第1章功率電子線路1ppt課件

1、第第 1 章功率電子線路章功率電子線路1.1功率電子線路概述功率電子線路概述1.2功率放大器的電路組成和工作特性功率放大器的電路組成和工作特性1.3乙類推挽功率放大電路乙類推挽功率放大電路1.4功率合成技術(shù)功率合成技術(shù)1.5整流與穩(wěn)壓電路整流與穩(wěn)壓電路 第第 1 1 章章 功率電子線路功率電子線路1.1功率電子線路概述功率電子線路概述1.1.1功率放大器功率放大器1.1.2電源變換電路電源變換電路1.1.3功率器件功率器件1.1功率電子線路概述功率電子線路概述 作用：高效地實(shí)現(xiàn)能量變換和控制。作用：高效地實(shí)現(xiàn)能量變換和控制。 種類：種類： (1)(1)功率放大電路功率放大電路特點(diǎn)：放大特點(diǎn)：放

2、大用途：通訊、音像等電子設(shè)備。用途：通訊、音像等電子設(shè)備。 (2)電源變換電路電源變換電路特點(diǎn)：能量變換特點(diǎn)：能量變換用途：電源設(shè)備、電子系統(tǒng)、工業(yè)控制等。用途：電源設(shè)備、電子系統(tǒng)、工業(yè)控制等。1.1.1功率放大器功率放大器特點(diǎn)：工作在大信號(hào)狀態(tài)。特點(diǎn)：工作在大信號(hào)狀態(tài)。一、功率放大器的性能要求一、功率放大器的性能要求 平安。輸出功率大，管子在極限條件下運(yùn)用。平安。輸出功率大，管子在極限條件下運(yùn)用。 高效率。高效率。 C 集電極效率集電極效率(Collector Efficiency) C Co oo oD Do oC CPPPPP Po 輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率 ；PD 電源提供的功率；電源

3、提供的功率； PC 管耗管耗 (Power Dissipation)/集電極耗散功率；集電極耗散功率； Po 一定，一定，C 越高，越高，PD 越小越小 PC 小，小， 既可選既可選 PCM 小的管子，以降低費(fèi)用，也節(jié)省能源。小的管子，以降低費(fèi)用，也節(jié)省能源。 失真小。失真小。盡管功率增益也是重要的性能指標(biāo)，但安全、高效和盡管功率增益也是重要的性能指標(biāo)，但安全、高效和小失真更重要，前者可以通過(guò)增加前置級(jí)禰補(bǔ)。小失真更重要，前者可以通過(guò)增加前置級(jí)禰補(bǔ)。 二、功率管的運(yùn)用特點(diǎn)二、功率管的運(yùn)用特點(diǎn)1功率管的運(yùn)用狀態(tài)功率管的運(yùn)用狀態(tài)根據(jù)功率管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的不同，功率管運(yùn)用狀態(tài)可分為甲類、乙

4、類、甲乙類、丙類等多種。 甲類：功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通甲類：功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通 ，c = c = 。 乙類：功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，乙類：功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，c = c = /2 /2。 甲乙類：管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，甲乙類：管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， /2 c 。 丙類：功率管在小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，丙類：功率管在小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，c c /2/2。 功率管運(yùn)用狀態(tài)通常靠選擇靜態(tài)工作點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。功率管運(yùn)用狀態(tài)通?？窟x擇靜態(tài)工作點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)下列曲線說(shuō)出功率管的應(yīng)用狀態(tài)：根據(jù)下列曲線說(shuō)出功率管的應(yīng)用狀態(tài)：圖圖 111各種運(yùn)用狀態(tài)下的輸出電流波形各種運(yùn)用狀態(tài)

5、下的輸出電流波形2不同運(yùn)用狀態(tài)下的不同運(yùn)用狀態(tài)下的 C管子的運(yùn)用狀態(tài)不同，相應(yīng)的管子的運(yùn)用狀態(tài)不同，相應(yīng)的 Cmax 也不同。也不同。 CooCPPP 減小減小 PC 可提高可提高 C。 假設(shè)集電極瞬時(shí)電流和電壓分別為假設(shè)集電極瞬時(shí)電流和電壓分別為 iC 和和 vCE，那么，那么 PC 為為 20CECCd21tviP 討論：若減少討論：若減少 PC，則要減少，則要減少 iC vCE 方法 1：由甲類 甲乙類 乙類 丙類，即減小管子在信號(hào)周期內(nèi)的導(dǎo)通(增大 iC = 0)的時(shí)間。 方法方法 2：管子運(yùn)用于開(kāi)關(guān)狀態(tài)：管子運(yùn)用于開(kāi)關(guān)狀態(tài)(又稱丁類又稱丁類)，即一周期內(nèi)，即一周期內(nèi)半飽和半截止。半飽

6、和半截止。飽和時(shí)，飽和時(shí)，vCE VCE (sat) 很小很小 PC 很小；很小；截止時(shí)，截止時(shí)，iC 很小，很小，iC vCE 也很小也很小 PC 很小。很小。 總之：為提高 C，管應(yīng)用狀態(tài)可取乙類、丙類或丁類。但集電極電流波形失真嚴(yán)重，電路需采取特定措施(見(jiàn) 1.2 節(jié))。1.1.2電源變換電路電源變換電路按變換方式不同：按變換方式不同： (1)整流器(Rectifier)：交流電-直流電。運(yùn)用：電子設(shè)備供電。 (2)直流-直流變換器(DC-DC Converter)：直流電-直流電。運(yùn)用：開(kāi)關(guān)電源。 (3)逆變器(Inverter)：直流電-交流電。運(yùn)用：不間斷電源、變頻電源。 (4)

7、交流-交流變換器(AC-AC Converter)：交流電-交流電。運(yùn)用：變壓等。 1.1.3功率器件功率器件功率管的種類：功率管的種類：(1)雙極型功率晶體管雙極型功率晶體管(2)功率功率 MOS 管管(3)絕緣柵雙極型功率管絕緣柵雙極型功率管 功率管是功率放大電路的關(guān)鍵器件，為保證安全工作，需了解其極限參數(shù)及安全工作區(qū)。 以雙極型功率管為例，安全工作區(qū)受如下極限參數(shù)限制：以雙極型功率管為例，安全工作區(qū)受如下極限參數(shù)限制： 最大允許管耗最大允許管耗 PCM。與散熱條件密切相關(guān)。與散熱條件密切相關(guān)。 基極開(kāi)路集基極開(kāi)路集 - 射反向擊穿電壓射反向擊穿電壓 V(BR)CEO 。 集電極最大允許電

