第16章 數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換

16．1．1單相半波整流電路單相半波整流電路如圖16．1-2所示。該電路由變壓器T、整流二極管VD及負載RL組成。設變壓器二次側電壓為由于二極管的單向?qū)щ娦?，當u2處于正半周時，即a端為正，b端為負，二極管承受正向電壓而導通。負載中流過電流io，設二極管為理想二極管，導通電壓降uVD=0，此時負載電壓等于副邊電壓，即uo=u2。當u2處于負半周時，即a端為負，b端為正，二極管承受反向電壓截止。對于理想二極管，負載中無電流流過，即io=0，此時負載電壓等于零，u2全部加在二極管VD上。輸出波形如圖16．1-3所示。由于輸出電壓波形只有u2的正半周才有輸出，故稱為半波整流。半波整流時，負載R上獲得脈動直流電壓。輸出直流電壓的平均值Uo與變壓器二次側交流電壓的有效值U2之間的關系為(16．1-1)負載中的直流電流平均值為

(16．1-2)在電路設計過程中，我們除了需要考慮負載所需要的直流電壓Uo和直流電流Io外，還要考慮整流元件反向截止時所承受的最高反向電壓UDRM。顯然，在單向半波整流電路中，二極管截止時所承受的最高反向工作電壓就是變壓器二次側交流電壓的最大值U2m，即

(16．1-3)圖16．1．2單相半波整流電路

圖16．1-3單相半波整流波形【例16．1-1】有一個單相半波整流電路如圖16．1-2所示。已知負載電阻RL=1000Ω，變壓器副邊交流電壓的有效值U2=20V。試求Uo、Io及UDRM，并選擇二極管。

【解】查附錄3可知，可選用二極管2AP4(50V，16mA)，滿足電路要求。單相半波整流電路的優(yōu)點是電路簡單，只需一個二極管就能構成整流電路，但其缺點是只利用電源的半個周期、整流電路輸出電壓低、輸出電壓脈動較大。為克服這些缺點，可采用全波整流電路。16．1．2單相橋式全波整流電路全波整流電路中最常用的是橋式全波整流電路，橋式全波整流電路由4個二極管接成電橋形式，如圖16．1．4所示，下面分析其工作原理。設u2=√2U2sinωt。當u2為正半周時，則a端為正，b端為負，如圖所示，此時二極管VD1和VD3承受正向電壓而導通，同時二極管VD2和VD4承受反向電壓而截止。負載RL中流過電流io，設二極管為理想二極管，導通電壓降uVD=0，此時負載電壓等于二次側電壓，即uo=u2。當u2處于負半周時，即a端為負，b端為正，如圖所示，此時二極管VD2和VD4承受正向電壓而導通，同時二極管VDl和VD3承受反向電壓而截止。負載R中流過電流io，其大小和方向與正半周時相同，在RL兩端產(chǎn)生與正半周時相同的壓降uo，如圖16．1-5所示。圖16．1-4單相橋式整流電路

圖16．1-5單相橋式整流電路波形圖由波形圖可以看出，單相橋式整流電路的輸出電壓uo同樣是單向脈動的，其平均電壓是單相半波時的兩倍，即

Uo=2×0．45U2=0．9U2(16．1-4)

負載電阻中的電流也增加一倍，即

(16．1-5)由于每個二極管導電半個周期，故每個二極管中流過的平均電流只有負載電流的一半，即

(16．1-6)每個二極管截止時所承受的最高反向工作電壓與單相半波整流電路相同，即

(16．1-7)由波形圖可以看出，單相橋式整流電路的輸出電壓uo同樣是單向脈動的，其平均電壓是單相半波時的兩倍，即

Uo=2×0．45U2=0．9U2(16．1-4)

負載電阻中的電流也增加一倍，即

(16．1-5)由于每個二極管導電半個周期，故每個二極管中流過的平均電流只有負載電流的一半，即

(16．1-6)每個二極管截止時所承受的最高反向工作電壓與單相半波整流電路相同，即

(16．1-7)

圖16．1-6整流橋整流橋參數(shù)和二極管的參數(shù)相近，包括額定正向整流電流、最高反向工作電壓等，選用原則與二極管相同?！纠?6．1-2】有一單相橋式整流電路，要求輸出電壓110V，輸出電流50mA，應選用那種型號的整流橋?【解】由Uo=0．9U2可求出變壓器二次側交流電壓的有效值為整流橋承受的最高反向工作電壓為查手冊可知，選用型號1CQ-1D(300V，50mA)的整流橋能滿足要求。思考題

