模擬電子技術(shù)(江曉安)(第三版)第10章

1、第十章 直流電源 第十章第十章 直直 流流 電電 源源10.1 單相整流電路單相整流電路 10.2 濾波電路濾波電路 10.3 倍壓整流倍壓整流 10.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 10.5 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路 10.6 開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路 第十章 直流電源 圖10 1 直流電源的組成方框圖 10.1 單相整流電路單相整流電路 第十章 直流電源 10.1.1 單相半波整流電路單相半波整流電路 1. 電路工作原理電路工作原理 10.1 單相整流電路單相整流電路 圖10-2(a)所示電路為純電阻負載的單相半波整流電路。為了突出主要問題,認為二極管均為理想二極管,即正向電阻為零,管壓降為零;

2、反向電阻為無窮大,且忽略變壓器內(nèi)阻。在變壓器次級繞組電壓u2為正半周時,二極管導(dǎo)通,則負載上的電壓uO、二極管的管壓降uD、流過負載的電流iO和二極管的電流iD為 第十章 直流電源 LDODDORuiiiuuu2200第十章 直流電源 002DODOiiuuu在負半周時, 二極管截止, 則整流波形如圖10-2(b)所示。由于這種電路只在交流的半個周期內(nèi)二極管才導(dǎo)通,也才有電流流過負載,故稱為單相半波整流電路。 第十章 直流電源 圖10-2單相半波整流電路 第十章 直流電源 2. 直流電壓直流電壓UO和直流電流和直流電流IO的計算的計算 )(2120tduUOO在半波整流情況下 tUOusin2

3、0220tt0212sind()2OUUtt(10-1) 其中U2是變壓器次級繞組電壓的有效值。將uO代入(10-1)式得 第十章 直流電源 2245. 02UUUO 此式說明, 在半波整流情況下, 負載上所得的直流電壓只有變壓器次級繞組電壓有效值的45%。如果考慮二極管的正向電阻和變壓器等效電阻上的壓降, 則UO數(shù)值還要低。 在半波整流電路中, 二極管的電流等于輸出電流, 所以LLODORURUII245. 0則 (10-2) (10-3) 第十章 直流電源 3. 脈動系數(shù)脈動系數(shù)SOmOUUS1221UUmO57. 1222221UUUUSOmO整流輸出電壓的脈動系數(shù),定義為輸出電壓的基波

4、最大值UO1m與輸出直流電壓值UO之比,即(10-4) 其中UO1m可通過半波輸出電壓uO的富氏級數(shù)求得 (10-5) 所以 (10-6) 第十章 直流電源 4. 選管原則選管原則 一般選管根據(jù)二極管的電流ID和二極管所承受的最大反向峰值電壓URM進行選擇, 即二極管的最大整流 電 流 IF ID， 二 極 管 的 最 大 反 向 工 作 電壓 。 22UUURMR第十章 直流電源 10.1.2 單相全波整流電路單相全波整流電路 1. 電路與工作原理電路與工作原理 為提高電源的利用率, 可將兩個半波整流電路合起來組成一個全波整流電路, 如圖10 - 3(a)所示。二極管VD1、VD2在正、負半

5、周輪流導(dǎo)電, 且流過負載RL的電流為同一方向, 故在正、負半周, 負載上均有輸出電壓。 第十章 直流電源 圖 10 3 全波整流電路 第十章 直流電源 2. 直流電壓直流電壓UO和直流電流和直流電流IO的計算的計算 LLOOORURUIUUU2229 . 09 . 022 由輸出波形可看出, 全波整流輸出波形是半波整流時的兩倍, 所以輸出直流電壓也為半波時的兩倍, 即(10-7) (10-8) 第十章 直流電源 3. 脈動系數(shù)脈動系數(shù)S 全波整流電路輸出電壓的基波頻率為2, 求得基波最大值為67. 032223243242221UUSUUmO故脈動系數(shù)為 (10-9) 顯然脈動系數(shù)下降到67%

