重慶大學(xué)模電(唐治德版)第12章直流穩(wěn)壓電源的課件學(xué)習(xí)資料

1、重慶大學(xué)模電(唐治德版)第12章直流穩(wěn)壓電源的課件12.2單相整流電路單相整流電路1電路組成和工作原理電路組成和工作原理12.2.1單相半波整流電路單相半波整流電路設(shè)變壓器副繞組的電壓為設(shè)變壓器副繞組的電壓為onVVftVtVv22222sin2sin2V2是副繞組的電壓有效值，是副繞組的電壓有效值，f是電源頻率（是電源頻率（50Hz），），Von是二極管的導(dǎo)通電壓。是二極管的導(dǎo)通電壓。) 12(2/sin2022ntnRviitVvvvLOODOD在在v2的負(fù)半周內(nèi)的負(fù)半周內(nèi)(v20)，二極管，二極管D導(dǎo)通。有：導(dǎo)通。有：一體化硅橋一體化硅橋SQLF2000整流橋整流橋1電路組成和工作原理電

2、路組成和工作原理（b）v20的等效電路的等效電路輸出直流電壓輸出直流電壓:輸出電壓有效值輸出電壓有效值:202220221)sin2(2121VtdtVtdvVOOrms紋波電壓有效值紋波電壓有效值（略）（略）222222545. 024VVVVVOOrms紋波系數(shù)紋波系數(shù): （略）（略）21. 1242OVV1電路組成和工作原理電路組成和工作原理22022045. 02sin22121VVttdVtdvVOO流過整流二極管的平均整流電流等于負(fù)流過整流二極管的平均整流電流等于負(fù)載的直流電流，即載的直流電流，即:LLOODFRVRVII245. 0二極管承受的最大反向電壓二極管承受的最大反向電壓

3、:22VVDR根據(jù)上述參數(shù)選擇整流二極管，即根據(jù)上述參數(shù)選擇整流二極管，即:max)25 . 1 (DFFIImax)25 . 1 (DRRVV 式中，式中，IF和和VR是二極管的最大平均整流電流和最高反向工作電壓參數(shù)。是二極管的最大平均整流電流和最高反向工作電壓參數(shù)。 整流二極管的選擇整流二極管的選擇245. 0VVOa TrRLu2uLu1RLu2uLbRLu2uLRLuLu212.2.2單相橋式整流電路u2t0uLTu2t0u2D D2 2、D D4 4通通D D1 1、D D3 3通通D D1 1、D D3 3通通D D2 2、D D4 4通通uLau1TrRLbu2D1D2D3D4u

4、La u1TrRLbu2D2D412.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路2輸出直流電壓和紋波電壓輸出直流電壓和紋波電壓2202209 . 022sin22221VVttdVtdvVOO輸出電壓有效值：輸出電壓有效值：紋波電壓有效值：紋波電壓有效值： （略）（略）2222435. 081VVVVOOrms紋波系數(shù)：紋波系數(shù)： （略）（略）483. 02282OVV12.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路輸出直流電壓：輸出直流電壓：2022202)sin2(2221VtdtVtdvVOOrmsRLu2uL流過整流二極管的平均整流過整流二極管的平均整流電流等于負(fù)載直流電流的一流電流等于負(fù)載直

5、流電流的一半，即：半，即：LLOODFRVRVII245. 02121二極管承受的最大反向電壓：二極管承受的最大反向電壓：22VVDR3整流二極管的選擇整流二極管的選擇12.2.2單相橋式整流電路單相橋式整流電路29 . 0 VVORLu2uLu2uLIou2uLIou2uLu2Iot0uLt0uLt0uL245. 0VVLOI2V2常見的幾種整流電路半波半波 全波全波 橋式橋式29 . 0VVL29 . 0VVL2V222V22OI2OI倍壓整流：利用二極管的單向?qū)щ娦詾殡娙萏峁﹩螛O性電壓，將電容存儲(chǔ)的倍壓整流：利用二極管的單向?qū)щ娦詾殡娙萏峁﹩螛O性電壓，將電容存儲(chǔ)的電壓（電荷存儲(chǔ)效應(yīng)）累加