16．1-1在圖16．1-4所示單相橋式整流電路中，如果(1)VD2反接，(2)因過電壓VD2被擊穿短路，(3)VD2斷開，試分別說明其后果如何。16．2濾波電路整流電路的輸出電壓是單向脈動電壓，且脈動較大。這樣的電源除了在一些對直流電源穩(wěn)定性要求不高的場合可以使用外，在絕大多數(shù)的電子電路及設備中都不能采用。因此，一般在整流電路中接入濾波電路，以改善輸出電壓的脈動程度，得到一個比較平滑的直流電壓。常用的濾波電路有電容濾波電路、電感濾波電路和復式濾波電路等。16．2．1電容濾波電路在整流電路負載電阻R兩端并聯(lián)一個電容，便構成了電容濾波電路。圖16．2-1(a)所示為單向半波整流加電容濾波電路。圖16．2-1電容濾波電路電容濾波電路是根據(jù)電容兩端電壓不能突變的特性來工作的。當u2從零開始增大時，二極管VD導通，u2向負載電阻供電的同時，對電容C進行充電。如果忽略二極管的導通壓降，充電電壓uC、輸出電壓uo與正弦電壓u2相同。當u2到達最大值時，uC和uo也到達最大值。當u2由峰值下降時，電容C也開始放電。開始時u2的下降速度比電容C的放電速度慢，此時仍有u2>uo，二極管VD仍然導通，負載兩端電壓仍有uo=uC=u2。隨著u2下降越來越快，當u2<uo時，二極管口開始承受反向電壓，二極管截止，此時電容開始放電。放電時間常數(shù)為τ=RLC，只要C取得足夠大，uC下降速度就很慢，即負載端電壓uo也下降得很慢，減少了脈動成分，輸出電壓平均值增大。到下個正半周到來時，當u2>uo時，二極管VD導通，電源電壓u2又向電容充電并向負載供電，重復前面的過程。如此不斷循環(huán)，負載R上得到的電壓波形如圖16．2-1(b)所示。由圖16．2-1(b)的輸出電壓波形可見，輸出電壓的平均值Uo取決于放電時間的長短，放電時間越長，平均電壓Uo就越大。負載開路時，輸出電壓平均值Uo為最大值，即Uo=√2U2。電容C開路時，輸出電壓平均值Uo為最小值，即Uo=0．45U2。實際應用時，對于半波整流，常取RLC≥(3～5)T；對于全波整流，常取RLC≥(3～5)T/2，此時半波整流加電容濾波電路的輸出電壓平均值一般取

Uo=U2(16．2-1)全波整流加電容濾波電路的輸出電壓平均值為

Uo=(1．1～1．2)U2(16．2-2)

當整流電路加電容濾波后，電路的工作條件發(fā)生了變化，此時二極管的導通時間縮短，二極管電流峰值增大，二極管上會產(chǎn)生電流沖擊，容易使二極管損壞，在選擇二極管時要注意對最大整流電流保留一定的裕量，通常應選擇其最大整流平均電流ID大于負載電流的2～3倍。同時，當負載開路時，整流二極管除承受電源的反向電壓外，還要承受電容兩端的電壓，故二極管承受的最大反向電壓為

16．2．2電感濾波電路電感濾波電路如圖16．2-2所示。利用電感線圈對直流分量的電阻很小，而對交流分量感抗很大的特點，當它串聯(lián)在整流電路和負載之間時，單向脈動中的交流成分大部分降在電感上，直流分量則順利通過電感送到負載上，這樣就使負載上能得到較好濾波效果的直流輸出電壓。在電感濾波電路中，電感線圈的電感值越大，對交流信號的感抗就越大，濾波效果越好。但電感值越大，線圈的直流電阻將增大，不僅會增加成本，也會使輸出電壓和輸出電流下降。圖16．2-2電感濾波電路電感濾波電路輸出電壓的平均值，一般要小于電容濾波電路輸出電壓的平均值。工程上，在電感線圈電阻可忽略的情況下，一般取