6、。 第十章 直流電源 4.選管原則選管原則 ODII21選擇管子時要求 ODFIII21由于VD1、VD2輪流導(dǎo)電,故流過每個管子的平均電流為輸出平均電流的一半,即 (10-10) 第十章 直流電源 全波整流電路每管承受的反向峰值電壓URM為u2的峰值電壓的兩倍,即222UURM因為無論正半周還是負半周, 均是一管截止, 而另一管導(dǎo)通, 故變壓器次級兩個繞組的電壓全部加至截止二極管的兩端。 選管時應(yīng)滿足222UUR(10-11) (10-12)第十章 直流電源 10.1.3 單相橋式整流單相橋式整流1. 電路與工作原理電路與工作原理 橋式整流電路只用一個無中心抽頭的次級繞組同樣可達到全波整流的

7、目的。橋式整流電路如圖10-4(a)、(b)所示,電路中采用了四只二極管,接成橋式。電路也可畫成如圖10-4(c) 所示的簡化形式。第十章 直流電源 圖10 4 橋式整流電路 第十章 直流電源 圖10 5 橋式整流電路波形圖 第十章 直流電源 2. 直流電壓直流電壓UO和直流電流和直流電流IO的計算的計算 LODLOORUIIRUIUU22245. 0219 . 09 . 03. 脈動系數(shù)脈動系數(shù)SS=0.67 (10-13) (10-14) (10-15) (10-16) 第十章 直流電源 4. 選管原則選管原則2221UUIIROF(10-17) (10-18) 第十章 直流電源 10.2

8、 濾濾 波波 電電 路路 10.2.1電容濾波電路電容濾波電路圖10-6所示為單相橋式整流電容濾波電路。下面分空載和負載兩種情況討論。 1.空載時的情況空載時的情況 空載時RL,設(shè)電容C兩端的初始電壓uC為零。接入交流電源后,當(dāng)u2為正半周時,VD1、VD2導(dǎo)通,則u2通過VD1、VD2對電容充電。當(dāng)u2為負半周時,VD3、VD4導(dǎo)通,u2通過VD3、VD4對電容充電。由于充電回路等效電阻很小,所以充電很快,電容C迅速被充到交流電壓u2的最大值U2。此時二極管的正向電壓始終小于或等于零,故二極管均截止,電容不可能放電,故輸出電壓UO恒為,其波形如圖10-7(a)所示。 222U第十章 直流電源

9、 圖圖 10 6 橋式整流、電容濾波電路橋式整流、電容濾波電路 第十章 直流電源 2. 帶電阻負載時的情況帶電阻負載時的情況 圖10-7(b)波形表示了電容濾波在帶電阻負載后的工作情況。當(dāng)t=0時電源接通,u2在正半周,u2通過VD1、VD2對電容充電。由于等效電阻小,故這一段時間uO=u2,當(dāng)t=t1時,電容電壓也達到最大值。之后u2下降,由于電容電壓不能突變,VD1VD4均反向偏置,故電容C通過RL放電。由于RL較大,故放電時間常數(shù)RLC較大。放電過程直至下一個周期u2上升到和電容上電壓uC相等的t2時刻,u2通過VD3、VD4對C充電,直至t=t3,二極管又截止,電容再次放電。如此循環(huán),

10、形成周期性的電容器充放電過程。 222uU第十章 直流電源 圖 10 7 電容濾波波形第十章 直流電源 (1) 電容濾波以后, 輸出直流電壓提高了, 同時輸出電壓的脈動成分也降低了，而且輸出直流電壓與放電時間常數(shù)有關(guān)。當(dāng)RLC時(相當(dāng)開路),輸出電壓最高,S=0,濾波效果最佳,為此,應(yīng)選擇大容量的電容作為濾波電容。這里因為要求負載電阻RL也要大,所以,電容濾波適用于大負載場合下運用。RLC變化對電容濾波的影響如圖10-8所示。 2221.4OUUU第十章 直流電源 圖10 8 RLC對電容濾波的影響 第十章 直流電源 (2) 電容濾波的輸出電壓UO隨輸出電流IO而變化。而變化。當(dāng)負載開路,即I

