模擬電子電路第九章功率電路及系統(tǒng)2

1、直流穩(wěn)壓電源的作用直流穩(wěn)壓電源的作用從交流電源變換成平滑而穩(wěn)定的直流電。從交流電源變換成平滑而穩(wěn)定的直流電。92 整流器和直流穩(wěn)壓電源整流器和直流穩(wěn)壓電源整流電路整流電路把大小、方向都隨時(shí)間變化的交流電變換成把大小、方向都隨時(shí)間變化的交流電變換成直流電。有單相半波、全波、橋式和倍壓整直流電。有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路等。流電路等。電源變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷恨D(zhuǎn)

2、變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo直流電源的一般組成如下圖所示。1. 整流工作原理整流工作原理利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦噪娐穲D整流分類：半波、全波、橋式、倍壓整流電路整流分類：半波、全波、橋式、倍壓整流電路 921整流濾波電路整流濾波電路一、整流濾波電路一、整流濾波電路220V50H z(a )RLV 圖911常用整

3、流電路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)橋式整流；(d)倍壓整流220V50Hz(b)RLV1V2 圖911常用整流電路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)橋式整流；(d)倍壓整流220V50Hz(c)U2V1V2V3V4RL 圖911常用整流電路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)橋式整流；(d)倍壓整流220V50Hz(d)U22 U2V1V2V3V4V52 U22 U22 U222 U2222濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 電容與負(fù)載電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，或電感與負(fù)載并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL串聯(lián)。串聯(lián)。交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電

4、壓RLLRLC濾波電路濾波原理：濾波原理：利用儲(chǔ)能元件利用儲(chǔ)能元件電容電容兩端的電壓兩端的電壓(或通過(guò)或通過(guò)電感電感中的電流中的電流)不能突變的特性不能突變的特性, 濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。幾種濾波電路幾種濾波電路10.1.2 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（倒）電感電容濾波電路（倒L型）型）（c） 型濾波電路型濾波電路二二 整流與濾波電路工作原理整流與濾波電路工作原理1.半波整流電路二極管導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通，uL=u2二極管截止二極

5、管截止, uL=0+io+u2 0 時(shí)時(shí):u20時(shí)時(shí):u2uLuD t 2 3 4 0+12L+uR-L1u2u220VD1、工作原理iDu2tuot2設(shè)變壓器輸出電壓：u2= U2sint u1 u2uoRL+則輸出電壓： 200sin22tttUuo=2、電路特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少。 缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大，利用率低+200sin22tttUuo=3、電路分析)4cos1522cos32sin211(22tttUuo22045. 02UUuLLRURuI20045. 022UURM57. 12001uUSm輸出電壓的平均值的幅值負(fù)載上最低次諧波分量（1）輸出直流電壓：（2）負(fù)載平均電流

6、（3）二極管所承受的最大反向電壓（4）整流管平均整流電流=負(fù)載平均電流4、整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù) u1 u2uoRL220 V1212R2+Luuu2L1DD22.全波整流電路+原理：原理：+變壓器副邊中變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的出兩個(gè)相等的電壓電壓u2當(dāng)當(dāng)u2正半周時(shí)，正半周時(shí)， D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止。截止。當(dāng)當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，負(fù)半周時(shí)， D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止。截止。全波整流電壓波形全波整流電壓波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2V22012122uuDD221+uLLR全波整流電路全波整流電路)4cos1542cos342(22ttU2209 . 022

7、UUuLLRURuI2009 . 0222UURMu1u2u2D1RLD2u2tuot電路分析：2sin20sin222ttUttUu0=67. 0322232422UUS3. 橋式整流電路（1）組成：由四個(gè)二極管組成橋路）組成：由四個(gè)二極管組成橋路+41231u2u220V+-RLLuD21DD3D4u2正半周時(shí)正半周時(shí): :D1 、D3導(dǎo)通導(dǎo)通， D2、D4截止截止+（2）工作原理：）工作原理：u2ttuL+41231u2u220V+-RLLuD21DD3D4-+u2負(fù)半周時(shí)：負(fù)半周時(shí)： D2、D4 導(dǎo)通導(dǎo)通， D1 、D3截止截止u2ttuL橋式整流電路橋式整流電路)4cos1542co

