使電路達(dá)到最佳的性價(jià)比。 第

22、第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21338.3.2 電感濾波電路電感濾波電路 忽略電感器忽略電感器L的電阻時(shí)，負(fù)載上輸出的平均電的電阻時(shí)，負(fù)載上輸出的平均電壓和純電阻壓和純電阻(不加電感不加電感)負(fù)載相同，即負(fù)載相同，即 oU2U= 0.9 (8-12) 1DLRou圖8-7 橋式整流電感濾波電路2D3D4D2uTr1uL第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21348.3.3 復(fù)式濾波器復(fù)式濾波器 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2135常用整流濾波電

23、路常用整流濾波電路第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21368.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路8.4.1 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路 oimaxomaxZoZ)32()35 . 1 (UUIIUU【例例8-3】鏈接鏈接 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2137穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RDZRLIUoUZU 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoI 在負(fù)載變化不大的場合，穩(wěn)壓管常用來做穩(wěn)壓電源，由于在負(fù)載變化不大的場合，穩(wěn)壓管常用來做穩(wěn)壓電源，由于負(fù)載和穩(wěn)壓管并聯(lián)，又稱為并聯(lián)穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管在實(shí)際工作負(fù)載和穩(wěn)壓管并聯(lián)

24、，又稱為并聯(lián)穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管在實(shí)際工作時(shí)要和電阻相配合使用，其電路如圖時(shí)要和電阻相配合使用，其電路如圖2-18所示所示選擇穩(wěn)壓管一般取選擇穩(wěn)壓管一般取UZUo IZM(1.5 3) Iom UI = (23) Uo 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2138RDZRLIUoUZU圖2-18 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoILZZminZILZZMZIRUIUURRUIUUZMLZZIminIRURUUIZ可得電阻可得電阻R的取值范圍為的取值范圍為 當(dāng)負(fù)載電阻當(dāng)負(fù)載電阻RL和輸入電壓和輸入電壓UI一定時(shí)，電阻一定時(shí)，電阻R的選擇是根據(jù)穩(wěn)壓的選擇是根據(jù)穩(wěn)壓

25、管的電流不超過正常工作范圍來選的。穩(wěn)壓管的電流是在管的電流不超過正常工作范圍來選的。穩(wěn)壓管的電流是在IZmin IZ IZM之間，之間，第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2139RDZRLIUoUZU圖2-18 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RIZIoIUIUo（UZ）IZ IRUR Uo 穩(wěn)壓原理如下：穩(wěn)壓原理如下：當(dāng)負(fù)載不變，輸入電壓當(dāng)負(fù)載不變，輸入電壓UI波動(dòng)使得輸波動(dòng)使得輸出電壓出電壓Uo升高，其調(diào)節(jié)過程為：升高，其調(diào)節(jié)過程為：若輸入電壓若輸入電壓UI不變，負(fù)載發(fā)生變化，如不變，負(fù)載發(fā)生變化，如RL增大，其調(diào)節(jié)過程增大，其調(diào)節(jié)過程為：為：RLUo（UZ）

26、IZ IRUR Uo 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21408.4.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 8.4.2.1 穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo) uSrS（1）輸入調(diào)整率輸入調(diào)整率和穩(wěn)壓系數(shù)和穩(wěn)壓系數(shù) 輸入調(diào)整率是表征穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo)，是指在輸入調(diào)整率是表征穩(wěn)壓器穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo)，是指在負(fù)載和溫度不變的條件下，輸入電壓變化對(duì)輸出電壓的影響負(fù)載和溫度不變的條件下，輸入電壓變化對(duì)輸出電壓的影響 00iouoTIUUS(8-14) 工程常用工程常用穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)rS表示直流穩(wěn)壓電源的性能表示直流穩(wěn)壓電源的性

27、能 00iiooro/TIUUUUS(8-15) 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2141(2) 負(fù)載調(diào)整特性 負(fù)載調(diào)整特性負(fù)載調(diào)整特性IS定義為輸出電壓的相對(duì)變化量與輸出電流變化量的比。定義為輸出電壓的相對(duì)變化量與輸出電流變化量的比。 00oooITUIIUUS(8-16) (3) 輸出電阻 )( 00oooiTUIUR (8-17) (4) 溫度系數(shù) 00oToiIUTUSC /mVo (8-18) 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21428.4.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的組成與工作原理串