8、流集電極最大允許電流 ICM 。以上參數(shù)與功率管的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、封裝形式有關(guān)。以上參數(shù)與功率管的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)、封裝形式有關(guān)。一、功率管散熱和相應(yīng)的一、功率管散熱和相應(yīng)的 PCM 管耗管耗 PC 主要消耗在集電結(jié)上，使結(jié)溫升高。主要消耗在集電結(jié)上，使結(jié)溫升高。若集電極的散熱條件良好，集電結(jié)上的熱量很容易散若集電極的散熱條件良好，集電結(jié)上的熱量很容易散發(fā)到周圍空氣中去，則集電結(jié)就會(huì)在某一較低溫度上達(dá)到發(fā)到周圍空氣中去，則集電結(jié)就會(huì)在某一較低溫度上達(dá)到熱平衡，此時(shí)集電結(jié)上產(chǎn)生的熱量等于散發(fā)到空氣中的熱熱平衡，此時(shí)集電結(jié)上產(chǎn)生的熱量等于散發(fā)到空氣中的熱量。反之，散熱條件不好，集電結(jié)就會(huì)在更高的溫度

9、上達(dá)量。反之，散熱條件不好，集電結(jié)就會(huì)在更高的溫度上達(dá)到熱平衡，甚至產(chǎn)生熱崩而燒壞管子。到熱平衡，甚至產(chǎn)生熱崩而燒壞管子。 熱崩熱崩(Thermal Runaway)： 集電結(jié)結(jié)溫集電結(jié)結(jié)溫(Tj) iC PC Tj 如此反復(fù)，如此反復(fù)，直至直至 Tj TjM(集電結(jié)最高允許溫度集電結(jié)最高允許溫度)而導(dǎo)致管子被燒壞的而導(dǎo)致管子被燒壞的一種惡性循環(huán)現(xiàn)象。一種惡性循環(huán)現(xiàn)象。提高提高 PCM 的辦法：的辦法： 管子集電極直接固定在金屬底座上。管子集電極直接固定在金屬底座上。 金屬底座與管殼相連。金屬底座與管殼相連。 金屬底座還加裝金屬散熱器。金屬底座還加裝金屬散熱器。各種散熱片各種功率晶體管二、二次

10、擊穿二、二次擊穿除除 PCM、ICM 和和V(BR)CEO 滿足安全工作條件外，滿足安全工作條件外，要保證功率管安全工作，還要求不發(fā)生二次擊穿。要保證功率管安全工作，還要求不發(fā)生二次擊穿。 二次擊穿二次擊穿(Secondary Breakdown)：當(dāng)集當(dāng)集 - 射反向電壓超過(guò)射反向電壓超過(guò) V(BR)CEO 時(shí)，會(huì)引起擊穿，時(shí)，會(huì)引起擊穿，但只要外電路限制擊穿后的電流，管子就不會(huì)損壞，待集但只要外電路限制擊穿后的電流，管子就不會(huì)損壞，待集電極電壓小于電極電壓小于 V(BR)CEO 后，管子可恢復(fù)正常工作。后，管子可恢復(fù)正常工作。如果發(fā)生上述擊穿，電流不加限制，就會(huì)出現(xiàn)集電極如果發(fā)生上述擊穿，

11、電流不加限制，就會(huì)出現(xiàn)集電極電壓迅速減小，集電極電流迅速增大的現(xiàn)象，即為二次擊電壓迅速減小，集電極電流迅速增大的現(xiàn)象，即為二次擊穿。穿。 后果：過(guò)熱點(diǎn)的晶體熔化，集后果：過(guò)熱點(diǎn)的晶體熔化，集 - 射間形成低阻通道，射間形成低阻通道，引起引起vCE下降，下降，iC 劇增，損壞功率管，且不可逆。劇增，損壞功率管，且不可逆。 發(fā)生條件：它在高壓低電流時(shí)發(fā)生，相應(yīng)的功率稱為發(fā)生條件：它在高壓低電流時(shí)發(fā)生，相應(yīng)的功率稱為二次擊穿耐量二次擊穿耐量 PSB。圖圖 115圖計(jì)及二次擊穿時(shí)功率管的安全工作區(qū)圖計(jì)及二次擊穿時(shí)功率管的安全工作區(qū)第 1 章 功率電子線路1.2 功率放大器的電路組成功率放大器的電路組成

12、和工作特性和工作特性1.2.1從一個(gè)例子講起1.2.2甲類、乙類功率放大器的電路組成及其功率性能1.2.1從一個(gè)例子講起從一個(gè)例子講起圖 121圖解分析(a)圖 1-2-1 示為放大器的基本電路，現(xiàn)將其作為功率放大器來(lái)分析它的功率性能。由此揭示功率放大電路組成及其工作性能上的特點(diǎn)。 分析法 應(yīng) 用 等效電路法 小信號(hào) 圖解法 大信號(hào) 冪級(jí)數(shù)法 頻率變換 時(shí)變參量法 混頻電子線路分析方法功率放大器為大信號(hào)放大器，工程分析時(shí)，多采用特性曲線上作負(fù)載線的圖解分析法。 1Q 點(diǎn)的選擇為了使電路在管子不出現(xiàn)飽和與截止失真的條件下輸出功率最大，需把 Q 選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，即 圖 121圖解分析Vcc/

13、RLVCE(SAT)LCCLCCLCEQCCCQCCCE(SAT)CCCEQ22/22RVRVRVVIVVVVVCE(sat) 0 2集電極輸出電壓和電流(假設(shè) VCE(sat) 和 ICEO 為 0)圖 121圖解分析(b)tVVvVvtIIiIisinsincmCEQceCEQCEcmCQcCQC其中，CQLCEQLcmcmCCCEQcm,2IRVRVIVVV3PD (直流功率)、PL (負(fù)載功率) 、 PC (管耗)CQCCCCC20Dd21IVtiVP cmcmCQCEQL2C20L21d21IVIVtRiP cmcmCQCEQCCE20C21d21IVIVtivP PL 和 PC 均

14、由直流和交流兩部分合成。例如： PL 中：)(CCCEQDCQCEQVVPIV212，直流功率交流功率 4221DCQCEQcmcmoPIVIVP所以 %25Domax PP 4討論：(1) 電路組成上甲類功放 Cmax = 25%PD 中，輸出的信號(hào)功率 Po 僅占 1/4，PD/2 消耗在 RL 上。提高 Cmax 的辦法： 降低 Q 合理選擇管子的運(yùn)用狀態(tài)(乙類或甲乙類)減小管子的靜態(tài)損耗。 消除 RL 上的直流功率改進(jìn)管外電路，使之不消耗直流功率。(2) 工作特性上 VCC 一定且 Q 在負(fù)載線中點(diǎn)時(shí)，最大輸出信號(hào)的電壓和電流的振幅受到了限制。 欲提高輸出信號(hào)功率，需減小 RL，增大