6、，形成等于若干倍交流電壓峰值的直流輸出電壓。電壓（電荷存儲(chǔ)效應(yīng)）累加，形成等于若干倍交流電壓峰值的直流輸出電壓。 12.2.3倍壓整流倍壓整流(a) 2倍壓整流電路倍壓整流電路(b) 6倍壓整流電路倍壓整流電路對(duì)對(duì)2 2倍壓整流電路，有：倍壓整流電路，有： tusinV2222V22oV則C1的耐壓大于的耐壓大于 ，C2的耐壓應(yīng)大于的耐壓應(yīng)大于 。倍壓整流電路一般用。倍壓整流電路一般用于高電壓、小電流（幾毫安以下）的直流電源中。于高電壓、小電流（幾毫安以下）的直流電源中。 電容器電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端在負(fù)載兩端; 電感器

7、電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因?qū)χ绷髯杩剐。瑢?duì)交流阻抗大，因此此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。 對(duì)整流電路的濾波，一方面要盡量降低輸出電壓中的脈對(duì)整流電路的濾波，一方面要盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成份，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出動(dòng)成份，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。電壓接近于理想的直流電壓。 電容器兩端的電壓不能突變（躍變）和流過電感器的電容器兩端的電壓不能突變（躍變）和流過電感器的電流不能突變的特性，用電流不能突變的特性，用電容器與負(fù)載電阻并聯(lián)電容器與負(fù)載電阻并聯(lián)或或電感器電感器與負(fù)載電阻串聯(lián)與負(fù)載電阻串聯(lián)構(gòu)成各種濾波電路。構(gòu)成各

8、種濾波電路。12.3 電源濾波電路電源濾波電路幾種濾波電路幾種濾波電路（a）電容濾波電路）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（）電感電容濾波電路（型）型）（c） 型濾波電路型濾波電路12.3 電源濾波電路電源濾波電路設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接時(shí)刻接通電源通電源t1整流電路為電整流電路為電容充電容充電充電結(jié)束充電結(jié)束橋式整流橋式整流輸出波形輸出波形有電容濾波、空載時(shí)有電容濾波、空載時(shí)v2tvot12.3.1電容濾波電路電容濾波電路橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路1.工作原理：工作原理：22VVO輸出直流電壓：輸出直流電壓：負(fù)載狀態(tài)下：負(fù)載狀態(tài)下：在整流電路電壓小于在整流電路電壓小于電容電壓時(shí)，二極管

9、電容電壓時(shí)，二極管截止，電容通過截止，電容通過RL放放電，電，u0逐漸下降。逐漸下降。v2tvot12.3.1電容濾波電路電容濾波電路橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路1.工作原理：工作原理：在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇在實(shí)際應(yīng)用中，通常選擇2)53(TCRL得實(shí)際估算公式得實(shí)際估算公式:22 . 1 VVO 3電容濾波的負(fù)載特性電容濾波的負(fù)載特性分析知，輸出直流電壓在分析知，輸出直流電壓在0.9V2和之間。和之間。22V電容開路電容開路負(fù)載開路負(fù)載開路二極管承受的最大反向電壓仍為變壓器付邊交流電壓的峰二極管承受的最大反向電壓仍為變壓器付邊交流電壓的峰值，即：值，即：22VVDR電容對(duì)直流分量