Uo=0.9U2(16．2-4)在電感濾波電路中，由于濾波電感的續(xù)流作用，可以使二極管的導通角接近π，減小了二極管的沖擊電流，平滑了流過二極管的電流，從而延長整流二極管的壽命。電感濾波的缺點是體積大，成本高。*16．2．3π形濾波電路為了得到更好的濾波效果，經(jīng)常使用兀形濾波電路。圖16．2-3(a)為兀形LC濾波電路，圖16．2-3(b)為π形RC濾波電路。圖16．2-3π形濾波電路16．2．4各種濾波電路的比較表16．2-1中列出了各種濾波電路性能的比較。構成濾波電路的電容及電感應足夠大，θ為二極管的導通角，θ角小，整流管的沖擊電流大；θ角大，整流管的沖擊電流小。表16．2-1各種濾波電路性能的比較類型性能

電容濾波

電感濾波

π形濾波

U0/U1

1．2

O．9

1．2

θ

小

大

大

適用場合

小電流負載

大電流負載

大電流負載思考題

16．2-1在電容濾波電路中，根據(jù)何種原則選擇電容C的大小?16．2-2電容濾波電路和電感濾波電路，哪個電路的帶負載能力強一些?為什么?16．3穩(wěn)壓電路經(jīng)過整流、濾波后得到的輸出電壓，雖然脈動程度很小，但并不穩(wěn)定。一方面會隨交流電網(wǎng)電壓的變化而變化，另一方面當負載電阻變化時輸出電壓也會變化。為了能獲得更加穩(wěn)定的直流電壓，需要在整流濾波電路后增加穩(wěn)壓電路。

16．3．1硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路如圖16．3-l所示。穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管VDZ和限流電阻R組成。穩(wěn)壓過程中，穩(wěn)壓二極管VDZ和負載電阻RL并聯(lián)，穩(wěn)壓二極管反接，限流電阻尺起調(diào)節(jié)作用，當交流電網(wǎng)電壓或負載電流變化時，通過調(diào)節(jié)R上電壓的變化保持輸出電壓基本不變。圖16．3-l硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路1．穩(wěn)壓原理當負載RL不變而交流電網(wǎng)電壓增大時，輸入電壓Ui增大，必然引起輸出電壓Uo增大，即Uz增大，從而流過穩(wěn)壓管的電流IZ將急劇增大，使得IR和UR增大，抵消了Ui的增大量，使負載電壓Uo基本保持不變，達到穩(wěn)壓的目的。穩(wěn)壓調(diào)節(jié)過程如下：而當交流電網(wǎng)電壓降低時，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)過程相反。當輸入交流電網(wǎng)電壓不變而負載電阻RL減小時，此時輸出電流Io增大，必然引起電流IR增加，即Uo將增加，從而使輸出Uo=UZ減小，IZ將急劇減小，IZ的減小會引起IR減小，即Uo減小，反過來又會使輸出電壓Uo=UZ增大，兩過程相互抵消，達到穩(wěn)壓的目的。其穩(wěn)壓調(diào)節(jié)過程如下：綜上所述，在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻R上電壓的變化進行補償，達到穩(wěn)壓的目的。限流電阻R在穩(wěn)壓電路中是必不可少的元件。2．限流電阻的選擇硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路中的限流電阻是一個很重要的元件。限流電阻R的阻值必須選擇適當，才能保證穩(wěn)壓電路在交流電網(wǎng)電壓或負載變化時很好地實現(xiàn)穩(wěn)壓作用。在圖16．3-1所示的電路中，要使穩(wěn)壓管正常工作，流過穩(wěn)壓管的電流必須在IZmin～IZmax之間。如果負載電流的變化范圍為Iomin～Iomax，電源電壓波動使得濾波輸出電壓Ui在Uimin～Uimax之間變化，則要使穩(wěn)壓管能正常工作，必須滿足如下關系：當電網(wǎng)電壓最高和負載電流最小時，IZ的值最大，此時，IZ不應超過允許的最大值，即當電網(wǎng)電壓最低和負載電流最大時，IZ的值最小，此時IZ不應超過允許的最小值，即

(16.3-2)由式(16．3-1)、式(16．3-2)，得到限流電阻尺的取值范圍為(16．3-3)如果此范圍不存在，則說明給定條件下已超出穩(wěn)壓管的工作范圍，需要限制輸入電壓Ui或輸出電流Io的變化范圍，或選用更大穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管，或采用其他類型的穩(wěn)壓電路。