15、Icm。 必須同時(shí)增大激勵(lì)電流。圖 122RL 變化對(duì)功率性能的影響圖 122RL 變化對(duì)功率性能的影響 RL 減小，負(fù)載線斜率改變，減小了集電極電壓振幅，使 Po 減??； ICQ 增大，使 PD 增大，C 降低。5結(jié)論(1)在電路組成上，必須采用避免管外電路無(wú)謂消耗直流功率的結(jié)構(gòu)。(2)在工作特性上，輸出負(fù)載、輸入激勵(lì)和靜態(tài)工作點(diǎn)相互牽制，要高效率輸出所需信號(hào)功率，三者必須有一個(gè)最佳配置。1.2.2甲類、乙類功率放大器的電路組成甲類、乙類功率放大器的電路組成及其功率性能及其功率性能一、甲類變壓器耦合功率放大器圖 123(a)原理電路1電路(1)輸入端 RB 偏置電阻；CB 旁路電容；Tr1

16、耦合變壓器。(2)輸出端Tr2 耦合變壓器，對(duì)交流，Tr2 起阻抗變換作用。2電路分析 (靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析、功率性能、管安全)(1)靜態(tài)分析 畫(huà)直流通路 畫(huà)直流負(fù)載線直流負(fù)載線方程： vCE = VCC直流負(fù)載線：EF圖 124甲類變壓器耦合功率放大器的圖解分析 求 Q 點(diǎn) iB = IBQ， iC = ICQ， vCE = VCEQ = VCC(2)動(dòng)態(tài)分析 畫(huà)交流通路 畫(huà)交流負(fù)載線交流負(fù)載線方程：過(guò) Q 點(diǎn)作交流負(fù)載線 MN，LR1斜率斜率LcceRiv212WWnRnR，LL 求動(dòng)態(tài)范圍(3)功率性能 當(dāng)輸入充分激勵(lì)，Q 處在負(fù)載線中點(diǎn)時(shí)，忽略非線性失真，且設(shè) VCE(sat) = 0

17、，ICEO = 0，則相應(yīng)的集電極電壓和電流分別為：，tIIi sincmCQC tVVv sincmCEQCE 其中：Vcm = VCEQ = VCCLCCLcmCQcm/RVRVII 比較：基本放大器電路， Vcm = VCC/2；變壓器耦合電路， Vcm = VCC，若呈現(xiàn)在集電極上的負(fù)載相等，則輸出信號(hào)功率增大 4 倍。功率參數(shù)計(jì)算：50%/2/2/2/2/2DocmaxDcmcmCQCCLDCDCQCEQcmcmoLCQCCD PPPIVIVPPPPIVIVPPIVP采用變壓器耦合，Cmax 將由 0.25 增大到 0.5，即 PD 的一半轉(zhuǎn)換為 Po。 假設(shè) Q 處于交流負(fù)載線的中

18、點(diǎn)，且充分激勵(lì)的條件下，增大 VCC，或減小 ，Po 均將增大，但最后受安全工作條件的限制。LR(4)管安全圖 124圖解分析如圖 1-2-4 所示，加在集電極上的最大電壓 vCEmax = VCC + vcm 2VCC，通過(guò)集電極的最大電流 iCmax = ICQ + Icm 2ICQ 。 當(dāng) Po = 0 時(shí)，PD 全部消耗在管子中，因而消耗在集電極上的最大功率 PCmax = PD 。 安全工作條件：CMDCmaxCMCQCMCQCmax(BR)CEOCC(BR)CEOCCCEmax2/22/2PPPIIIIiVVVVV 即即即即圖 115 此外，還需檢查動(dòng)態(tài)點(diǎn)是否落在二次擊穿限定的安全

19、區(qū)內(nèi)。二、乙類推挽功率放大器乙類工作時(shí)，為在負(fù)載上合成完整的正弦波，必須采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽(Push-Pull)電路。實(shí)現(xiàn)方案： 變壓器耦合推挽功放； 乙類互補(bǔ)推挽功放。1變壓器耦合功放 (1) 電路結(jié)構(gòu)Tr1：輸入變壓器，利用二次繞組的中心抽頭將 vi (t) 分成兩個(gè)幅值相等，極性相反的激勵(lì)電壓 vi1 = - vi2 ，分別加在兩管的基 - 射極之間，實(shí)現(xiàn)兩管輪流導(dǎo)通。 Tr2：輸出變壓器，隔斷 iC1 和 iC2 到負(fù)載的平均分量，并利用一次繞組的中心抽頭將 iC1 和 iC2 中的基波分量在 RL 中疊加，輸出正弦波。T1 和 T2：特性配對(duì)、相同導(dǎo)電類型的 NPN 功率管。圖

20、125(a)變壓器耦合(2) 工作原理vi1(t) 0 時(shí)， T1 導(dǎo)通(忽略射結(jié)壓降)； vi2(t) 0 時(shí)， T2 導(dǎo)通； vi1(t) 0 時(shí)，T1 管(NPN 型) 導(dǎo)通(忽略射結(jié)壓降)，T2 管 (PNP型)截止，iC1( iE1)為正弦波的正半周；vi(t) 0，T1 導(dǎo)通，負(fù)載線 AQ 過(guò) Q 點(diǎn)，斜率為 - 1/RL ；Vi 0，T2 導(dǎo)通，負(fù)載線 AQ 過(guò) Q 點(diǎn)，斜率為 - 1/RL 。(2) 性能分析(忽略失真) 一般性能分析在 0 t 時(shí)，iC2 = 0 iC1 = Icmsin t t 2 時(shí)，iC1 = 0 iC2 = Icmsin t集 - 射極間電壓：VCE1

21、 = VCC - Vcmsin t，VCE2 = - VCC -Vcmsin t經(jīng)過(guò) RL 的電流：tIiiiiisincmC2C1EE1L2相應(yīng)產(chǎn)生的電壓：tVvsincmLRL 上的輸出功率：PL = Po = VcmIcm/2 = I2cmRL/2 正負(fù)電源總的直流功率： PD = PD1 + PD2 = 2VCCIC0 = 2VCCIcm/為什么？PD = PD1 + PD2 = 2VCCIC0 = 2VCCIcm/即： IC0 = Icm/I2V2).cos(22)d(.sin(22)d(22)d(21cmCCCC0CCC20CCCCC20D tIVttIVtiVtiVPcmcm 若