8、s342(22ttU2209 . 022UUuLLRURuI2009 . 022UURMu2tuot正確利用二極管的引導(dǎo)作用 67. 0322232422UUSu1u2RL2sin20sin222ttUttUu0=如何實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源？如何實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源？將橋式整流電路變壓器副邊中點(diǎn)接地，并將橋式整流電路變壓器副邊中點(diǎn)接地，并將二個(gè)負(fù)載電阻相連接，且連接點(diǎn)接地。將二個(gè)負(fù)載電阻相連接，且連接點(diǎn)接地。圖利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源圖利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源uO1 1 為正；為正； uO2 2為負(fù)為負(fù)思考思考1：一個(gè)二極：一個(gè)二極管接反時(shí)的情況。管接反時(shí)的情況。！整流橋中一個(gè)二極管接反，可能燒

9、毀變壓器整流橋中一個(gè)二極管接反，可能燒毀變壓器線圈或整流管。線圈或整流管。思考思考2：一個(gè)二極管：一個(gè)二極管短路時(shí)的情況。短路時(shí)的情況。！整流橋中一個(gè)二極管短路，可能燒毀變壓器整流橋中一個(gè)二極管短路，可能燒毀變壓器線圈或整流管。線圈或整流管。思考思考3：一個(gè)二極管：一個(gè)二極管虛焊（斷路）時(shí)的虛焊（斷路）時(shí)的情況。情況。！整流橋中一個(gè)二極管斷路，變成半波整流。整流橋中一個(gè)二極管斷路，變成半波整流。 實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用1 1：利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源：利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源 實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用1 1：利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源：利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源（）（）變壓器副邊抽頭不在

10、中間時(shí)，輸出的正、負(fù)電源變壓器副邊抽頭不在中間時(shí)，輸出的正、負(fù)電源是否還對(duì)稱？是否還對(duì)稱？220V50HzUo1Uo2正電壓輸出負(fù)電壓輸出圖914 用“硅橋”實(shí)現(xiàn)正、負(fù)兩路直流輸出的全波整流電路集成硅整流橋：集成硅整流橋：u2uL+ +- +全波整流全波整流電路電路橋式整流橋式整流電路電路半波整流半波整流電路電路290 U.LRU.29022U571.670.22ULRU.24502450 U.290 U.LRU.290670.222 U)AV(OU)AV(OIS2maxRULRU.2450LRU.2450LRU.2450)AV(DI主要參數(shù)主要參數(shù)電路形式電路形式表表 1整流電路的主要參數(shù)整

11、流電路的主要參數(shù)多倍壓整流電路多倍壓整流電路+- -+- -22U- -+ +u2+ 222U+ 222U+ 222U+ 222U+ 222U適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。圖圖 多倍壓整流電路多倍壓整流電路+22U+222Uu2的第一個(gè)正半周：的第一個(gè)正半周：u2、C1、D1構(gòu)成回路，構(gòu)成回路，C1充充電到：電到：22Uu2的第一個(gè)負(fù)半周：的第一個(gè)負(fù)半周：u2、C2、D2 、C1構(gòu)成回路，構(gòu)成回路，C2充電到：充電到：222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6倍壓整流電路的工作原理+22U+222U+222U+22

12、2U+222U+222UC1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二個(gè)正半周：的第二個(gè)正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2構(gòu)成回構(gòu)成回路，路， C1補(bǔ)充電荷，補(bǔ)充電荷，C3充電到：充電到：222Uu2的第二個(gè)負(fù)半周：的第二個(gè)負(fù)半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1構(gòu)構(gòu)成回路，成回路， C2補(bǔ)充電荷，補(bǔ)充電荷， C4充電到：充電到：222U把電容接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲把電容接在相應(yīng)電容組的兩端，即可獲得所需的多倍壓直流輸出。得所需的多倍壓直流輸出。 由于整流輸出電壓存在一定的紋波由于整流輸出電壓存在一定的紋波, ,故需用故需用濾波電路來(lái)濾除紋波電壓。濾波電路