11、O=0(RL)時,電容充電達到最大值后不再放電,故。當(dāng)IO增大(即RL減小)時,電容放電加快,使UO下降。忽略整流電路的內(nèi)阻,橋式整流、電容濾波電路的輸出電壓范圍內(nèi)變化。若考慮內(nèi)阻,則UO值將下降。輸出電壓與輸出電流的關(guān)系曲線稱為整流電路的外特性。電容濾波電路的外特性如圖10-9所示。由圖可看出,電容濾波電路的輸出電壓隨輸出電流的增大而下降很快,所以電容濾波適用于負載電流變化不大的場合。 22U22OUU222 0.9UU第十章 直流電源 圖10 9 電容濾波電路的外特性 第十章 直流電源 (3)由電容濾波工作過程和波形可看出,電容濾波電路中整流二極管的導(dǎo)電時間縮短了,導(dǎo)電角小于180,且電容

12、放電時間常數(shù)愈大,則導(dǎo)電角愈小。由于電容濾波后,輸出直流電流提高了,而導(dǎo)電角卻減小了,故整流管在短暫的導(dǎo)電時間內(nèi)將流過一個很大的沖擊電流,這樣易損壞整流管,所以應(yīng)選擇IF較大的整流二極管。一般應(yīng)選二極管 LOFRUI21) 32(第十章 直流電源 實際工作中按下式選擇濾波電容的容量2)53(TCRL(10-19) 電容濾波整流電路, 其輸出電壓UO在 之間。當(dāng)滿足式(10 19)時, 可按下式進行估算229 . 02UU22 . 1 UUO1411TCRUUSLOmO脈動系數(shù) (10-20) (10-21) 第十章 直流電源 10.2.2 其它形式的濾波電路其它形式的濾波電路 為提高濾波性能,

13、降低脈動系數(shù),可采用RC-型濾波電路或LC-型濾波電路,如圖10-10所示。 第十章 直流電源 圖10 10 型濾波電路 第十章 直流電源 )/1 (/11222 21mOLLmOOLLOUCRCRRRUURRRU1211mOLLmOURCRRRU 設(shè)第二次濾波后, 負載上得到的直流分量和基波分量的幅值分別為UO和UO1m, 且存在如下關(guān)系: (10-23)式(10 - 23)簡寫為 (10-22) (10-24) 第十章 直流電源 當(dāng) LRC21時, 22LCSS型濾波電路, 其輸出直流電壓UO的估算均與電容濾波相同22 . 1 UUO由式(10-22)、(10-24)可求得輸出電壓的脈動系

14、數(shù) 112211O mO mOOUUSSUC R UC R（10-25）(10-26) 第十章 直流電源 圖10 11 L、LC濾波電路 如果需要大電流輸出, 或輸出電流變化范圍較大, 則可采用L濾波或LC濾波電路, 如圖10 - 11所示。 第十章 直流電源 表表 101 各種濾波器性能比較各種濾波器性能比較 外特性序號 性能 類型 (小電流) 適用場合 整流管的沖擊電流 外特性 1電容濾波 1.2 小電流 大2RC -型濾波 1.2小電流 大 3LC -型濾波 1.2小電流大4L濾波 0.9大電流小5LC濾波 0.9適應(yīng)性較強小2/UUO0.91.42OUUOIO第十章 直流電源 為了提高