22、充分激勵(lì)：與 RL 相匹配的輸入激勵(lì)(不出現(xiàn)飽和失真的最大激勵(lì))。 令 VCE(sat) = 0，ICEO = 0，那么 Vcm = VCC，Icm = VCC/RL相應(yīng) Po 和 PD 達(dá)到最大，即L2CCcmcmomax2 2RVIVP omaxL2CCL2CCcmCCDmax4)2(422PRVRVIVP 乙類功放的最大集電極效率%5 .784Cmax 比甲類功放高 若激勵(lì)不足 Vcm 減小，引入電源電壓利用系數(shù) 表示 Vcm的減小程度。 定義 = Vcm/VCComax2LCC22Lcm2o2121PRVRVP omaxL2CCLCCCCcmCCD4222PRVRVVIVP 4DoC

23、PP集電極管耗：omax2omax2oDC2C1)212()4(212/ )(PPPPPP 分析：當(dāng)輸入激勵(lì)由大減小，即 減小時(shí)，Po、PD、C 均單調(diào)減小，而 PC1 和 PC2 的變化非單調(diào)，時(shí)最大，其值為636. 02 omaxomax2max2Cmax1C2 . 02PPPP 636. 0202, 0)212()212()4(212/ )(C1omax2C2C1omax2omax2oDC2C1 PPPPPPPPPP如何求最大值?C1PPD, CCma(.785)C圖 127功放性能隨 變化的特性： 小時(shí)，PD 、Po 、 C 小； 接近 1 時(shí)，PD 、Po 、C 大。結(jié)論： PC 非

24、單調(diào)變化，兩頭小，中間大。 PD 隨 (鼓勵(lì))線性增大，與甲類(不變)不同。(3) 管安全由2L2CCo2 RVP 增大 VCC，減小 RL，且輸入充分激勵(lì)，輸出功率將增大，但最后受到下列安全工作條件的限制： (BR)CEOCCCEmax2VVv CMLCCcmCmaxIRVIi PC1max = PC2max = 0.2Pomax PCM1.3乙類推挽功率放大電路乙類推挽功率放大電路從原理電路到實(shí)用電路，還需解決如下等問(wèn)題：從原理電路到實(shí)用電路，還需解決如下等問(wèn)題： 交越失真交越失真 加偏置電路；加偏置電路； 雙電源雙電源 單電源供電；單電源供電； 互補(bǔ)管難配互補(bǔ)管難配 準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路；準(zhǔn)互

25、補(bǔ)推挽電路； 平安平安 過(guò)載保護(hù)；過(guò)載保護(hù)； 充分激勵(lì)充分激勵(lì) 輸入激勵(lì)電路。輸入激勵(lì)電路。一、交越失真和偏置電路一、交越失真和偏置電路1交越失真交越失真(Crossover Distortion) (1)(1)定義定義 在零偏置條件下，考慮到導(dǎo)通電壓的影響，輸出電壓在零偏置條件下，考慮到導(dǎo)通電壓的影響，輸出電壓波形在銜接處出現(xiàn)的失真，稱交越失真。波形在銜接處出現(xiàn)的失真，稱交越失真。圖圖 132圖解分析乙類推挽電路時(shí)，兩管的合成傳輸特性圖解分析乙類推挽電路時(shí)，兩管的合成傳輸特性(2) (2) 解決途徑解決途徑圖圖 133加偏置的互補(bǔ)推挽電路及其傳輸特性加偏置的互補(bǔ)推挽電路及其傳輸特性 輸入端兩

26、管適當(dāng)正偏，使其工作在甲乙類。輸入端兩管適當(dāng)正偏，使其工作在甲乙類。 由傳輸特性可見(jiàn)：只需 VBB 取值合適，上下兩路傳輸特性起始段的彎曲部分就可相互補(bǔ)償，合成傳輸特性趨近于直線，在輸入正弦電壓激勵(lì)下，得到不失真的輸出電壓。 (3)(3)常用電路常用電路 二極管偏置電路二極管偏置電路 VBE 倍增電路倍增電路 2二極管偏置電路二極管偏置電路 在集成電路中，偏置二極管通常由晶體管取代，如圖在集成電路中，偏置二極管通常由晶體管取代，如圖 1-3-4(b)所示?；蛘哂没パa(bǔ)管所示?；蛘哂没パa(bǔ)管 T3、T4 取代，如圖取代，如圖 1-3-4(c)所示。所示。圖圖 1-3-4二極管偏置電路二極管偏置電路問(wèn)

27、題：偏置電路是否影響輸入信號(hào)問(wèn)題：偏置電路是否影響輸入信號(hào) vi (t) 的傳輸。的傳輸。 解答：二極管正向交流電阻很小，可認(rèn)為交流短路。解答：二極管正向交流電阻很小，可認(rèn)為交流短路。 圖圖 1-3-4二極管偏置電路二極管偏置電路3VBE 倍增電倍增電路路圖圖 135VBE 倍增偏置電路倍增偏置電路)1 (21BE3BBRRVV(1)偏置電路偏置電路由由 T3、R1、R2 組成，且由電組成，且由電流源流源 IR 鼓勵(lì)，為互補(bǔ)功率管鼓勵(lì)，為互補(bǔ)功率管 T1、T2 提供偏置電壓提供偏置電壓 VBB。T3、R1 構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，反饋電路的電阻構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路，反饋電路的電阻很小，幾乎不

28、影響輸入信號(hào)的傳輸。很小，幾乎不影響輸入信號(hào)的傳輸。 )/ln()/ln(.)1(,333/3/333113R33SRTBESCTBEVVcVVccRccIIVVIIVVeIsIeIsIIIIIIIITBETBE)1 (21BE3BBRRVV證明：SRII,均為定值，因此3BEV也為定值)1(21BE3BB212BBBE3RRVVRRRVV 圖圖 135VBE 倍增偏置電路倍增偏置電路)1(21BE3BB212BBBE3RRVVRRRVV 式中，式中，VBE3 = VT ln(IE3 / IS) VT ln(IR / IS)上式表明：偏置電路提供的偏上式表明：偏置電路提供的偏置電壓置電壓 VB

29、B 是是 VBE3 的倍增值，的倍增值，且其值受且其值受 R1 和和 R2 控制，故稱為控制，故稱為 VBE 倍增電路。倍增電路。二、單電源供電的互補(bǔ)推挽電路二、單電源供電的互補(bǔ)推挽電路(OTL) (OTL) 圖圖 1361電路特點(diǎn)電路特點(diǎn) 單電源供電單電源供電 負(fù)載串接大容量隔直電容負(fù)載串接大容量隔直電容 CL。VCC 與兩管串接，若兩管與兩管串接，若兩管特性配對(duì)，那么特性配對(duì)，那么 VO = VCC/2，CL 等效為電壓等于等效為電壓等于 VCC/2 的直的直流電源。流電源。2工作原理工作原理 T1 管的直流供電電壓：管的直流供電電壓：VCC VO = VCC/2， T2 的的供電電壓：供