10、相當(dāng)于開路，所以，電容對(duì)直流分量相當(dāng)于開路，所以，流過整流二極管的平均流過整流二極管的平均整流電流仍然等于負(fù)載直流電流的一半，即：整流電流仍然等于負(fù)載直流電流的一半，即：LOODFRVII21214二極管的選擇二極管的選擇22 . 1 VVO例例有一單相橋式濾波電路，電源頻率有一單相橋式濾波電路，電源頻率f=50HZ，負(fù)載電阻為，負(fù)載電阻為 200 ，要求，要求Uo=24V，試選擇整流二極管及濾波電容。，試選擇整流二極管及濾波電容。查二極管參數(shù)，為了使用安全此項(xiàng)參數(shù)選擇應(yīng)比計(jì)算值大查二極管參數(shù)，為了使用安全此項(xiàng)參數(shù)選擇應(yīng)比計(jì)算值大一倍左右。選用一倍左右。選用2CP11(Iom=100mA， U

11、RM= 50V)。解：解：（1）選擇整流二極管選擇整流二極管 mAmARoVoIDIL60)(2 . 024212121變壓器副邊電壓有效值變壓器副邊電壓有效值VoVV202 . 0242 . 12故故VVVDRM2820222(2)(2)選擇濾波電容選擇濾波電容25,2)53(TCRTCRLL取根據(jù)ssTCRL05.02501525uFRCL25020005.005.0VUUo2820222空載時(shí)故電容可選用故電容可選用250uF250uF、耐壓、耐壓50V50V的電解電容器的電解電容器12.4線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路12.4.1線性并聯(lián)穩(wěn)壓電路線性并聯(lián)穩(wěn)壓電路12.4.2 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路

12、線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.4.3電壓基準(zhǔn)電路電壓基準(zhǔn)電路1電路組成和工作原理電路組成和工作原理 12.4.1線性并聯(lián)穩(wěn)壓電路線性并聯(lián)穩(wěn)壓電路當(dāng)任何因素，例如當(dāng)任何因素，例如VI增加，引起增加，引起輸出電壓輸出電壓VO增加時(shí)，將發(fā)生下增加時(shí)，將發(fā)生下述自動(dòng)調(diào)節(jié)過程：述自動(dòng)調(diào)節(jié)過程： RRIRIIZOIVIIVVROZ 穩(wěn)壓管特性VOVO=VI - VR即任何因素引起的輸出電壓的增加量，被電路的自動(dòng)調(diào)即任何因素引起的輸出電壓的增加量，被電路的自動(dòng)調(diào)節(jié)引起的減少量抵消，節(jié)引起的減少量抵消，維持輸出電壓基本恒定維持輸出電壓基本恒定。1電路組成和工作原理電路組成和工作原理12.4.2 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路線性串

13、聯(lián)穩(wěn)壓電路調(diào)整管調(diào)整管T工作在放大區(qū)，并且與負(fù)載工作在放大區(qū)，并且與負(fù)載RL串聯(lián)，故稱為線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路。串聯(lián)，故稱為線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路。 1電路組成和工作原理電路組成和工作原理12.4.2 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路 輸入電壓輸入電壓VI增加引起輸出電壓增加引起輸出電壓VO增加，電路將發(fā)生下述自動(dòng)調(diào)整過增加，電路將發(fā)生下述自動(dòng)調(diào)整過程（程（負(fù)反饋過程負(fù)反饋過程）:ETBVVFOIVVVVVFREF 取樣VO VI增加引起輸出直流電壓增加引起輸出直流電壓VO的增加量，被電路的自動(dòng)調(diào)節(jié)的增加量，被電路的自動(dòng)調(diào)節(jié)引起的減少量抵消，維持輸出電壓引起的減少量抵消，維持輸出電壓VO基本恒定。基本恒定

14、。 12.4.2 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路取樣電路對(duì)運(yùn)放引入深度負(fù)反饋，所以取樣電路對(duì)運(yùn)放引入深度負(fù)反饋，所以:OPPPFREFVRRRRRRVV221122REFPPOVRRRRRV2221得到REFPOOOREFPPVRRRRVVVVRRRRR221maxmin2212輸出直流電壓和調(diào)節(jié)范圍輸出直流電壓和調(diào)節(jié)范圍即輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是即輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是:3最大輸出電流最大輸出電流POCMRCMOORRRVIIIII21max1max式中，式中，ICM是調(diào)整管的最大集電極允許是調(diào)整管的最大集電極允許電流。電流。 12.4.2 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖圖(a) 串聯(lián)穩(wěn)壓電