15、濾波效果, 可在輸出端再并上一個電容C, 組成LC濾波電路, 它在負載電流較大時或較小時均有較佳的濾波特性, 故LC對負載的適應(yīng)力較強, 特別適合用于電流變化較大的場合。 L濾波和LC濾波電路的直流輸出電壓, 如忽略電感上的壓降, 則輸出直流電壓等于全波整流的輸出電壓, 即29 . 0 UUO(10-27) 第十章 直流電源 10.3 倍倍 壓壓 整整 流流10.3.1 二倍壓整流電路二倍壓整流電路 二倍壓整流電路如圖10-12所示,其工作原理如下:在u2的正半周時,VD1導(dǎo)通,VD2截止,電容器C1充電,極性如圖10-12所示,其值可達 ;在u2的負半周時,VD1截止,VD2導(dǎo)通,此時變壓器

16、次級電壓u2和電容C1上的電壓對電容C2充電,極性如圖10-12所示,其值可達 ,輸出電壓從C2兩端輸出,因輸出電壓值可達電容濾波輸出電壓的二倍,所以該電路為二倍壓整流電路。為得到更高倍數(shù)的輸出電壓,可采用多倍壓整流電路。 22U22 2U第十章 直流電源 圖10-12 二倍壓整流電路 第十章 直流電源 10.3.2 多倍壓整流電路多倍壓整流電路多倍壓整流電路如圖10-13所示，其工作過程如下:在u2的第一個正半周時,電源電壓通過VD1將電容C1上的電壓充電到;在u2的第一個負半周時,VD2導(dǎo)通,u2和C1上的電壓共同將C2上的電壓充至。在u2的第二個正半周時,電源對電容C3充電,通路為u2C

17、2VD3C3C1,uC3=u2+uC2-uC1;在u2的第二個負半周時,對電容C4充電,通路為u2C1C3VD4C4C2,uC4=u2+uC1+uC3-uC2。依次類推,電容C5、C6也充至,它們的極性如圖10-13所示。只要將負載接至有關(guān)電容組的兩端,就可得到相應(yīng)多倍壓直流電壓輸出。 22U22 2U22 2U22 2U22 2U第十章 直流電源 圖10 13 多倍壓整流電路 第十章 直流電源 10.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 10.4.1 穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo) 1. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)Sr 穩(wěn)壓系數(shù)是在負載固定不變的前提下,輸出電壓的相對變化量UO/UO與穩(wěn)壓電路輸入電壓的相對變化

18、量UI/UI之比,即 常數(shù)LROOrUUUUS11/(10-28) 該指標(biāo)反映了電網(wǎng)波動對輸出電壓的影響。此處穩(wěn)壓電路輸入電壓UI就是整流濾波以后的直流電壓。 第十章 直流電源 2. 穩(wěn)壓電路的輸出電阻穩(wěn)壓電路的輸出電阻rO 常數(shù)1UOOOIUr輸出電阻可以衡量穩(wěn)壓電路受負載電阻的影響程度, 即 (10-29)除了上述兩個指標(biāo)外,有時還用其它指標(biāo):電壓調(diào)整率,指當(dāng)電網(wǎng)電壓(u2)變化10%時,輸出電壓的相對變化量;電流調(diào)整率,指當(dāng)輸出電流IO從零變到最大時,輸出電壓的相對變化量;最大波紋電壓,指在輸出端存在的50Hz或100Hz的交流分量,通常以有效值或峰峰值表示;溫度系數(shù),指電網(wǎng)電壓和負載都

19、不變時,由于溫度變化而引起的輸出電壓漂移等。本節(jié)主要討論Sr、rO。 第十章 直流電源 10.4.2 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓管工作原理在第一章已介紹過了,其電路如圖10-14(a)所示,穩(wěn)壓管的伏安特性如圖10-14(b)所示。硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓是利用其反向擊穿時的伏安特性。從圖10-14可看出,在反向擊穿區(qū),當(dāng)流過穩(wěn)壓管的電流在一個較大的范圍內(nèi)變化時,穩(wěn)壓管兩端相應(yīng)的電壓變化量U很小,所以穩(wěn)壓管和負載并聯(lián),就能在一定條件下穩(wěn)定輸出電壓。 第十章 直流電源 圖10 14 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 第十章 直流電源 1. 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 (1) 輸入電壓UI保持不變, 當(dāng)負載電阻RL減小, I