30、電電壓：0 VO = VCC/2。單電源供電電路等效為單電源供電電路等效為 VCC/2 和和 VCC/2 的雙電源的雙電源供電電路。供電電路。三、準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路三、準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路 1問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出互補(bǔ)要求兩功率管特性配對(duì)，難實(shí)現(xiàn)?；パa(bǔ)要求兩功率管特性配對(duì)，難實(shí)現(xiàn)。 2解決辦法解決辦法采用復(fù)合管取代互補(bǔ)管，構(gòu)成準(zhǔn)采用復(fù)合管取代互補(bǔ)管，構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路?；パa(bǔ)推挽電路。 3電路電路 圖圖 137準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路復(fù)合管復(fù)合管 T1、T2 等效為等效為 NPN 型管；型管；T3與與 T4 等效為等效為 PNP 型管。型管。 其中，其中，T1、T3 為小功率管，它們?yōu)樾」β使?，它們之間

31、是互補(bǔ)的，之間是互補(bǔ)的，T2、T4 為大功率管，為大功率管，它們是同型，便于特性配對(duì)，故稱為它們是同型，便于特性配對(duì)，故稱為準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路。準(zhǔn)互補(bǔ)推挽電路。 R1，R2(幾百歐姆幾百歐姆) 減小復(fù)合管的反向飽和電流。減小復(fù)合管的反向飽和電流。 四、保護(hù)電路四、保護(hù)電路1 1必要性必要性實(shí)際可能發(fā)生負(fù)載短路，電流迅速增大等異?，F(xiàn)象，實(shí)際可能發(fā)生負(fù)載短路，電流迅速增大等異常現(xiàn)象，造成功率管損壞。為了安全起見(jiàn)，應(yīng)有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱造成功率管損壞。為了安全起見(jiàn)，應(yīng)有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱保護(hù)。保護(hù)。2過(guò)流保護(hù)電路過(guò)流保護(hù)電路 (1)(1)電路電路圖圖 138限流保護(hù)電路限流保護(hù)電路T1T1、T2T2：保護(hù)管

32、；：保護(hù)管；R1R1、R2 R2 ：取樣電阻。取樣電阻。(2)(2)原理原理以保護(hù)管以保護(hù)管 T1 為例。為例。四、保護(hù)電路四、保護(hù)電路2過(guò)流保護(hù)電路過(guò)流保護(hù)電路 (2)(2)原理原理以保護(hù)管以保護(hù)管 T1 為例。為例。正常時(shí)，正常時(shí)，VR1 VR1 不足以使不足以使 T1 T1 導(dǎo)通，不起保護(hù)作用。導(dǎo)通，不起保護(hù)作用。異常時(shí)，異常時(shí)，VR1 使使 T1導(dǎo)通，分流導(dǎo)通，分流 i1，限制，限制 T3 管的輸管的輸出電流，起到了限流保護(hù)作用。出電流，起到了限流保護(hù)作用。T2 對(duì)對(duì) T4 的限流保護(hù)作用同上。的限流保護(hù)作用同上。 五、輸入激勵(lì)電路五、輸入激勵(lì)電路1必要性必要性 互補(bǔ)功放, 功率管為射

33、隨器，Av 1。若要求輸出最大信號(hào)功率，則要求激勵(lì)級(jí)提供振幅接近電源電壓的推動(dòng)電壓(單電源為 VCC /2 )。2電路電路 圖圖 139(a)未加自舉電容的電路未加自舉電容的電路(b)輸入激勵(lì)級(jí)圖解分析輸入激勵(lì)級(jí)圖解分析T3：輸入激勵(lì)級(jí)，：輸入激勵(lì)級(jí)， T3 的直流負(fù)載的直流負(fù)載 R(忽略忽略 T1 和和 T2基基極電流極電流)，直流負(fù)載，直流負(fù)載線為線為。圖圖 139(a)未加自舉電容的電路未加自舉電容的電路(b)輸入激勵(lì)級(jí)圖解分析輸入激勵(lì)級(jí)圖解分析3輸出振幅輸出振幅 交流負(fù)載交流負(fù)載 r R/ri R，則交流負(fù)載線如 曲線 所示，輸出信號(hào)電 壓 振 幅 可 接 近 VCC/2。4改進(jìn)電路改

34、進(jìn)電路 電流源構(gòu)成有源負(fù)載放大器，直流電阻小，交流電阻大。 采用自舉電路采用自舉電路 圖圖 139 (c)加自舉電容的電路加自舉電容的電路R1 ，R2 ， C2，取代，取代 R 。特點(diǎn)：交流電位由特點(diǎn)：交流電位由 O 經(jīng)經(jīng) C2 自舉自舉到到 C 點(diǎn)，即點(diǎn)，即 vC vO。 工作原理：工作原理：Av 1，故，故 vB vO vC，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò) R2 的交流電的交流電流流 i 0，因而從，因而從 B 點(diǎn)向虛線框點(diǎn)向虛線框看進(jìn)去的交流電阻看進(jìn)去的交流電阻(vB/i)很大，趨很大，趨于無(wú)窮，于無(wú)窮，T3 的交流負(fù)載電阻便近的交流負(fù)載電阻便近似等于似等于 T1(或或 T2)電路的輸入電阻。電路的輸入電阻

35、。第 1 章 功率電子線路1.4功率合成技術(shù)功率合成技術(shù) 1.4.1功率合成電路的作用 1.4.2傳輸線變壓器1.4.3用傳輸線變壓器構(gòu)成的魔 T 混合網(wǎng)絡(luò)1.4.1功率合成電路的作用功率合成電路的作用功率合成技術(shù)就是將多個(gè)功率放大器的輸出功率疊加起來(lái)，給負(fù)載提供足夠大的輸出功率。 A，B 兩端輸入等值同相功率，C 端負(fù)載 Rc獲得兩輸入功率的合成，而 D 端負(fù)載 Rd 上無(wú)功率輸出。 A、B 兩輸入端輸入等值反相功率，D 端負(fù)載Rd 獲得兩輸入功率的合成，而 C 端負(fù)載 Rc 上無(wú)功率輸出。 一、功率合成二、彼此隔離二、彼此隔離當(dāng) Rd 和 Rc 之間滿足特定關(guān)系時(shí)，A、B 兩輸入端彼此隔離