3．電路參數(shù)的選擇

(1)穩(wěn)壓電路輸入電壓Ui的選擇在電路中，一般選擇

Ui=(2～3)UoUi確定后，就可以根據(jù)此值選擇整流濾波電路的元件參數(shù)。(2)穩(wěn)壓管的選擇在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，Uo=UZ；當負載電流變化時，穩(wěn)壓管將產(chǎn)生一個與之相反的變化電流，所以穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)所允許的電流變化范圍應大于負載電流的變化范圍。同時，穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流的選取應留有充分的裕量。故穩(wěn)壓管的選取原則一般為(3)限流電阻的選擇限流電阻按式(16．3-3)來選擇。

【例16．3-1】在圖16．3-1所示電路中，設穩(wěn)壓管的UZ=6V，IZmax=40mA，IZmin=5mA；Uimin=12V，Uimax=15V；RLmax=600Ω，RLmin=300Ω。試選擇合適的限流電阻R?！窘狻坑山o定的條件可以求出由式(16．3-3)有即可取R=200Ω，此時電阻消耗的功率為可選用阻值為200Q、功耗為1W的電阻。

16．3．2晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的缺點是精度較低，受穩(wěn)壓管最大電流的限制從而輸出電流較小，穩(wěn)定電壓不能連續(xù)可調(diào)等，只適用于穩(wěn)壓要求不高的小功率電子設備。為了提高穩(wěn)壓性能，廣泛采用晶體管穩(wěn)壓電路。圖16．3-2是一種晶體管穩(wěn)壓電路，它由四部分組成。1．采樣環(huán)節(jié)采用環(huán)節(jié)由R1、R2及電位器Rp組成的分壓電路構成，它將輸出電壓的一部分取出送到放大環(huán)節(jié)。電位器Rp起調(diào)節(jié)輸出電壓的作用。2．基準電壓基準電壓由穩(wěn)壓管VDZ和電阻R3組成。采樣電壓Uf與基準電壓UZ進行比較，將二者的差值進行放大。電阻R3為限流電阻。

3．放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)由晶體管VT2構成的直流放大電路組成。晶體管VT2將采樣電壓Uf與基準電壓己UZ的差值電壓UBE2=Uf-UZ放大后去控制調(diào)整管VT1。電阻R4構成VT2的負載電阻，同時也是調(diào)整管T1的偏置電阻。4．調(diào)整環(huán)節(jié)調(diào)整環(huán)節(jié)由工作在線性工作區(qū)的調(diào)整管T1構成。調(diào)整管T1的基極電流受放大電路中的晶體管T2的集電極電流控制，通過控制調(diào)整管的基極電流，從而控制調(diào)整管的IC1和UCE1，達到控制調(diào)整輸出電壓的目的。圖16．3-2晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路的穩(wěn)壓原理為：輸入電壓Ui增大時，導致輸出電壓Uo增大，采樣電壓Uf增大，UBE2增大，晶體管VT2的基極電流，IB2增大，IC2增大，VT2管的集射極電壓UCE2減小。因此，調(diào)整管的UBE1減小，IC1減小，UCE1增大，輸出電壓Uo下降，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。上述過程可表示為16．3．3三端集成穩(wěn)壓器將串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和保護電路集成在一起就構成集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器相比分立元件穩(wěn)壓電源，有體積小、性能高、使用簡便、可靠性高等優(yōu)點，目前已在電子設備中得到廣泛應用。集成穩(wěn)壓器有多種類型，比較常用的有三端固定輸出電壓式、三端可調(diào)輸出電壓式等。圖16．3—3為三端集成穩(wěn)壓器的外形和符號，它有三個引線端，即輸入端、輸出端和公共端。常用的三端固定輸出電壓式集成穩(wěn)壓器的型號有w78××、w79××、w78M××、W79M××、W78L××和W79L××等系列。不同的系列對應不同的輸出電壓和輸出電流。78系列輸出正電壓，79系列輸出負電壓。W78和W79系列的輸出電流為1．5A；W78M和W79M系列的輸出電流為0．5A；W78L和W79L系列的輸出電流為0．1A。每個系列都有幾個固定的輸出電壓等級，一般為5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。型號中××代表輸出電壓的絕對值。圖16．3-3三端集成穩(wěn)壓器的外形及其符號下面介紹幾種常見的應用電路。