20、L增大時, 由于電流在電阻R上的壓降升高, 輸出電壓UO將下降。由于穩(wěn)壓管并聯(lián)在輸出端, 由伏安特性可看出, 當(dāng)穩(wěn)壓管兩端的電壓略有下降時, 電流Iz將急劇減小,而IR=IL+Iz, 所以IR基本維持不變, R上的壓降也就維持不變, 從而保證輸出電壓UO基本不變, 即RLILIRUOIzIR=IL+Iz UO第十章 直流電源 (2) 負載電阻RL不變, 當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時, 將使UI增加, 隨之輸出電壓UO也增大, 由穩(wěn)壓管伏安特性可見, Iz將急劇增加, 則電阻R上的壓降增大, UO=UI-UR, 從而使輸出電壓基本保持不變, 即 UIUOIzIRUR UO 第十章 直流電源 2. 指標(biāo)計算指

21、標(biāo)計算 (1) 穩(wěn)壓系數(shù)。按(10 - 28)式, 考慮UO/UI時, 可利用圖10 - 15所示的等效電路(僅考慮變化量), 則zzLzLzOrRrRrRRrUU/1zzzOOrUUrRrUUUUS111當(dāng)Rrz時 zzrUURrS1()LzRr故 (10-30)(10-31) 第十章 直流電源 圖10 15 穩(wěn)壓電路的交流等效電路 第十章 直流電源 (2) 輸出電阻rO。從圖10 - 15可求得輸出電阻為zzOrRrr/(10-32) 第十章 直流電源 3. 限流電阻限流電阻R的選擇的選擇 (1) 當(dāng)電網(wǎng)電壓最高, 即為UI max, 且負載電流最小為時, 流過穩(wěn)壓管的電流最大, 其值不應(yīng)

22、超過Iz max, 即maxLzRUmaxmaxmaxmax1maxmaxmax1LzzLzzLzzRUIRUURIRURUU(10-33) (10-34) 第十章 直流電源 (2)當(dāng)電網(wǎng)電壓最低,即為UImin,且負載電流最大為時,流過穩(wěn)壓管的電流最小,其值不應(yīng)低于允許的最小值,即 maxLzRU1maxminmin1minminminminzzzLzLLzzUUUIRRUURRRIU(10-35) (10-36) 限流電阻R可在(10-34)式和(10-36)式范圍內(nèi)選取。如不能同時滿足(10-34)式和(10-36)式,則說明在給定的條件下已超出穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓范圍了,需要限制使用條件或選用

23、參數(shù)余量較大的穩(wěn)壓管。 第十章 直流電源 【例1】 穩(wěn)壓電路如圖10-14(a)所示, 穩(wěn)壓管為2CW14, 其參數(shù)是Uz=6V, Iz=10mA, Pz=200mW, rz15。整流濾波輸出電壓UI=15V。 (1) 試計算當(dāng)UI變化10%, 負載電阻在0.52k范圍變化時, 限流電阻R值。 (2) 按所選定的電阻R值, 計算該電路的穩(wěn)壓系數(shù)及輸出電阻。 解解mAUPIzzz336200maxmin10mAzzIIIz min一般取手冊所給定的穩(wěn)壓電流值,即 第十章 直流電源 VUUUUVUUUU5 .13%)101 (%105 .16%)101 (%10111max1111max1kRkR

24、34. 05 . 06105 . 065 .1329. 02633265 .16即0.29kR0.34k, 可選R=320, 電阻的額定功率 WPR34. 0320)65 .16(2其次確定UImax和UImin， (1)由公式(10-34)、(10-36)可得 第十章 直流電源 (2)由(10-30)式和(10-32)式可求得 3 .1415/320/%1111. 061515320151zOzzzrrRrUUrRrS硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路在輸出電壓不需調(diào)節(jié),負載電流比較小的情況下,穩(wěn)壓效果較好,所以在小型電子設(shè)備中經(jīng)常采用它。但這種穩(wěn)壓電路輸出電壓不可調(diào)節(jié),輸出電壓就是穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Uz。當(dāng)電網(wǎng)