28、聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的組成與工作原理 iUoULRR（a）圖8-12 串聯(lián)穩(wěn)壓電路基本原理圖 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓是利用了電壓串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓是利用了電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓的基本原理，如圖負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓的基本原理，如圖8-12a所示。所示。 iUoULRcer（b）Bu調(diào)整管調(diào)整管第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21431電路組成電路組成圖8-13 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖+-AiUoULRTREFUFU1R2RRZDBuCEu調(diào)整環(huán)節(jié)調(diào)整環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)比較放大環(huán)節(jié)比較放大環(huán)節(jié)基準(zhǔn)環(huán)節(jié)基準(zhǔn)環(huán)節(jié)如圖如圖8-13所示是

29、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的組成框圖。所示是串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的組成框圖。第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21442穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 iUCEu L)(R或或 FU OU Bu OUiU圖8-13中： 是整流濾波電路的輸出電壓，是整流濾波電路的輸出電壓，T為調(diào)整管，為調(diào)整管，A為比較放大器，為比較放大器，UREF為基準(zhǔn)電壓，為基準(zhǔn)電壓，R1與與R2組成反饋網(wǎng)絡(luò)用來反映輸出電壓的變組成反饋網(wǎng)絡(luò)用來反映輸出電壓的變化化(取樣取樣)。這種穩(wěn)壓電路的主回路是工作于線性狀態(tài)的調(diào)整管。這種穩(wěn)壓電路的主回路是工作于線性狀態(tài)的調(diào)整管T與負(fù)載串聯(lián)，與負(fù)載串聯(lián)， 故稱為故

30、稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 ou212oFUFRRRUU第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21453輸出電壓輸出電壓uuuREFo1FAAUU在深度負(fù)反饋條件下 11uuFAREF21uREFo)1 (URRFUU(8-19) 【例例8-5】鏈接鏈接 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21464調(diào)整管參數(shù)選取原則調(diào)整管參數(shù)選取原則(1) ICMIomax(2) PCMo(max)CE(max)IU(3)CEO(BR)UCE(max)U第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬

31、電子技術(shù) 2022-2-21478.5 集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器8.5.1 三端固定式集成穩(wěn)壓器三端固定式集成穩(wěn)壓器 2. 2. 主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)1. 1. 電路主要組成部分電路主要組成部分(1) (1) 串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電路；串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電路；(2) (2) 高精度基準(zhǔn)電壓源；高精度基準(zhǔn)電壓源；(3) (3) 過流、過熱保護(hù)等電路。過流、過熱保護(hù)等電路。(2) (2) 外接元件少；外接元件少； (1) (1) 工作可靠；工作可靠；(3) (3) 使用方便。使用方便。第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2148TO-200 塑料封裝圖8-15

32、LM7800/LM7900引腳功能及封裝圖TO-3 金屬封裝LM7800INGNDOUTLM7800INGNDOUTLM7900 常用三端固定集成穩(wěn)壓器常用三端固定集成穩(wěn)壓器是是7800系列和系列和7900系列。系列。7800系列輸出正電壓，其輸出電壓系列輸出正電壓，其輸出電壓有有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、20V、24V等品種等品種。 該系列的輸出電流分該系列的輸出電流分5檔，檔，7800系列是系列是1.5A，78M00是是0.5A，78 L00和是和是0.1 A，78T00是是3A，78H00是是5A。 7900系列與系列與7800系列所不同的系列所不同的是輸出

33、電壓為負(fù)值。是輸出電壓為負(fù)值。 外形圖外形圖3. 3. 外形及特點(diǎn)外形及特點(diǎn)第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21494. 4. 分類分類按輸出電壓是否可調(diào)按輸出電壓是否可調(diào)固定式三端穩(wěn)壓器固定式三端穩(wěn)壓器可調(diào)式三端穩(wěn)壓器可調(diào)式三端穩(wěn)壓器1 輸入端輸入端3 輸出端輸出端2 公共端公共端78系列系列1 公共端公共端3 輸出端輸出端2 輸入端輸入端79系列系列第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2150圖816 LM7800系列集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路iUoUBUFU啟動(dòng)啟動(dòng)電路電路基準(zhǔn)基準(zhǔn)電源電源調(diào)整調(diào)整環(huán)節(jié)

34、環(huán)節(jié)比較比較放大放大過熱過熱保護(hù)保護(hù)限流限流保護(hù)保護(hù)減流減流保護(hù)保護(hù)采樣采樣環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)5. 5. 7878內(nèi)內(nèi)部部電電路路第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2151三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用C2防止自激振蕩防止自激振蕩C3減小高頻干擾減小高頻干擾C1 、C4減小輸出紋減小輸出紋波和低頻干擾波和低頻干擾第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2152擴(kuò)大輸出電流擴(kuò)大輸出電流UI+UOC1LM78+132C2R1TOI OICI式中式中1RBOIII 1BER1RUI OBII b bOCOIII 圖中圖中A6 .