15、源的限流保護(hù)串聯(lián)穩(wěn)壓電源的限流保護(hù)圖圖(b) 串聯(lián)穩(wěn)壓電源的截流保護(hù)串聯(lián)穩(wěn)壓電源的截流保護(hù)12.4.2 線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路5過流保護(hù)電路過流保護(hù)電路 圖圖a是具有限流保護(hù)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，晶體管是具有限流保護(hù)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，晶體管T2和電阻和電阻R0組成限流保護(hù)組成限流保護(hù)電路電路。 圖圖b是具有截流保護(hù)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，晶體管是具有截流保護(hù)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，晶體管T2和電阻和電阻R0、R3、R4組成截流保護(hù)電路。組成截流保護(hù)電路。 （1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V220 V，求，求VI？說明電路中？說明電路中T1、R1、DZ2的作用；的作用；（2）當(dāng)）當(dāng)VZ

16、16 V，VBE0.7 V，電位器，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻RL時(shí)，試計(jì)算時(shí)，試計(jì)算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和點(diǎn)的電位和VCE3的值；的值；（3）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。（4）當(dāng)）當(dāng)VO12 V、RL150，R2510時(shí)，計(jì)算調(diào)整管時(shí)，計(jì)算調(diào)整管T3的功耗的功耗PC3。補(bǔ)充例：補(bǔ)充例：（1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V220 V，求，求VI？說明電路中？說明電路中T1、R1、DZ2的作用；的作用；解：解：VI1.2V2則則 VI1.2V21.22024V T1、R1和和DZ2為穩(wěn)壓電源的啟動(dòng)電路為穩(wěn)壓

17、電源的啟動(dòng)電路，當(dāng)輸入電壓高于，當(dāng)輸入電壓高于DZ2的穩(wěn)定電壓的穩(wěn)定電壓VZ2時(shí)，時(shí)， VZ2使使T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，E點(diǎn)電位建立，電路點(diǎn)電位建立，電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 （2）當(dāng)）當(dāng)VZ16 V，VBE0.7 V，電位器，電位器RP箭頭在箭頭在中間位置中間位置，不接負(fù)載，不接負(fù)載電阻電阻RL時(shí)，試計(jì)算時(shí)，試計(jì)算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和點(diǎn)的電位和VCE3的值；的值；解：解：VAVI 24 V)21(P44P31ZRRRRRV VEVO2VBE12 V1.4 V13.4VVCE3VAVO24 V12 V12 VVCVDVZ16 V12 VVBVO)1 (21Z1RRVR2R1（

18、3）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。解：解：R2R1VO)1 (21Z1RRV)(P44P31ZOminRRRRRVV = 9V)(44P31ZOmaxRRRRVV = 18V)(24P31ZRRRRV（4）當(dāng)）當(dāng)VO12 V、RL150，R2510時(shí)，計(jì)算調(diào)整管時(shí)，計(jì)算調(diào)整管T3的功耗的功耗PC3。解：解：mA80A08. 0150V12LOL RVI所以所以IC3IE3ILIR3IR2 105mAmA3 .13900V124p3O3 RRRVIRmA7 .115106VV122Z1O2 RVVIRPC3VCE3IC3 （VA-VO）IC3 1.26W 串聯(lián)穩(wěn)壓電路適合單片