13、利用電抗性濾波電路來(lái)濾除紋波電壓。濾波電路利用電抗性元件的儲(chǔ)能作用實(shí)現(xiàn)濾波。元件的儲(chǔ)能作用實(shí)現(xiàn)濾波。 一般通過(guò)將電容一般通過(guò)將電容C C與負(fù)載并聯(lián)或?qū)㈦姼信c負(fù)載并聯(lián)或?qū)㈦姼蠰 L跟負(fù)跟負(fù)載串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。載串聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可經(jīng)過(guò)濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 二、整流濾波電路的工作原理及主要性能二、整流濾波電路的工作原理及主要性能假設(shè)電路剛好在假設(shè)電路剛好在 由由負(fù)到零的時(shí)刻接通負(fù)到零的

14、時(shí)刻接通, ,則則 通過(guò)通過(guò)VDVD1 1和和VDVD3 3向向C C充電。電容電壓充電。電容電壓 緊緊隨輸入電壓隨輸入電壓 按正弦按正弦規(guī)律上升至規(guī)律上升至 的最大的最大值。值。2u2uCu2u2u電容濾波電路(1)空載(RL=)時(shí):設(shè)電容器兩端初始電壓為零。u2tuLt+41232u2DCL31DD-220VD+14uuuc電容濾波電路(1)空載(RL=)時(shí):設(shè)電容器兩端初始電壓為零。u2tuLtuc=uL+41232u2DCL31DD-220VD+14uuuc22UuuCL故然后然后 繼續(xù)按正弦繼續(xù)按正弦規(guī)律下降規(guī)律下降, ,當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí), ,二極管截止二極管截止,C,C放放電電, ,由于

15、無(wú)放電回路由于無(wú)放電回路, ,所以所以 保持。保持。2u2uCuCu電源電源 在向負(fù)載在向負(fù)載R RL L供電的同時(shí)又供電的同時(shí)又對(duì)電容對(duì)電容C C充電。充電。電容電壓電容電壓 緊隨緊隨輸入電壓輸入電壓 按按正弦規(guī)律上升至正弦規(guī)律上升至 最大值。最大值。 2uCu2u電容濾波電路(2)接入RL(且RLC較大)時(shí):+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cucu2t電容濾波電路(2)接入RL(且RLC較大)時(shí):+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cucu2t而后 繼續(xù)按正弦規(guī)律下降,當(dāng) 時(shí)，時(shí)，二極管又導(dǎo)通，二極管又導(dǎo)通，電容電容C C再次充再次充電電。Cu2uC

16、u電容濾波電路(2)接入RL(且RLC較大)時(shí):+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cucu2t二極管中二極管中的電流的電流uc= uLiDt t這樣循環(huán)下去，這樣循環(huán)下去， 周期性變化，電周期性變化，電容容C C周而復(fù)始地周而復(fù)始地進(jìn)行充電和放電進(jìn)行充電和放電, ,使輸出電壓脈動(dòng)使輸出電壓脈動(dòng)減小。減小。 2u只有整流電路輸只有整流電路輸出電壓大于出電壓大于uc時(shí)，時(shí)，才有充電電流。才有充電電流。因此二極管中的因此二極管中的電流是脈沖波。電流是脈沖波。電容電容C C放電的快放電的快慢取決于時(shí)間常慢取決于時(shí)間常數(shù)數(shù)(=R(=RL LC C）的）的大小，時(shí)間常數(shù)大小，時(shí)間常數(shù)越

17、大，電容越大，電容C C放放電越慢，輸出電電越慢，輸出電壓壓 就越平坦，就越平坦，平均值也越高。平均值也越高。ou電容濾波電路(2)接入RL(且RLC較大)時(shí):+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cucu2t二極管中二極管中的電流的電流uc= uLiDt t電容濾波電路的特點(diǎn)：RLC 較大較大u2tiDtuc= uL(2)UL與RLC的關(guān)系：RLC愈大C放電愈慢UL(平均值)愈大一般?。阂话闳。? (T T: :電源電壓的周期電源電壓的周期) )2)53(TCRL近似估算近似估算: UL=1.2U2(1)整流管導(dǎo)電時(shí)間越短 的峰值電流越大Di電容濾波電路的特點(diǎn)：(3)(3)圖

