模擬電子技術基礎：第十章 直流電源

第十章直流電源§10.1

直流電源的組成§10.2

單相整流電路§10.4

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路§10.5

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路§10.3

濾波電路5學時作業(yè)10.210.310.610.12

直流電源是能量轉換電路,將220V（或380V）50Hz的交流電轉換為穩(wěn)定的直流電在分析電源電路時要考慮兩個問題：電網電壓波動±10％，負載有一定的變化范圍§10.1

直流電源本節(jié)知識點要求：了解由交流供電轉換到直流電源電路的基本組成與要求。改變電壓常為降壓交流變脈動的直流減小脈動電網電壓變化和負載變化,輸出電壓基本不變半波整流全波整流線性直流電源§10.2

單相整流電路1.整流電路要研究的問題2.單相半波整流電路3.單相橋式整流電路

本節(jié)知識點要求：理解并掌握半波/全波整流電路的工作原理、基本分析方法以及對整流二極管的選擇條件。整流電路要研究的問題電路的工作原理：二極管工作狀態(tài)、電路波形的分析輸出脈動直流電壓和電流平均值的求解方法3.整流二極管的選擇：二極管承受的最大整流平均電流和最高反向電壓大信號工作，二極管用理想模型一、單相半波整流電路u2的正半周，D導通，A→D→RL→B，uo=u2

u2的負半周，D截止，承受反向電壓

u2，

uo

=0電網電壓波動范圍±10％，二極管的極限參數應滿足：二極管的選擇二極管承受的最高反向電壓二極管承受的最大整流平均電流二、單相橋式整流電路A→D1→RL→D3→B，uo≈

u2u2的負半周

B→D2→RL→D4→A，uo≈-u2集成的橋式整流電路稱為整流堆1.工作原理u2的正半周2.輸出電壓和電流平均值的估算3.二極管的選擇考慮電網電壓波動范圍±10％，二極管的極限參數應滿足：與半波整流電路對二極管的要求相同三、倍壓整流電路u2負半周，u2+C1上電壓對

C2充電：

P→D2→C2→A，最終u2正半周C1充電：A→D1→C1→B，最終P實現多倍壓？

P527§10.3濾波電路一、電容濾波電路二、電感濾波電路三、倍壓整流電路本節(jié)知識點要求：理解并掌握電容/電感濾波電路的工作原理、基本分析方法；了解倍壓整流濾波電路的工作原理一、電容濾波電路1.工作原理充電指數下降濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動變小C越大，RL越大，τ越大，放電越慢，曲線越平滑，脈動越小考慮電路充放電內阻2.二極管的導通角導通角無濾波電容時θ＝π,有濾波電容時θ<π，同時二極管平均電流增大，故其峰值很大！θ小到一定程度，難于選擇二極管！電容濾波,電路簡單,Uo(AV)高,C足夠大時交流分量??；不適于大電流負載3.電容的選擇及Uo（AV）的估算4.優(yōu)缺點整流橋的簡化畫法二、電感濾波電路電感對直流分量的電抗為線圈電阻R，對交流分量的感抗為ωL

適于大電流負載！iL(t)減小時，感生電動勢阻止減小，從而增大二極管的導通角u2有效值為10V，電容足夠大，判斷下列情況下輸出電壓平均值Uo（AV）≈？

1.正常工作；

2.C開路；

3.RL開路；

4.D1和C同時開路；

5.D1開路。討論§10.4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路一、穩(wěn)壓電路的性能指標二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路本節(jié)知識點要求：了解穩(wěn)壓電路的主要性能指標；理解并掌握穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的工作原理、基本分析方法以及對穩(wěn)壓二極管的選擇條件。一、穩(wěn)壓電路的性能指標1.輸出電壓2.輸出電流穩(wěn)壓系數(

反映電網電壓波動時電路的穩(wěn)壓性能

)（負載不變，輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比）4.輸出電阻(

反映負載電流變化時電路的穩(wěn)壓性能)

電網電壓不變，負載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比5.紋波電壓

(

輸出電壓的交流分量)二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓穩(wěn)定電流IZ：穩(wěn)壓管工作電流(IZmin→IZmax

)最大耗散功率PZM：允許的最大功率，PZM=IZMUZ

動態(tài)電阻rz

：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，rz＝ΔU/ΔI1.穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數伏安特性符號等效電路+-2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理3.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標輸出電壓Uo

＝UZ輸出電流ILmax－ILmin

<IZmax－

IZmin輸出電阻4.特點:

簡單易行，適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場合穩(wěn)壓系數5.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設計（1）UI的選擇UI≈(2～3)UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇UZ＝Uo

IZmax－IZmin>ILmax－ILmin（3）限流電阻的選擇,保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞減小Sr

,取值矛盾電網電壓最低且負載電流最大時，穩(wěn)壓管的電流最小電網電壓最高且負載電流最小時，穩(wěn)壓管的電流最大若求得R=200~300Ω，該取接近

200Ω

還是接近

300Ω？為什么？若求得Rmin

>Rmax，怎么辦？討論：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設計依次選擇穩(wěn)壓管、UI、R、C、U2、整流二極管1.輸出電壓、負載電流→穩(wěn)壓管2.輸出電壓→UI≈(2～3)UZ負載電流、穩(wěn)壓管電流、UI→RUI→U2U2、R中電流