25、電壓或負載電流變化太大時,此電路也不適應(yīng),這時可采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 第十章 直流電源 10.4.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路通常由調(diào)整元件、基準(zhǔn)電壓、取樣網(wǎng)絡(luò)、比較放大以及過載或短路保護、輔助電源等輔助環(huán)節(jié)組成,基本原理框圖如圖10-16所示。 第十章 直流電源 圖10 16 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理框圖第十章 直流電源 一般情況下,取樣網(wǎng)絡(luò)及過載或短路保護電路的電流比負載電流小得多,所以調(diào)整元件V的電流與負載電流IO近似相等,可將V與負載電阻RL看成串聯(lián)關(guān)系,故稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。該電路的核心部分是調(diào)整管V組成的射極輸出器,負載電阻作為射極電阻,整流濾波電路的輸出電壓作為電源

26、。射極輸出器是電壓串聯(lián)負反饋電路,它本身就具有穩(wěn)定輸出電壓的特點。調(diào)整管的工作點必須設(shè)置在放大區(qū),方能起到電壓調(diào)整作用。輸出電壓UO是輸入電壓UI與管壓降UCE之差,即UO=UI-UCE。 第十章 直流電源 圖10-17 幾種串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 第十章 直流電源 1. 輸出電壓輸出電壓UO的計算及調(diào)節(jié)范圍的計算及調(diào)節(jié)范圍 OBURRRU2123ROORRRBEBEBURRRUURRRUUUUUU221212233(10-37) 以圖10-18所示的電路為例,從分壓關(guān)系可求得 而由V2、V3及VDz1回路又可得 (10-38) (10-39) (10-40) 第十章 直流電源 圖10 18 具有輔助

27、電源的穩(wěn)壓電路 第十章 直流電源 【例2】 在圖10 -18中VDz1穩(wěn)壓電壓UDz1=UR=7V, 采樣電阻RA=1k, RB=680, RW=200, 試估算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。 解解VURRRRRUVURRRRUzWBWBAOzBWBAO95.14768. 02 . 068. 02 . 0135.19768. 068. 02 . 01minmax第十章 直流電源 2. 最大負載電流額定值的估算最大負載電流額定值的估算 在輸出電壓穩(wěn)定的條件下,電路可能向負載提供最大額定電流IOmax。以圖10-18為例,輸出電壓 VUVUUCBO7 . 07 . 031要求UO穩(wěn)定,意味著流過Rc的電流I

28、R必須穩(wěn)定,而IR=IB1+IC3。當(dāng)負載電流IO增大時,要求IB1IO/1相應(yīng)增大,為保持IR基本不變,V3集電極電流IC3應(yīng)相應(yīng)減小。而IC3的減小是有限度的,當(dāng)IC30時,V3已無法再起調(diào)節(jié)作用,所以IC3=0時,IO=IOmax,故 第十章 直流電源 ROBIII1max1cDzRORUII7 . 0211maxcDzRRUI7 . 02而 所以 (10-41) 第十章 直流電源 3. 調(diào)整管的考慮調(diào)整管的考慮 (1) 對ICM的考慮。調(diào)整管中流過的最大集電極電流為 maxmaxIIIIOCCM(2) 對PCM的考慮。調(diào)整管可能承受的最大集電極功耗為maxminmax1maxmax1m