18、為輸出直流電壓圖為輸出直流電壓U UL L隨隨負(fù)載電流負(fù)載電流I IL L的變化關(guān)系曲線。的變化關(guān)系曲線。OC型濾波純電阻負(fù)載LILU22U29 . 0 U負(fù)載直流電壓隨負(fù)載電流增加而減小。 電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)較大，說(shuō)明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)載較輕且變化不大的場(chǎng)合。C值一定,RL=即空載時(shí),22UUO C=0,即無(wú)電容時(shí),29 . 0 UUO （1）濾波電容C一般選擇體積小，容量大的電解電容器。 （2）普通電解電容器有正、負(fù)極性，使用時(shí)正極必須接高電位端，如果接反會(huì)造成電解電容器的損壞。要注意的幾點(diǎn)：（3）加入濾波電容以后，二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短，且在短時(shí)間內(nèi)承受較大的

19、沖擊電流( )，為了保證二極管的安全，選管時(shí)應(yīng)放寬裕量。LCii *使用條件：2)53(LdTCR各種電路參數(shù)比較：一、電容濾波電路一、電容濾波電路mAIID200021vUUUDRM5 . 32 . 1220200LIUf12R2T4C33. 01415 .10)41 (220TCRSvCRTUuLL例1、某電子設(shè)備需要直流電壓U0=30v，I0=400mA的直流電流，若采用橋式直流，電容濾波電路，試選擇直流元件和濾波電容。（1）選擇二極管考慮到電容充電電流的沖擊，選用最大直流電流為500mA、耐壓為50v的整流二極管。（2）選電容選C=500F，耐壓為50v的電解電容。例2、一個(gè)全波整流、

20、電容濾波電路中，U2=10v，C=1000F，當(dāng)RL=20時(shí)，試求 和S的值，整流管的壓降和整流內(nèi)阻可忽略。0u 例例3 如圖所示，要求輸出電壓如圖所示，要求輸出電壓U O（A V) =15V，負(fù)載，負(fù)載電流平均值電流平均值I L（A V) = 100mA, U O（A V) =1.2U2。試問(wèn)：。試問(wèn)：（1） 濾波電容的大小。濾波電容的大小。（2）考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為）考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍為10%, 濾波電濾波電容的耐壓值。容的耐壓值。解：解： （1）由）由U O（A V) =1.2U2 可知，可知，C的取值應(yīng)滿足的取值應(yīng)滿足RLC=（35）T/2的條件。的條件。150101001

21、53)()(AVLAVOLIURF333200F1501202.0)53(C（2）12.5V1.2V152 .1)(2AVOUU電容的耐壓值為電容的耐壓值為V5 .19V5 .1221 .121 .12UU實(shí)際可選取容量為實(shí)際可選取容量為300F、耐壓為、耐壓為25V的電容。的電容。例例4 如圖所示，如圖所示，RL=50歐姆，歐姆，C=1000uF，U2=20V U O（A V)有以下幾種情況有以下幾種情況:（1） 28V （2） 18V （3） 9V 分析電路產(chǎn)生了什么故障分析電路產(chǎn)生了什么故障?解：解： （1）RL開(kāi)路開(kāi)路 （2）電容開(kāi)路）電容開(kāi)路 （3）一個(gè)二極管開(kāi)路且電容開(kāi)路）一個(gè)二極

22、管開(kāi)路且電容開(kāi)路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：（1 1）帶負(fù)載能力差）帶負(fù)載能力差（2 2）輸出電壓不可調(diào)）輸出電壓不可調(diào)改進(jìn)改進(jìn)1 1：（1 1）提高帶負(fù)載能力）提高帶負(fù)載能力在輸出端在輸出端加一射極輸出器加一射極輸出器UO=UZ-0.7V基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路922串聯(lián)反饋型線性串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電源的工作原理穩(wěn)壓電源的工作原理RZDLR0UiU1、穩(wěn)壓原理、穩(wěn)壓原理OUUB不變不變BEUBIEIOUBEZOUUUCESOIUUU基本調(diào)整管電路基本調(diào)整管電路改進(jìn)改進(jìn)2 2：（2 2）使輸出電壓可調(diào)）使輸出電壓可調(diào)在射在射極輸出器前加一帶有負(fù)反饋的極輸出器前加一帶有負(fù)反饋的放大器放