36、。 三、功率分配三、功率分配當(dāng) Ra = Rb 時(shí)，將功率放大器加在 D 端，功率放大器的輸出功率均等地分配給 Ra 和 Rb ，且它們之間是反相的，而 C 端無(wú)功率輸出。 將功率放大器加 C端，功率放大器的輸出功率均等地分配給 Ra 和 Rb，且它們之間是同相的，而 D 端無(wú)功率輸出。 一個(gè)理想的功率合成電路應(yīng)該具有以下特點(diǎn)： N 個(gè)同類型的功率放大器，它們的輸出振幅相等，通過(guò)功率合成器輸出給負(fù)載的功率應(yīng)等于各功率放大器輸出功率的和。 與功率合成器連接的各功率放大器彼此隔離，任何一個(gè)功率放大器發(fā)生故障時(shí)，不影響其他放大器的功率輸出。 實(shí)現(xiàn)功率合成的電路種類很多，一般都由無(wú)源元件組成，統(tǒng)稱為魔

37、 T 混合網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要功率合成電路具有寬帶特性，這種功率合成電路由傳輸線變壓器構(gòu)成。 1.4.2傳輸線變壓器傳輸線變壓器一、變壓器和傳輸線的工作頻帶一、變壓器和傳輸線的工作頻帶傳輸線：傳輸線就是連接信號(hào)源和負(fù)載的兩根導(dǎo)線，它的上限頻率與導(dǎo)線長(zhǎng)度 l 有關(guān)，l 越小，上限頻率 fH 越高。它的下限頻率為零。 傳輸線變壓器如圖 143 所示。圖 1-4-3傳輸線變壓器 設(shè)上限頻率 fH 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為 min ,取min10181 l可以認(rèn)為： v1 = v2 = v，i1 = i2 = i 二、傳輸線變壓器的工作原理二、傳輸線變壓器的工作原理傳輸線變壓器原理圖如圖 1 44(a)所

38、示。 將傳輸線繞于磁環(huán)上便構(gòu)成傳輸線變壓器。傳輸線可以是同軸電纜、雙絞線、或帶狀線，磁環(huán)一般是鎳鋅高磁導(dǎo)率的鐵氧體。 三、傳輸線變壓器功能三、傳輸線變壓器功能1對(duì)稱與不對(duì)稱變換對(duì)稱 不對(duì)稱變換，將對(duì)地對(duì)稱的雙端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)地不對(duì)稱的單端輸出信號(hào)，如圖 146(a)所示。圖 1-4-6對(duì)稱與不對(duì)稱變壓器(a) 對(duì)稱-不對(duì)稱(b) 不對(duì)稱-對(duì)稱2阻抗變換器傳輸線變壓器可以構(gòu)成阻抗變換器，由于結(jié)構(gòu)的限制，通常只能實(shí)現(xiàn)特定的阻抗比的變換。4 : 1 阻抗變換器如圖 147(a)所示，圖中阻抗關(guān)系為 ivivR22oL Li4242RivivR 實(shí)現(xiàn) 4 : 1 的阻抗變換。傳輸線變壓器的特性阻抗為

39、 Lc222RivivZ 1 : 4 阻抗變換器如圖 147(b)所示，圖中阻抗關(guān)系為 ivivR2oL Li41422RivivR 實(shí)現(xiàn) 1 : 4 的阻抗變換。傳輸線變壓器的特性阻抗為L(zhǎng)c21221RivivZ 1.4.3用傳輸線變壓器構(gòu)成的用傳輸線變壓器構(gòu)成的魔魔 T 混合網(wǎng)絡(luò)混合網(wǎng)絡(luò)一、功率合成一、功率合成如圖 1-4-8 所示，Tr1 為魔 T 混合網(wǎng)絡(luò)，Tr2 為對(duì)稱 不對(duì)稱變換器。 輸入信號(hào)接在 A 端和 B 端，根據(jù)節(jié)點(diǎn)方程 i = ia - id，i = id - ib i = ia - id，i = id - ib 求出 )(21badiii )(21baiii 而ic =

40、 2i = ia - ib )(21badiii )(21baiii ic = 2i = ia - ib 1輸入為等值反相信號(hào) ia = ib = Imsin t，va = vb = Vmsin t 由于 ic = 0，所以 C 端無(wú)功率輸出。 vd = va + vb = 2Vmsin t，tIiii sin)(21mbad ia = ib = Imsin t，va = vb = Vmsin t 由于 ic = 0所以 C 端無(wú)功率輸出。 vd = va + vb = 2Vmsin t，tIiii sin)(21mbad D 端的輸出功率)2(mmbaIVPP輸出功率為 A 端輸入功率和 B

41、 端輸入功率的和。 每個(gè)功率放大器的等效負(fù)載22/dddbbaaLRivivivR bammd22PPIVP 2輸入為等值同相信號(hào) ia = -ib = Imsin t， va = -vb = Vmsin t 由于 id = 0所以 vd = 0, v= 0,D 端無(wú)功率輸出。 vc = va = -vb = Vmsin t， ic = ia - ib = 2Imsin tC 端的輸出功率bammc22PPIVP 輸出功率為 A 端輸入功率和 B 端輸入功率的和。 每個(gè)功率放大器的等效負(fù)載cccbbaaL22/RivivivR 3異常輸入情況 ia ib，va vb 根據(jù)電路的約束條件cddc

42、a221iRRivvvcddcb221iRRivvv將)(21badiii )(21baiii 代入并整理，求解出cdcdbcdcdaa44RRRRvRRRRvi cdcdacdcdbb44RRRRvRRRRvi cdcdbcdcdaa44RRRRvRRRRvi cdcdacdcdbb44RRRRvRRRRvi 若取dc41RR ia 僅與 va 有關(guān)，ib 僅與 vb 有關(guān)。實(shí)現(xiàn)了 A 端和 B 端的隔離，稱為 A、B 間的隔離條件。 二、功率分配二、功率分配1同相功率分配同相功率分配電路如圖 149(a)所示。 ic = 2i ，ia = i - id ，ib = i + id ，vd =

43、 idRd = iaRa - ibRb圖 149功率分配電路(a) 同相ic = 2i ，ia = i - id ，ib = i + id ， vd = idRd = iaRa - ibRbbadbacbadbad21RRRRRiRRRRRii 取 Ra = Rb = R 那么id = 0, vd = 0, v = 0 id = 0 端無(wú)功率輸出。 ia = ib = ic /2A 端和 B 端獲得等值同相功率。 C 端的等效負(fù)載為 R/2。 由于：id = 0, vd = 0, v = 0 。 那么： A、B、C同電位，即短接。電路變成如下：圖 149功率分配電路(a) 同相圖 149功率分