29、ax)(COCCECIUUIUP)(maxminmax1IIUUPOOCM選管時要求: (10-42) (10-43) 第十章 直流電源 (3) 對擊穿電壓BUCE的考慮。當(dāng)輸出短路時, 輸入最大電壓UI max, 全加在調(diào)整管c、 e間, 所以 max1UBUCE(4)采用復(fù)合調(diào)整管。當(dāng)要求負載電流較大時,調(diào)整管的基極電流也很大,靠放大器來推動有時十分困難。與功率放大相似,可用復(fù)合管組成調(diào)整管,如圖10-19所示。圖中R的接入,是為了減小V2管的穿透電流流入V1管的基極。因為當(dāng)不接R時,V2管的穿透電流將全部流入V1管的基極,并經(jīng)放大以后,成為V1的工作電流,使調(diào)整管V1的管耗增加,溫度特性

30、變壞。R愈小，對穿透電流的分流作用愈大,但對工作電流分流也大,故R不能選得太小。 (10-44) 第十章 直流電源 圖10 19 采用復(fù)合調(diào)整管第十章 直流電源 10.5 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路 10.5.1 基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路 基本應(yīng)用電路如圖10-20所示,其輸出為固定電壓。其中，電容C1是在輸入引線較長時抵消其電感效應(yīng)以防止產(chǎn)生自激;C2用來減小輸出脈動電壓并改善負載的瞬態(tài)效應(yīng),即瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。 第十章 直流電源 圖圖10 20 W78系列基本應(yīng)用電路系列基本應(yīng)用電路第十章 直流電源 10.5.2 擴大輸出電流的電路擴大輸出電流的電路 W78 或

31、W79 系列組件,最大輸出電流為1.5A,當(dāng)需要大于1.5A的輸出電流時,可采用外接功率管來擴大電流輸出范圍,其電路如圖10-21所示。 第十章 直流電源 圖10-21 擴大輸出電流的電路 第十章 直流電源 10.5.3 擴大輸出電壓的電路擴大輸出電壓的電路 圖10 22 擴大輸出電壓的電路 第十章 直流電源 10.5.3 擴大輸出電壓的電路擴大輸出電壓的電路 2122211RIURRRIRRUUUQQOURRUO121 圖中 R1上的電壓為W78的標(biāo)稱輸出電壓U, 輸出端對地的電壓為 式中IQ為W78的靜態(tài)工作電流, 通常IQR2較小, 輸出電壓近似為(10-45) 第十章 直流電源 10.

32、5.4 輸出電壓可調(diào)的電路輸出電壓可調(diào)的電路 當(dāng)要求穩(wěn)壓電源輸出電壓范圍可調(diào)時,可以應(yīng)用集成穩(wěn)壓器與集成運放接成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路,如圖10-23所示。 在圖10-23中,集成運放F007接成電壓跟隨器形式,電阻R1上的電壓近似等于集成穩(wěn)壓器的標(biāo)稱輸出電壓U,因此輸出電壓值為 URRUO121(10-46) 所以改變R2/R1值即可改變輸出電壓值。 第十章 直流電源 圖10 23 輸出電壓可調(diào)電路 第十章 直流電源 10.6 開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路 10.6.1 串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源 串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源是最常用的開關(guān)穩(wěn)壓電源。圖10 - 24 為串聯(lián)它激式單端降壓型開關(guān)穩(wěn)

33、壓電源的方框圖和電路原理圖。 第十章 直流電源 圖 10 -24串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的方框圖及電路原理圖第十章 直流電源 1. 電路組成電路組成 從圖10-24(a)所示方框圖可看出,它同前述的線性調(diào)整型串聯(lián)穩(wěn)壓電路相比,其中取樣電路、比較放大器和基準(zhǔn)電壓與前述的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路相同，不同的是開關(guān)脈沖發(fā)生器(由振蕩器和脈寬調(diào)制電壓比較器組成)、開關(guān)調(diào)整管和儲能濾波電路三部分。這三部分的功能分別如下所述。(1)開關(guān)脈沖發(fā)生器：一般由振蕩器和脈寬調(diào)制電壓比較器組成,產(chǎn)生開關(guān)脈沖。脈沖的寬度受比較放大器輸出電壓的控制。由于取樣電路、基準(zhǔn)電壓和比較放大器構(gòu)成的是負反饋系統(tǒng),故輸出電壓UO升高時,比較放大器