23、大器具有放大環(huán)節(jié)的串具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.1.電路構(gòu)成電路構(gòu)成Z3221OU)RRRR1(U基準(zhǔn)電壓電路基準(zhǔn)電壓電路采樣電路采樣電路比較放大電路比較放大電路調(diào)整管電路調(diào)整管電路ZoURRRRRU32321minZoURRRRU3321max3.3.輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍2.穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理UO U-UB UO UO U- UB UO引入了負(fù)反饋引入了負(fù)反饋4.調(diào)整管的選擇調(diào)整管的選擇maxLmaxCII參數(shù)確定：參數(shù)確定：minOaxImmax

24、CEUUUmaxCEmaxCmaxCUIPmaxIcICMmax)(CECEOBRUUmaxCCMPP 調(diào)整管一般為大功率管，選調(diào)整管一般為大功率管，選擇時(shí)主要考慮三個(gè)極限參數(shù)：擇時(shí)主要考慮三個(gè)極限參數(shù)：CMICEOBRUCMP例:設(shè)如圖所示串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路中,穩(wěn)壓管為2CW14,其穩(wěn)定電壓為UZ7V，采樣電阻R1=3K，R2=2K, R3=3K,試估算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。iUC1URZVDBEU1R2R3RLRLIoUZU2R2R 放 大 比 較 環(huán) 節(jié)基準(zhǔn)電壓基 準(zhǔn) 電 壓解：VURRRRRUZo2 .1173232332321min解：VURRRRUZo7 a

25、x因此,穩(wěn)壓電路輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是(11.218.7V)。例:設(shè)如圖所示串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路中,穩(wěn)壓管為2CW14,其穩(wěn)定電壓為UZ7V，采樣電阻R1=3K，R2=2K, R3=3K,試估算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。iUC1URZVDBEU1R2R3RLRLIoUZU2R2R 放 大 比 較 環(huán) 節(jié)基準(zhǔn)電壓基 準(zhǔn) 電 壓 例：如圖,要求輸出電壓UO=(1015V),負(fù)載電流IL=(0100)mA,已選定基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓管為2CW1,其穩(wěn)定電壓UZ=7V,IZmin=5mA,IZmax33mA。若選用3DD2C,其主要參數(shù):ICM=0.5A,U(BR)CEO=45V,PCM=3W。iUC1URZVDBE

26、U1R2R3RLRLIoUZU2R2R 放 大 比 較 環(huán) 節(jié)基準(zhǔn)電壓基 準(zhǔn) 電 壓 假設(shè)采樣電阻總的阻值選定為2k左右,則R1、R2、R3三個(gè)電阻分別為多大？解： 因ZURRRRUo3321max故kkUURRRRZo93. 0)7152(max3213取 9103RZoURRRRRU32321min故kUURRRRRZo4 . 1)7102(min32132則kR49. 0)91. 04 . 1 (2取5102R(電位器)則kR58. 0)51. 091. 02(1取 5601R 在確定了采樣電阻R1R2R3的阻值以后再來(lái)驗(yàn)算輸出電壓的變化范圍是否符合要求,此時(shí)VUo23. 1) 791.

27、 091. 051. 056. 0(maxVUo76. 9)791. 051. 091. 051. 056. 0(min 輸出電壓的實(shí)際變化范圍為 ,所以符合給定的要求。VUO)23.1576. 9( 估算電源變壓器副邊電壓的有效值U2；解：穩(wěn)壓電路的直流輸入電壓的有效值為VVVVUUoI)2318()83(15)83(maxiUC1URZVDBEU1R2R3RLRLIoUZU2R2R 取 ，則變壓器副邊電壓的有效值為VUI23VUUI21)2 . 1231 . 1 (2 . 11 . 12 估算基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的限流電阻R的阻值； 解：基準(zhǔn)電壓支路中的電阻R的作用是保證穩(wěn)壓管VDZ的工作電流比較合

28、適,通常使穩(wěn)壓管中的電流略大于其最小參考電流值IZmin?？烧J(rèn)為RUUIZIZ故基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的限流電阻應(yīng)為kIUURZZin74. 2)57239 . 0(minImiUC1URZVDBEU1R2R3RLRLIoUZU2R 2R 驗(yàn)算穩(wěn)壓電路中的調(diào)整管是否安全。 解：根據(jù)穩(wěn)壓電路的各項(xiàng)參數(shù),可知調(diào)整管的主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)為mAIIIRLCM108)91. 051. 056. 023.15100(maxVUUCEOBR3 .32)2121 . 1 (21 . 12)(maxmin2)2 . 11 . 1 (CoCMIUUPW94. 1108. 0)76. 9212 . 11 . 1( 已知低頻大功率三