44、配電路(b) 反相2反相功率分配 反相功率分配電路如圖 14 9(b)所示。 同理可以證明：當(dāng) Ra = Rb = R 時(shí)ic = 2i = 0 ia = ib = id 那么 ic = 0， i = 0 ，A、B端斷開(kāi)。C 端無(wú)功率輸出。 A 端和 B 端獲得等值反相功率。 D 端的等效負(fù)載為 R/2。 電路簡(jiǎn)化如下：第第 1 1 章章 功率電子線路功率電子線路1.5整流與穩(wěn)壓電路整流與穩(wěn)壓電路 1.5.1整流電路整流電路1.5.2串聯(lián)型穩(wěn)壓器串聯(lián)型穩(wěn)壓器 1.5.3開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器整流電路的功能是將電力網(wǎng)提供的交流電壓變換為直整流電路的功能是將電力網(wǎng)提供的交流電壓變換為直流電壓。穩(wěn)

45、壓電路具有調(diào)節(jié)功能，將整流電路輸出的不穩(wěn)流電壓。穩(wěn)壓電路具有調(diào)節(jié)功能，將整流電路輸出的不穩(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。 1.5.1整流電路整流電路整流電路有半波、全波、橋式三種基本形式。整流電路有半波、全波、橋式三種基本形式。 一、半波整流電路一、半波整流電路半波整流電路如圖半波整流電路如圖 151(a) 所示。所示。在圖在圖 151(a)中，中，Tr 電源變壓器；電源變壓器；D 整流二極整流二極管；管；RL 負(fù)載電阻；負(fù)載電阻；CL 濾波電容。濾波電容。設(shè)設(shè)v2 =V2msin t忽略二極管導(dǎo)通電壓，并設(shè)忽略二極管導(dǎo)通電壓，并設(shè)導(dǎo)通電阻為導(dǎo)通電阻為 RD。

46、 vD = v2 - vo v2 vo 二極管導(dǎo)通，電二極管導(dǎo)通，電容充電。容充電。 v2 vo 二極管導(dǎo)通，電流沿回路二極管導(dǎo)通，電流沿回路Rd，CL電電容充電。如：容充電。如：OA v2 vO 時(shí)，二極管導(dǎo)通，所時(shí)，二極管導(dǎo)通，所以在以在 v2 的正負(fù)半周的正負(fù)半周 D1 和和 D2 輪流輪流導(dǎo)通。導(dǎo)通。 穩(wěn)態(tài)波形如圖穩(wěn)態(tài)波形如圖 154(b)所示。所示。O由于電流脈沖的頻率比半波整流提高一倍，輸出的直由于電流脈沖的頻率比半波整流提高一倍，輸出的直流電流流電流 IO 和輸出電壓和輸出電壓 VO 比半波整流電路大，比半波整流電路大，RL 和和 CL 的濾波作用提高，紋波電壓比半波整流電路小。

47、的濾波作用提高，紋波電壓比半波整流電路小。 2橋式整流電路橋式整流電路如圖如圖 155(a)所示，所示，v2 正峰值附近正峰值附近 D1、D3 導(dǎo)導(dǎo)通，通，D2、D4 截止。截止。 v2 負(fù)峰值附近負(fù)峰值附近 D2、D4 導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1、D3 截截止。止。 圖圖 1-5-5橋式整流電路及其電壓和電流波形橋式整流電路及其電壓和電流波形 IO 與與 VO 與全波整流電路相同，但截止時(shí)的反向與全波整流電路相同，但截止時(shí)的反向電壓由兩只二極管共同承擔(dān)。電壓由兩只二極管共同承擔(dān)。 電壓和電流的波形如圖電壓和電流的波形如圖 1 55(d)、(e)、(f)所示。所示。 三、三種整流電路的性能三、三種整流電

48、路的性能 1半波整流電路半波整流電路 優(yōu)點(diǎn)：元件少，電路簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：元件少，電路簡(jiǎn)單。缺陷：缺陷：VO 小，紋波大。小，紋波大。 2全波整流電路全波整流電路 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：VO 大，紋波小。大，紋波小。缺陷：二極管承受的反向電壓高。缺陷：二極管承受的反向電壓高。3橋式整流電路橋式整流電路 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：VO 大，紋波小，輸出功率相同時(shí)，變壓器的大，紋波小，輸出功率相同時(shí)，變壓器的伏安容量比全波整流小。伏安容量比全波整流小。缺陷：二極管數(shù)量多。缺陷：二極管數(shù)量多。 見(jiàn)圖， 圖， 圖圖1-5-6半波整流電路輸出電壓特性22/VVoLSRRLLRC0.01.00.30.4410010001.000.10

49、.1圖1-5-7全波和橋式整流電路輸出電壓特性22/VVoLSRRLLRC0.01.00.30.5810010001.000.10.1圖1-5-8 整流電路紋波系數(shù)特性LSRRLLRC0.01.00.310%1001000100%0.1%0.1ripR半波全波、橋式Rs/RL0.010.300.010.30AATDSRRROVLLRCSRripR為整流器內(nèi)阻TR為線圈損耗電阻紋波系數(shù)由圖可見(jiàn)，當(dāng)LSRR一定時(shí)，隨著增大，增大，ripR減小由圖可見(jiàn)，當(dāng)LLRC一定時(shí)，隨著LSRR增大，OVripR均減小其中，全波和橋式整流電路輸出電壓比半波的大，紋波系數(shù)比半波整流電路的小四、倍壓整流電路四、倍壓

50、整流電路倍 壓 整 流 電 路 如 圖倍 壓 整 流 電 路 如 圖 159 所示。適用于所示。適用于 VO 大，大，IO 小的場(chǎng)合。小的場(chǎng)合。動(dòng)態(tài)平衡后，動(dòng)態(tài)平衡后，v2 正峰正峰值附近值附近 D1 導(dǎo)通，向?qū)ǎ?CL1 充電，充電電壓充電，充電電壓 vO1，v2 負(fù)峰值附近負(fù)峰值附近 D2 導(dǎo)通，向?qū)?，?CL2 充電，充電電壓充電，充電電壓 vO2。負(fù)載負(fù)載 RL RL 上的電壓為半波整流電路的兩倍。上的電壓為半波整流電路的兩倍。 同樣原理可以構(gòu)成多次倍壓電路。同樣原理可以構(gòu)成多次倍壓電路。串聯(lián)型穩(wěn)壓器串聯(lián)型穩(wěn)壓器1.5.2串聯(lián)型穩(wěn)壓器串聯(lián)型穩(wěn)壓器一、工作原理一、工作原理1組成組成