34、輸出的控制電壓降低,使開關(guān)脈沖變窄；反之, UO下降時,控制電壓升高,開關(guān)脈沖增寬。 第十章 直流電源 (2)開關(guān)調(diào)整管：一般由功率管組成,在開關(guān)脈沖的作用下,使其導(dǎo)通或截止,工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)脈沖的寬窄控制調(diào)整管導(dǎo)通與截止的時間比例,從而輸出與之成正比的斷續(xù)脈沖電壓。(3)儲能濾波電路：一般由電感L、電容C和二極管VD組成。它能把調(diào)整管輸出的斷續(xù)脈沖電壓變成連續(xù)的平滑直流電壓。當(dāng)調(diào)整管導(dǎo)通時間長,截止時間短時,輸出直流電壓就高,反之則低。 第十章 直流電源 2. 工作原理和穩(wěn)壓過程工作原理和穩(wěn)壓過程在圖10-24(b)中,UI為開關(guān)電源的輸入電壓,即整流濾波的輸出電壓。UO為開關(guān)電源的輸出

35、電壓。R1和R2組成采樣電路并接在輸出兩端,采樣電壓即反饋電壓。A1為比較放大器,同相輸入端接基準(zhǔn)電壓UR,反相輸入端與UF相連。A2為脈寬調(diào)制電壓比較器,同相端接A1輸出電壓uO1,反相端與三角波發(fā)生器輸出電壓uT相連,A2輸出的矩形波電壓uO2是驅(qū)動調(diào)整管通、斷的開關(guān)信號。 212FORUURR第十章 直流電源 圖圖 10 25 uE、 iL和和uO波形波形 第十章 直流電源 圖10-25中T為周期,它由三角波發(fā)生器輸出電壓uT的周期決定。T=ton+toff,ton是uO2為高電平時的脈寬,也是調(diào)整管導(dǎo)通時間；toff是uO2為低電平時的脈寬,也是調(diào)整管截止時間。顯然在不計晶體管和二極管

36、的管壓降以及電感L的直流壓降時,輸出電壓的平均值(即直流電壓)UO,由下式計算： onOItUUT式中ton/T即為占空比,用D表示。故只要改變占空比即可改變輸出直流電壓UO。 第十章 直流電源 圖圖 10 26 UO變化引起占空比變化引起占空比D變化的自動穩(wěn)壓過程變化的自動穩(wěn)壓過程 第十章 直流電源 (1) 正常情況下, 輸出電壓UO恒定不變, 即為該穩(wěn)壓器的標(biāo)稱值, 此時UF與UR應(yīng)相等, uO1=0, A2比較器即為過零比較器, 此時uO2波形的占空比D=50%, 波形如圖10-26(a)所示。 (2) 當(dāng)輸入電壓UI或負載電流IO變化時, 將引起輸出電壓UO偏離標(biāo)稱值。由于負反饋的作用, 電路將自動調(diào)整而使UO基本上維持在標(biāo)稱值不變。穩(wěn)壓過程表示如下： UOUF(UFUR)uO10tontoff UO UO= D50%1UTtUonO第十章 直流電源 3. 采用集成控制器的開關(guān)直流穩(wěn)壓電源采用集成控制器的開關(guān)直流穩(wěn)壓電源 采用集成控制器是開關(guān)穩(wěn)壓電源發(fā)展趨勢的一個重要方面。它可使電路簡化，使用方便,工作可靠，性能穩(wěn)定。我國已經(jīng)生產(chǎn)出系列開關(guān)電源的集成控制器,它將基準(zhǔn)電壓源、三角波電壓發(fā)生器、比較放大器和脈寬調(diào)制電壓比較器等電路集成在一塊芯片上,稱為集成脈寬調(diào)制器。其型號有SW3520、SW3420、CW1524、CW2524、CW3524、W2018、W