1．輸出固定電壓的穩(wěn)壓電路圖16．3-4所示為輸出電壓固定的穩(wěn)壓電路。一般輸入電壓Ui比輸出電壓Uo大5V以上，從而保證穩(wěn)壓器能正常工作。電路中Ci用來抵消輸入端接線較長時產(chǎn)生的電感效應，防止自激振蕩，接線不長時也可不接。G的值一般在0．1～1．0μF左右。Co用來消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，即當負載電路變化時不致引起輸出電壓Uo有較大的波動，Co可選1μF的電容。圖16．3-4輸出電壓固定的穩(wěn)壓電路2．輸出正、負電壓的穩(wěn)壓電路將W78××和W79××系列兩塊穩(wěn)壓器合并使用，可得到輸出為正、負電壓的穩(wěn)壓電路，如圖16．3-5所示，兩塊穩(wěn)壓器的公共端接在一起，接公共地端。圖中C1為濾波電容，是大容量電容。圖16．3．5輸出正負、電壓的穩(wěn)壓電路圖16．3-6所示為用兩塊w7815系列穩(wěn)壓器構成的±15V電源的電路。圖中C1為濾波電容，是大容量電容。圖16．3-6由兩塊W7815構成的±15V電源3．輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路圖16．3-7所示為用三端穩(wěn)壓電路組成的輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源電路。圖中UXX為三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓，適當選擇電阻R3和R4的阻值，可提高輸出電壓。調(diào)整R1和R2的比值關系，可調(diào)節(jié)輸出電壓Uo的大小。圖16．3-7中運算放大器構成電壓跟隨器，有而根據(jù)分壓公式，有由上兩式，可得(16．3-4)圖16．3-7輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路4．增大輸出電流的電路當負載電流大于三端集成穩(wěn)壓器的額定輸出電流時，可采用外接功率放大管vT的方法來增大輸出電流，電路如圖16．3-8所示。圖中IXX為穩(wěn)壓器輸出電流，IC為外接功率放大管VT的集電極電流，實際輸出電流Io為圖16．3-8增大輸出電流的電路思考題

16．3-1如何選硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中的電阻尺?*16．4開關型直流穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管必須工作在線性工作區(qū)，由于通過管子的電流和管子兩端的電壓較大，因而調(diào)整管的功耗大，串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的效率一般低于50％。對于功率變換裝置來說，降低電路的損耗、提高變換效率十分重要。開關型穩(wěn)壓器的調(diào)整管一般以104～105Hz的頻率反復翻轉(zhuǎn)于飽和區(qū)和截止區(qū)，工作在開關狀態(tài)，因而管子的功耗很低，電源的效率可以達到80％～90％。開關型穩(wěn)壓電路的另一個優(yōu)點是通用性強，通過改變電路結構可以實現(xiàn)降壓、升壓、反極性的穩(wěn)壓功能。這種電源不需要電源變壓器，采用直接整流、高頻變換和脈沖調(diào)制等技術，體積小、質(zhì)量輕、效率高、抗干擾能力強，易于實現(xiàn)自動保護，所以在許多電子設備中得到廣泛應用。圖16．4-1開關直流穩(wěn)壓電路的原理框圖開關直流穩(wěn)壓電路的基本結構框圖如圖16．4-1所示。圖中基準、取樣、比較放大等環(huán)節(jié)的作用與串聯(lián)線性直流穩(wěn)壓電路相同，不同之處是，它們所形成的控制信號調(diào)節(jié)的是一個開關調(diào)整管在一個周期T內(nèi)的導通時間ton所占的比例D=ton／T，即占空比，進而調(diào)節(jié)輸出電壓并使其穩(wěn)定。在開關直流穩(wěn)壓電路中，根據(jù)調(diào)整管與負載的連接方式可以分為串聯(lián)型和并聯(lián)型。16．4．1串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路圖16．4-2(a)所示為串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電路的基本原理圖。輸入電壓Ui為未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓；晶體管VT為調(diào)整管，即開關管；uB為矩形波，可知VT工作在飽和、截止狀態(tài)，即開關狀態(tài)；電感L和電容C組成濾波電路，vD為續(xù)流二極管。圖16．4-2串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路當uB為高電平時，VT飽和導通，此時二極管VD承受反向電壓而截止，等效電路如圖16．4-2(b)所示。各電流如圖所示，此時電感L存儲能量，電容C充電，開關管VT的發(fā)射極電位uE=Ui-UCES≈Ui；當uo為低電平時，VT截止，此時由于電感的續(xù)流作用，二極管承受正向電壓導通，等效電路如圖16．4-2(c)所示，同時電容C放電，負載電流方向不變，uE=-UD≈O。根據(jù)上面的分析，可以畫出uB、uE、電感上的電壓uL和電流iL及輸出電壓uo的波形，如圖16．4-3所示。在串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路中，只有當L和c足夠大時，輸出電壓Uo和負載電流Io才連續(xù)，L和C越大，Uo的波形越平滑。而輸出電壓由于是電壓U1通過開關調(diào)整管VT和LC濾波電路輪流提供的，通常脈動成分比線性穩(wěn)壓電壓大一些，這是開關型穩(wěn)壓電路的缺點之一。若將uE視為直流分量和交流分量之和，則輸出電壓的平均值等于uE的直流分量，即