29、極管3DD2C的ICM0.5A，U(BR)CEO=45V,PCM=3W,可見(jiàn)調(diào)整管的參數(shù)符合安全的要求,而且留有一定的余地。 三、集成三端穩(wěn)壓器三、集成三端穩(wěn)壓器 集成三端穩(wěn)壓器是集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，用途十分廣泛，而且非常方便。集成三端穩(wěn)壓器有78系列(輸出正電壓)和79系列(輸出負(fù)電壓)，后面兩位數(shù)表示輸出電壓值，如7812，即表示輸出直流電壓為+12V。1.調(diào)整管 當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流波動(dòng)時(shí),調(diào)整自身的集射壓降使輸出電壓基本保持不變。集成三端穩(wěn)壓器集成三端穩(wěn)壓器(集成的穩(wěn)壓電源集成的穩(wěn)壓電源)框圖框圖2.放大電路 將基準(zhǔn)電壓與從輸出端得到的采樣電壓進(jìn)行比較,然后再放大并送到調(diào)整管的基極。3

30、.基準(zhǔn)電源 采用能帶間隙式基準(zhǔn)源,具有低噪聲、低溫漂的特點(diǎn),在單片式大電流集成穩(wěn)壓器中廣泛應(yīng)用。4.采樣電路 由兩個(gè)分壓組成,它將輸出電壓變化量的一部分送到放大電路的輸入端。5.啟動(dòng)電路 在剛接通直流輸入時(shí)使調(diào)整管、放大電路和基準(zhǔn)電源等建立起各自的工作電流, 當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作時(shí)斷開(kāi)啟動(dòng)定路,以免影響穩(wěn)壓電路的性能。6.保護(hù)電路 在W7800系列三端集成穩(wěn)壓器中,已將三種保護(hù)電路集成在芯片內(nèi)部,它們是限流保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路。IuIuIUC1C312OU2C注意：注意：輸入電壓輸入電壓UI一般應(yīng)比輸出電壓端一般應(yīng)比輸出電壓端UO高高2-3V以上。以上。C1、C2的作用：的作用：

31、防止自激振蕩，減小高頻噪聲、改善負(fù)載的瞬防止自激振蕩，減小高頻噪聲、改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。態(tài)響應(yīng)。(1)基本電路 IuIuIUC1C312OUOC 若輸出電壓比較高，應(yīng)在輸入端與輸出端之間跨接一個(gè)保護(hù)二極管VD，在輸入端短路時(shí)，使CO通過(guò)二極管放電，以便保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。(1)基本電路 負(fù)載所需的大電流由大功率三極管提供。(2)擴(kuò)大輸出電流 二極管VD補(bǔ)償了溫度對(duì)三極管UBE的影響,使輸出電壓穩(wěn)定。 電容C2的作用是濾調(diào)二極管VD兩端的脈動(dòng)電壓，以減小輸出電壓的脈動(dòng)成分。 (3)提高輸出電壓 利用電阻來(lái)提升輸出電壓。假設(shè)流過(guò)電阻R1、R2的電流比三端集成穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流I大很多,則可認(rèn)

32、為OOURRRU211 即輸出電壓為OOURRU )1(12LM78UoUiC1R2132(b)C2R1IQoU (4)使輸出電壓可調(diào) 集成運(yùn)放接成電壓跟隨形式，它的輸出電壓UA等于某輸入電壓，即OAURRRRRU32132 即OOOURRRRRRRRRUU )1()1/(2132 32132由圖可得OAOUUU 923開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源 1. 串聯(lián)型反饋式穩(wěn)壓電源用途廣泛，但存在以下兩個(gè)問(wèn)題： (1)調(diào)整管總工作在線性放大狀態(tài)，管壓降大，流過(guò)的電流也大(大于負(fù)載電流)，所以功耗很大，效率較低(一般為40%60%)，且需要龐大的散熱裝置。 (2)電源變壓器的工作頻率為50Hz，頻率低