→整流二極管輸出電壓為6V，負載電流為0～30mA。求電路參數

例：汽車電瓶電壓11～13.6V，收音機9V

供電,電流(0～100mA).設計穩(wěn)壓電路

要設計穩(wěn)壓管的工作電流，限流電阻R的參數(2)當負載電流最小，輸入電壓最大時，流過穩(wěn)壓管的電流最大,則解：(1)當負載電流最大，輸入電壓最小時，流過穩(wěn)壓管的電流最小，則IminVImaxV作為設計的最低要求，可取穩(wěn)壓管的最小電流是最大電流的十分之一，即

則限流電阻

:（嚴格的設計可能要求最小電流是最大電流的20%到30%）則:也可以先設定再計算限流電阻的范圍

,

maxZminZII思考：

1.穩(wěn)壓二極管是如何穩(wěn)定電壓的？

2.穩(wěn)壓質量取決于什么？

3.普通二極管正偏工作可以穩(wěn)壓嗎？IV§10.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一、基本調整管穩(wěn)壓電路二、具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路三、集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）本節(jié)知識點要求：理解串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本工作原理；掌握基于三端穩(wěn)壓器件的穩(wěn)壓電路的分析方法以及基本選擇條件。為輸出大電流，可加電流放大穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管穩(wěn)定基極電位，RL引入

電壓負反饋，輸出電壓更加穩(wěn)定一、調整管穩(wěn)壓電路不管什么原因引起Uo變化，都將通過UCE的調節(jié)使

Uo

穩(wěn)定，故稱晶體管為調整管要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應加深電路的負反饋，即提高放大電路的放大倍數1.穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使Uo

增大則Uo↑→UN↑→UB↓→Uo↓二、具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路2.輸出電壓的調節(jié)范圍3.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本組成及其作用調整管取樣電阻調整管：是電路的核心，UCE隨UI和負載產生變化以穩(wěn)定Uo基準電壓基準電壓：是Uo

的參考電壓取樣電阻：對Uo

取樣，與基準電壓共同決定Uo比較放大：將Uo

的取樣電壓與基準電壓比較放大，決定電路的穩(wěn)壓性能比較放大4.串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調整管的選擇IEmax

=IR1+ILmax≈ILmax<ICMUCEmax

=UImax

-UOmin

<U(BR)CEO

PTmax

=IEmax

UCEmax

<PCM根據極限參數ICM

U(BR)CEOPCM選擇調整管！應考慮電網電壓的波動和負載電流的變化討論一：電網電壓波動±10％，UCES=3V，UI至少取多少伏？0.9UI>Uomax

+UCESUo

為10V～20V

1.若UZ=5V,

R1=R3=10kΩ，則

R2為多少

？可取R2=22kΩ

1.標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端；2.電路由哪些部分組成？3.UI=21V，R1=R2=R3=300Ω，UZ=6V，

UCES=3V，Uo=？4.如何選取R′和

R？限流型過流保護電路輸出電流取樣電阻討論二：5.取樣電阻的取值應大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6.若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？7.根據圖中過流保護電路的原理組成一種限流型保護電路。其電流應大于調整管的穿透電流電路可能產生了自激振蕩三、集成穩(wěn)壓器

（三端穩(wěn)壓器）輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：1.5A（W7800）、0.5A（W78M00）、

0.1A（W78L00）W7800系列

（1）簡介（2）基本應用濾波電容保護電路濾波電容將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負載電阻，構成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（3）輸出電流擴展電路為使負載電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流，可采用射極輸出器進行電流放大。很小三端穩(wěn)壓器的輸出電壓若UBE=UD，則

二極管的作用：消除UBE對Uo

的影響（4）輸出電壓擴展電路IW為幾mA

隔離作用基準電壓2.可調式三端穩(wěn)壓器

W117

輸出電壓

≈1.25V減小紋波電壓保護穩(wěn)壓器調整端電流只有幾微安討論三：W117的應用1.R1的上限值為多少？2.Uo

可能的最大值為多少？3.輸出電壓最小值為多少？4.Uomax

=30V，選取R1、R2；已知電網電壓波動±10％，輸出電壓最大值為30V，

UI至少取多少伏？決定于Iomin兩種情況：1.已知UI2.自己選取UI決定于W117的輸出輸入電壓最低、輸出電壓最高時，UImin－Uomax＞3V根據輸出電壓表達式§10.6開關型穩(wěn)壓電路一、開關型穩(wěn)壓電路的特點和基本原理二、串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路三、并聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路本節(jié)知識點要求：自學，了解開關型穩(wěn)壓電路的特點與基本工作原理。一、開關型穩(wěn)壓電源的特點及基本原理線性穩(wěn)壓電源：結構簡單，調節(jié)方便，輸出電壓穩(wěn)定性強，紋波電壓小。缺點是調整管工作在甲類狀態(tài)，因而功耗大，效率低（20％～49％）；需加散熱器，設備體積大，笨重，成本高。若調整管工作在開關狀態(tài)，則勢必大大減小功耗，提高效率，開關型穩(wěn)壓電源的效率可達70％～95％體積小，重量輕。適于固定的大負載電流、輸出電壓小范圍調節(jié)的場合構成開關型穩(wěn)壓電源的基本思路:

將交流電直接整流濾波得到直流電壓↓

控制開關管按較高的頻率通斷，

得到占空比可變的矩形波↓濾波，得到直流電壓引入負反饋，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定市電AC→DC→高頻AC→DCE二、串聯(lián)開關型穩(wěn)壓電路T截止，D導通，L

釋放能量，C放電uE≈-UDT、D均工作在開關狀態(tài)T飽和導通，D截止，L儲能，C充電