可以寫為

Uo≈DUi(16．4-1)通過改變占空比D，可以改變輸出電壓的大小。圖16．4-3串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路波形圖由式(16．4-1)可知，由于串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路中調(diào)整管與負載串聯(lián)，輸出電壓總是小于輸入電壓，故稱之為降壓型穩(wěn)壓電路。16．4.2并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路實際應用時還需要將輸入直流電壓經(jīng)穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成大于輸入電壓的穩(wěn)定輸出電壓，其電路稱為升壓型穩(wěn)壓電路。在此類電路中，開關管常與負載并聯(lián)，故又稱之為并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路。并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路通過電感的儲能作用，將電感電壓與輸入電壓相疊加后作用于負載，因而Uo>Ui。圖16．4-4(a)所示為并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路的原理圖。圖16．4-4并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路當uB為高電平時，開關管VT飽和導通，Ui通過VT給電感L充電儲能，充電電流幾乎線性增大；二極管VD承受反向電壓截止；濾波電容C對負載放電，此時等效電路如圖16．4-4(b)所示。當uB為低電平時，開關管VT。截止，電感兩端電壓札變極性，二極管VD導通。電壓uL與Ui同方向，兩個電壓相加后通過二極管VD對C充電，向關載供電，此時等效電路如圖16．4-4(c)所示。由上面的分析，可以畫出uB、電感上的電壓uL及輸出電壓uo的波形，如圖16．5-5所示。從波形上可以看出，只有當L足夠大時，才能升壓；并且只有當C足夠大時，輸出電壓的脈動才可能足夠小；當uB的周期不變時，其占空比越大，輸出電壓越大。輸出電壓與占空比及輸入電壓Ui的關系為

(16．4-2)圖16．4-5并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路波形圖思考題16．4-1開關直流穩(wěn)壓電路與串聯(lián)型線性直流穩(wěn)壓電路相比較有何優(yōu)點?【引例分析】根據(jù)本章所學的知識，在圖16．0-1中所示電路中，VDl、VD2、VD3、VD4構成整流電橋，起到將交流電壓變?yōu)橹绷麟妷旱淖饔?，電容Cl為濾波電容，為大容量電容，可選C1=500μF；電容Ci用來抵消輸入端接線較長時產(chǎn)生的電感效應，防止自激振蕩，接線不長時也可不接。Ci的值一般在0．1～1．0μF左右，可選0．1μF：Co用來消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，即當負載電路變化時不致引起輸出電壓Uo有較大的波動，Co可選1μF的電容。根據(jù)經(jīng)濾波電容C1后的輸出電壓與變壓器二次側電壓U2的關系式，可估算得UC1=1．2U2=18V二極管VD1、VD2、VD3、VD4上所承受的最高反向工作電壓為UDRM=√2U2=21．2lV，假設二極管上流過的最大平均電流為50mA，可選擇型號為DBl02(UDRM=100V，ID=65mA)的整流橋搭建電路。本章小結1．線性直流穩(wěn)壓電源主要由變壓器、直流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四部分組成。單相半波整流及橋式整流電路輸出電壓的平均值為半波Uo=0．45U2

全波Uo=0．9U22．為了減少輸出電壓的脈動量，一般采用電容濾波電路，其輸出電壓平均值與負載有關，一般采用估算公式，通常取半波Uo=1．0U2

全波Uo=(1．1～1．2)U2

3．為了得到穩(wěn)定的輸出電壓，一般采用穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，但其精度不高。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中限流電阻的取值為4．為了得到穩(wěn)壓精度高的直流電源，目前應用較多的是三端集成穩(wěn)壓器。常見的穩(wěn)壓器有W78××系列及W79××系列。

5．為了提高穩(wěn)壓電源的效率，可選用開關型直流穩(wěn)壓電源。習題

16．1在題圖16-1所示電路中，已知負載RL=80Ω，直流電