35、01R IA4 . 0B IA4C IA5O I若若b b =10， R1=0.5 , |UBE|=0.3V, 。則則A1OI第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2153雙路輸出電源第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21548.5.2 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器 )1 (1wREFoRRUU(8-20) 其中 UREF=1.25V 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2155【例例8-6】鏈接鏈接 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模

36、擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2156使用集成穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題使用集成穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問題 (1)選擇合適的集成穩(wěn)壓器類型選擇合適的集成穩(wěn)壓器類型 (2) 選擇集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)選擇集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù) (3) 配置合適的外圍條件配置合適的外圍條件 1) 選擇合適的濾波電容選擇合適的濾波電容 2) 防止產(chǎn)生自激防止產(chǎn)生自激 3)防止穩(wěn)壓器損壞防止穩(wěn)壓器損壞 4) 優(yōu)化優(yōu)化PCB布局工藝布局工藝 5) 采取必要的散熱措施采取必要的散熱措施 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21578.5.3 基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源 常用基準(zhǔn)

37、電壓器件主要有：常用基準(zhǔn)電壓器件主要有：LM385-1.2 (1.2V精密基準(zhǔn)電壓精密基準(zhǔn)電壓源源)，LM385-2.5 (2.5V精密基準(zhǔn)電壓源精密基準(zhǔn)電壓源)，LM336-2.5 (2.5V精密精密基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源)，MC1403(2.5V基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源)， LM431ACZ、TL431 (精密可調(diào)精密可調(diào)2.5V36V基準(zhǔn)穩(wěn)壓源基準(zhǔn)穩(wěn)壓源)，LM399H (6.9999V精精密基準(zhǔn)電壓源密基準(zhǔn)電壓源)，LM336-5.0 (5.0V精密基準(zhǔn)電壓源精密基準(zhǔn)電壓源)等。等。 1. TL431基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源 TL431是一個(gè)性能優(yōu)良是一個(gè)性能優(yōu)良的基準(zhǔn)電壓集成電路。該器的基準(zhǔn)電

38、壓集成電路。該器件主要應(yīng)用于穩(wěn)壓、儀器儀件主要應(yīng)用于穩(wěn)壓、儀器儀表、可調(diào)電源和開關(guān)電源中，表、可調(diào)電源和開關(guān)電源中，是穩(wěn)壓二極管的良好替代品。是穩(wěn)壓二極管的良好替代品。 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21588.6 開關(guān)式穩(wěn)壓電源開關(guān)式穩(wěn)壓電源 傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電特性優(yōu)良，電路結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電特性優(yōu)良，電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但調(diào)整管串接在負(fù)載回路里是它的簡單、工作可靠，但調(diào)整管串接在負(fù)載回路里是它的根本弱點(diǎn)，存在著效率低（只有根本弱點(diǎn)，存在著效率低（只有40%60%）、體積）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等

39、缺點(diǎn)，大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)，有時(shí)還要配備龐大的散熱裝置。為了提高效率，人們有時(shí)還要配備龐大的散熱裝置。為了提高效率，人們研制出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá)（研制出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá)（80%95%），且穩(wěn)壓范圍寬，此外還具有穩(wěn)壓精度高、不），且穩(wěn)壓范圍寬，此外還具有穩(wěn)壓精度高、不使用電源變壓器等優(yōu)點(diǎn)，因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源已廣泛使用電源變壓器等優(yōu)點(diǎn)，因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源已廣泛用于各種儀器設(shè)備、計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)、空間技術(shù)以用于各種儀器設(shè)備、計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)、空間技術(shù)以及電視接收機(jī)等家用電器產(chǎn)品中。及電視接收機(jī)等家用電器產(chǎn)品中。 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓

40、電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2159線性穩(wěn)壓電路的主要特點(diǎn)線性穩(wěn)壓電路的主要特點(diǎn)(1) 電壓穩(wěn)定度高；電壓穩(wěn)定度高；(2) 紋波電壓??；紋波電壓?。?3) 響應(yīng)速度快；響應(yīng)速度快；(4) 電路簡單；電路簡單；(5) 調(diào)整管的功耗大；調(diào)整管的功耗大；(6) 功率變換效率低。功率變換效率低。第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21608.6.1 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)及分類開關(guān)式穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)及分類 8.6.1.1 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)開關(guān)式穩(wěn)壓電源的特點(diǎn) （1）允許電網(wǎng)電壓變化范圍寬。）允許電網(wǎng)電壓變化范圍寬。 （2）功耗低，效率高。

41、開關(guān)電源效率約為）功耗低，效率高。開關(guān)電源效率約為8095。 (3) 開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量要比同功率的串聯(lián)式穩(wěn)壓電開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量要比同功率的串聯(lián)式穩(wěn)壓電 源小且輕。源小且輕。 （4）可靠性高。）可靠性高。 （5）容易實(shí)現(xiàn)多路電壓輸出和遙控。）容易實(shí)現(xiàn)多路電壓輸出和遙控。 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21618.6.1.2 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的分類開關(guān)式穩(wěn)壓電源的分類 按負(fù)載與儲(chǔ)能電感的連接方式分，有串聯(lián)型與并按負(fù)載與儲(chǔ)能電感的連接方式分，有串聯(lián)型與并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源；聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源； 按不同的激勵(lì)方式分，有自激式與他激式開關(guān)穩(wěn)壓

42、電按不同的激勵(lì)方式分，有自激式與他激式開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路結(jié)構(gòu)可分為單管型、推挽型、半橋型和全橋型。源；按電路結(jié)構(gòu)可分為單管型、推挽型、半橋型和全橋型。 按控制方式分為脈沖寬度調(diào)制按控制方式分為脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation , PWM)、脈沖調(diào)頻式、脈沖調(diào)頻式(Pulse Frequency Modulation , PFM)和混和混合調(diào)制式合調(diào)制式(PWM與與PFM)三種。三種。 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21628.6.2 開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理8.6.2.1 開關(guān)穩(wěn)壓中

43、換能電路的基本原理開關(guān)穩(wěn)壓中換能電路的基本原理Uo+TuLUIIo+C1+T+iLC2 +iCuEDRLeonToffT開關(guān)管開關(guān)管續(xù)流二極管續(xù)流二極管儲(chǔ)能電感儲(chǔ)能電感濾波電容濾波電容第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2163iUTDL2CLRoU 開關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)的的等效電路LiTonuiUTD2CLRoUL開關(guān)管T截止時(shí)的的等效電路LiToffu控制脈沖的特點(diǎn)：控制脈沖的特點(diǎn)： 來自反饋控制電路來自反饋控制電路,周期周期T恒定。恒定。Ui為為高電平高電平(Ton期間期間)時(shí)，時(shí)，T T飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，IEUu D截止，截止，C C2 2充電

44、、充電、L L儲(chǔ)能；儲(chǔ)能；Ui為為低電平低電平(Toff期間期間)時(shí)，時(shí)，T截止，截止， D導(dǎo)通，導(dǎo)通，C2、L放能。放能。第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2164直流平均電壓直流平均電壓 ionioqUTTUU (8- 21) q稱為脈沖波形的占空比，即一個(gè)周期持續(xù)脈沖時(shí)間稱為脈沖波形的占空比，即一個(gè)周期持續(xù)脈沖時(shí)間ton與周期與周期T之比值。之比值。 (8-22) TTTTTqonoffonon 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21658.6.2.2 串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電路的基本原理串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電

45、路的基本原理Uo+TuLUIIo+C1+T+iLC2 +iCuEDRLeonToffT開關(guān)管開關(guān)管續(xù)流二極管續(xù)流二極管控制脈沖控制脈沖儲(chǔ)能電感儲(chǔ)能電感濾波電容濾波電容第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2166第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2167工作波形 toffttt圖圖8-31 圖圖9-22中中uE(uD)、iL、uo的波形的波形 Imin tonImaxiL0UoIOuo -UD00uE (uD)電感電流電感電流iL輸出電壓輸出電壓uo射極電壓射極電壓uE第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-2168串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源方框圖串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源方框圖脈寬調(diào)制器脈寬調(diào)制器采樣電路采樣電路UO+TUI+LCDRLR第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-2-21698.6.2.3 并聯(lián)型開關(guān)電源的工作原理并聯(lián)型開關(guān)電源的工作原理 第第8 8章章 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022