19、集成電路制造，相應(yīng)的集成電路產(chǎn)品稱串聯(lián)穩(wěn)壓電路適合單片集成電路制造，相應(yīng)的集成電路產(chǎn)品稱為單片集成線性穩(wěn)壓器，簡稱集成穩(wěn)壓器。為單片集成線性穩(wěn)壓器，簡稱集成穩(wěn)壓器。12.5 集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器 只有只有3個(gè)引出端的集成穩(wěn)壓器稱為三端穩(wěn)壓器，個(gè)引出端的集成穩(wěn)壓器稱為三端穩(wěn)壓器，3個(gè)引出端分別個(gè)引出端分別是是輸入電壓端、輸出電壓端和公共端輸入電壓端、輸出電壓端和公共端或調(diào)整端。調(diào)穩(wěn)壓器。或調(diào)整端。調(diào)穩(wěn)壓器。 圖圖12.5.1 三端穩(wěn)壓器封裝和框圖三端穩(wěn)壓器封裝和框圖正電壓正電壓 78 、負(fù)電壓、負(fù)電壓 79 型號(hào)中型號(hào)中代表輸出電壓的絕對(duì)值，代表輸出電壓的絕對(duì)值，一般為：一般為：5V、6

20、V、9V、12V、15V、18V和和24V1. 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 （正電壓（正電壓 78 、負(fù)電壓、負(fù)電壓 79 ）12.5 集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器電路由基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較放大電路、調(diào)電路由基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較放大電路、調(diào)整電路、保護(hù)電路和啟動(dòng)電路組成。整電路、保護(hù)電路和啟動(dòng)電路組成。 型號(hào)：型號(hào)：W7800 1. 固定式應(yīng)用舉例固定式應(yīng)用舉例能隙基準(zhǔn)電壓能隙基準(zhǔn)電壓VREF =1.25V輸出電壓輸出電壓:12.5.2三端可調(diào)穩(wěn)壓器三端可調(diào)穩(wěn)壓器（正電壓正電壓LM317、負(fù)電壓、負(fù)電壓LM337 ）式中，式中，Iadj是調(diào)整端的輸

21、出電流（通過能隙電壓源的電流），等于是調(diào)整端的輸出電流（通過能隙電壓源的電流），等于50A；VREF是是能隙基準(zhǔn)電壓，等于能隙基準(zhǔn)電壓，等于1.25V。 11REFRIV2122)(RIRVVRIVVadjREFREFREFO由于IadjI1)1 (12REF21REFORRVRRVVVREF輸出正電壓的三端可調(diào)穩(wěn)壓器是輸出正電壓的三端可調(diào)穩(wěn)壓器是W117，輸出負(fù)電壓的三端可調(diào)穩(wěn)壓器，輸出負(fù)電壓的三端可調(diào)穩(wěn)壓器是是W137。當(dāng)。當(dāng)|VI-VO|15V時(shí)，輸出電流可達(dá)時(shí)，輸出電流可達(dá)1.5A。V2=20V3000F1F0.1FRS2013.5k40k輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：VVVVV

22、O25. 1)5 . 3401 (5 .1525. 125. 1)5 . 301 (2應(yīng)用電路應(yīng)用電路1）15V/1.0 A可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由由W117組成的組成的15V/1.0 A可調(diào)直流穩(wěn)壓電源如圖?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源如圖。)1 (25. 1)1 (12211221121RRVRRVVRRRVOO2應(yīng)用電路應(yīng)用電路整流濾波電路在整流濾波電路在2個(gè)電容上建立起絕對(duì)值相等極性相反的電壓，即個(gè)電容上建立起絕對(duì)值相等極性相反的電壓，即VI2=-VI1；穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器W117輸出輸出+15V可調(diào)電壓，而穩(wěn)壓器可調(diào)電壓，而穩(wěn)壓器W137輸出輸出-15V可調(diào)電壓?？烧{(diào)電壓。IO1IO2V2=40V2）15V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)直流穩(wěn)壓電源*12.6 開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路(略略)線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路的比較：線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路的比較：線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路輸出噪聲輸出噪聲小小大大響應(yīng)速度響應(yīng)速度快快慢慢效率效率較低較低較高較高變壓器變壓器工頻（工頻（50Hz）變壓器，）變壓器，體積