51、串聯(lián)型穩(wěn)壓器的組成如圖串聯(lián)型穩(wěn)壓器的組成如圖 1-5-12(a)所示。所示。 圖圖 1-5-12(a)串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成方框圖串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成方框圖 串聯(lián)型穩(wěn)壓器組成：調(diào)整串聯(lián)型穩(wěn)壓器組成：調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源和管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源和比較放大器。比較放大器。調(diào)整管調(diào)整管功率管或復(fù)合功率管或復(fù)合管與負(fù)載串聯(lián)。管與負(fù)載串聯(lián)。比較放大器比較放大器單管放大單管放大器、差分放大器、集成運(yùn)放等。器、差分放大器、集成運(yùn)放等。 串聯(lián)型穩(wěn)壓器組成：調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源串聯(lián)型穩(wěn)壓器組成：調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源和比較放大器。和比較放大器。調(diào)整管調(diào)整管功率管或復(fù)合管與負(fù)載串聯(lián)。功率管或復(fù)合

52、管與負(fù)載串聯(lián)。比較放大器比較放大器單管放大器、差分放大器、集成運(yùn)放單管放大器、差分放大器、集成運(yùn)放等。等。 圖圖 1-5-12(a)串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成方框圖串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成方框圖 基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源溫度系數(shù)溫度系數(shù)很小的電壓源電路。很小的電壓源電路。 比較放大器比較放大器單管放大單管放大器、差分放大器、集成運(yùn)放等。器、差分放大器、集成運(yùn)放等。 T5 調(diào)整管，工作在放大區(qū)。調(diào)整管，工作在放大區(qū)。 R1、R2 取樣電路。取樣電路。取樣電壓取樣電壓:O212OSVRRRnVV 基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)電壓為VREF VREF 由由 T1 T1、T2 T2 組成的差分放大器作為比較放大器，組成的差分放大器作

53、為比較放大器，T3T3、T4 T4 為有源負(fù)載。為有源負(fù)載。 當(dāng)當(dāng)VS = VREF VO = VI - VCE5假設(shè)假設(shè) VI 或或 RL 變化使變化使 VO 添加添加VO VS (VREF 不變不變) Ic2 VC2 VB5 Ic5 VCE5 VO 。 二、穩(wěn)壓性能二、穩(wěn)壓性能1穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) SV 輸入電壓變化輸入電壓變化 VI VI 時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量稱為時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量稱為穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)恒值恒值 IOOVVVVS2負(fù)載調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率 SI 輸入電壓輸入電壓 VI 不變，輸出電流變化時(shí)，輸出電壓的相不變，輸出電流變化時(shí)，輸出電壓的相對(duì)變化量稱為負(fù)載調(diào)整率對(duì)變化量稱為

54、負(fù)載調(diào)整率恒恒值值， OIOOIVIVVS1穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) SV 恒值恒值 IOOVVVVS2負(fù)載調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率 SI 恒值恒值， OIOOIVIVVS3輸出電阻輸出電阻 Ro 將穩(wěn)壓源等效為一個(gè)電壓源時(shí)的內(nèi)阻。將穩(wěn)壓源等效為一個(gè)電壓源時(shí)的內(nèi)阻。 恒值恒值 IOOoVIVR除以上參數(shù)外，還有紋波抑制比除以上參數(shù)外，還有紋波抑制比 Srip 和輸出電壓溫度系數(shù)和輸出電壓溫度系數(shù)ST 等。等。三、集成串聯(lián)穩(wěn)壓電源三、集成串聯(lián)穩(wěn)壓電源1基準(zhǔn)電壓源電路基準(zhǔn)電壓源電路 穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓源電路如圖穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓源電路如圖 1513(a) 1513(a)所示。所示。 設(shè)設(shè) T 管的管的

55、發(fā)射結(jié)和發(fā)射結(jié)和 D2、D3 的正向?qū)ǖ恼驅(qū)妷壕嗟?，電壓均相等，用?V(on) 表示。表示。 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓 VREF VREF 21(on)21Z2121(on)Z(on)ZREF)2(32RRVRRVRRRRVVVVV VZ(6 8 V)VZ(6 8 V)具有正溫度系數(shù)，具有正溫度系數(shù)，V(on) V(on) 具有負(fù)溫度系數(shù)。具有負(fù)溫度系數(shù)。 必須滿足必須滿足TVTVRRR /2(on)Z2210REF TV如圖如圖 1513(b)所示所示的能隙基準(zhǔn)電的能隙基準(zhǔn)電壓源電路中壓源電路中 213T2lnIIRVI忽略忽略 T3 管的基極電流管的基極電流BE(on)32132TBE

56、(on)22REFlnVIIRRVVRIV VT 具有正溫度系數(shù)，具有正溫度系數(shù)，VBE(on) 具有負(fù)溫度系數(shù)。適當(dāng)具有負(fù)溫度系數(shù)。適當(dāng)選擇電阻的比值選擇電阻的比值(R2/R3)，可以使，可以使 VREF 的溫度系數(shù)為零。的溫度系數(shù)為零。 27800 系列三端式集成串聯(lián)穩(wěn)壓電路系列三端式集成串聯(lián)穩(wěn)壓電路 典型應(yīng)用電路圖典型應(yīng)用電路圖 1-5-14(a)所示。所示。 輸出電壓輸出電壓 VO 固定，固定，5 V、6 V、9 V、 。 輸入電壓輸入電壓 VI 一般應(yīng)比輸出電一般應(yīng)比輸出電壓高壓高 3 V 以上。以上。 C1、C2 消振作用。消振作用。內(nèi)部電路如圖內(nèi)部電路如圖 1-5-14(b)所示

57、。所示。 3基準(zhǔn)電壓電路基準(zhǔn)電壓電路 能隙基準(zhǔn)電路，由能隙基準(zhǔn)電路，由T1、T2、T7、R1、R3、R10 及及 R2、T5、T6、T3、T4 組成。組成。 4比較放大器比較放大器基準(zhǔn)電路和比較放基準(zhǔn)電路和比較放大器形成一個(gè)整體，由大器形成一個(gè)整體，由T3、T4、T11、有源負(fù)、有源負(fù)載載 T9 構(gòu)成構(gòu)成 CECC 組組和放大器。和放大器。5調(diào)整管調(diào)整管T16、T17組成組成復(fù)合調(diào)整管。復(fù)合調(diào)整管。圖圖 1514(b) 1514(b)6保護(hù)電路保護(hù)電路 過(guò)流保護(hù)，過(guò)流保護(hù)，T15、R11、R12。 過(guò)熱保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，T14、R7 組成，組成，R7 具有正溫度系數(shù)。具有正溫度系數(shù)。 7啟動(dòng)電路啟動(dòng)電路由由 D1 及及 T12、T13、R4、R5、R18 等組成。等組成。 8調(diào)整過(guò)程調(diào)整過(guò)程 VO VS IE6 IB4 IC4 IB16 VCE16,17 VO 圖圖 1514(b) 1514(b)IB16IC41.5.3開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)控制開(kāi)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的啟閉時(shí)間來(lái)