33、而使得變壓器體積大、重量重。 (1)、能否讓調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)？導(dǎo)通時(shí)，電流大而管壓降?。唤刂箷r(shí)，管壓降高而電流趨于零。因此，總功耗很小，大大提高了效率(一般可達(dá)8090)。(2)、能否省去低頻工作的電源變壓器? 改用高頻變壓器(工作頻率提高到幾十kHz)，從而大大減小電源的體積和重量。 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源正是基于上述改革思路而發(fā)明的新型穩(wěn)壓電源。已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電視機(jī)及其它電子設(shè)備中。 2 2 改進(jìn)思路改進(jìn)思路開(kāi)關(guān)調(diào)整管開(kāi)關(guān)調(diào)整管脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制比較放大比較放大濾波電路濾波電路采采樣樣電電路路基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓+- -UIUO+- -圖圖 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路框圖開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路框圖電電路路結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)1

34、與串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路相比，增加了與串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路相比，增加了LC濾波電路、濾波電路、三角波發(fā)生器和比較器三角波發(fā)生器和比較器C組成的控制電路。組成的控制電路。脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路1二、工作原理二、工作原理當(dāng)當(dāng) ut uA 時(shí)，時(shí)，uB = + UOPP，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，iE 向負(fù)向負(fù)載提供電流，并將能量?jī)?chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中；載提供電流，并將能量?jī)?chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中；當(dāng)當(dāng) ut uA 時(shí)，時(shí)，uB = - - UOPP，調(diào)整管截止，調(diào)整管截止， iE = 0，電感，電感釋放能量，產(chǎn)生的電流流過(guò)負(fù)載和二極管。釋放能量，產(chǎn)生的電流流過(guò)負(fù)載和二極管。

35、圖圖 1結(jié)論：結(jié)論：調(diào)整管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)射極電位是高低交替調(diào)整管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)射極電位是高低交替的脈沖波形，經(jīng)的脈沖波形，經(jīng) LC 濾波電路后，負(fù)載上得到較平滑的輸濾波電路后，負(fù)載上得到較平滑的輸出電壓互感器出電壓互感器 uO。圖圖1 電路的波形圖電路的波形圖1 1、首先，將電網(wǎng)電壓、首先，將電網(wǎng)電壓(220V(220V、50Hz)50Hz)不經(jīng)電源變壓器降壓而不經(jīng)電源變壓器降壓而直接整流成直流直接整流成直流高壓高壓( (一次整流，一次整流，ACDCACDC，輸出一般為，輸出一般為300300多伏多伏) ,) ,作為開(kāi)關(guān)管的電源電壓。作為開(kāi)關(guān)管的電源電壓。2 2、開(kāi)關(guān)管在控制電路作用下，、

36、開(kāi)關(guān)管在控制電路作用下，時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截止，這樣又將直流高壓時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截止，這樣又將直流高壓“斬?cái)夭úā背山涣鞣讲ǔ山涣鞣讲? (這就是這就是DCACDCAC，即所謂的逆變器，即所謂的逆變器) )。斬波電壓經(jīng)一個(gè)高頻小。斬波電壓經(jīng)一個(gè)高頻小變壓器隔離、降壓，并經(jīng)二次整流后即可得到所需的直流電壓。變壓器隔離、降壓，并經(jīng)二次整流后即可得到所需的直流電壓。脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路24 4、例如，電網(wǎng)電壓不穩(wěn)使、例如，電網(wǎng)電壓不穩(wěn)使輸出直流輸出直流電壓電壓U Uo o增大，經(jīng)光耦合器隔離，誤差增大，經(jīng)光耦合器隔離，誤差放大器反相輸入端電壓增大，其輸出放大器反相輸入端電壓增大，其輸出減小。該電壓減小。該電壓(Uc+)(Uc+)與與Uc-Uc-的三角波比的三角波比較結(jié)果，會(huì)使其輸出電壓較結(jié)果，會(huì)使其輸出電壓(U(UG G) )的的占空占空比減小，比減小，如圖虛線所示，從而使如圖虛線所示，從而使VMOSVMOS導(dǎo)通時(shí)間減小，經(jīng)二次整流后取出方導(dǎo)通時(shí)間減小，經(jīng)二次整流后取出方波的平均值波的平均值(U(Uo o) )將隨之減小。將隨之減小。3 3、輸出電壓、輸出電壓U Uo o分壓后，經(jīng)光耦合分壓后，經(jīng)光耦合( (隔隔離