第9章直流電源

1、第第9 9章章 直流電源直流電源電路與模擬電子技術(shù)電路與模擬電子技術(shù)上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容9.1 整流濾波電路整流濾波電路9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路9.4 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路9.5 開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出本章概述本章概述u直流電源基本組成直流電源基本組成本章將逐一介紹整流濾波電路、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型本章將逐一介紹整流濾波電路、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理及應(yīng)用。線性穩(wěn)壓

2、電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理及應(yīng)用。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1 整流濾波電路整流濾波電路u在第在第5章中已介紹了常見的二極管整流電路，性能列于表章中已介紹了常見的二極管整流電路，性能列于表9-1-1。u單相半波整流電路的輸出電壓脈動較大，變壓器利用率低。單相半波整流電路的輸出電壓脈動較大，變壓器利用率低。u全波整流電路要求變壓器有中間抽頭，體積增大，而且在輸出全波整流電路要求變壓器有中間抽頭，體積增大，而且在輸出相同平均電壓的情況下，整流二極管承受的最大反向電壓最高。相同平均電壓的情況下，整流二極管承受的最大反向電壓最高。u橋式整流電路優(yōu)勢明顯，它的輸出平均

3、電壓高、脈動小，整流橋式整流電路優(yōu)勢明顯，它的輸出平均電壓高、脈動小，整流管所承受的最大反向電壓低，因此，橋式整流電路得到了頗為管所承受的最大反向電壓低，因此，橋式整流電路得到了頗為廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1 整流濾波電路整流濾波電路u橋式整流電路使用二極管的數(shù)量相對較多，但目前已有現(xiàn)成橋式整流電路使用二極管的數(shù)量相對較多，但目前已有現(xiàn)成的整流橋產(chǎn)品來代替的整流橋產(chǎn)品來代替4個分立元件，對外只有個分立元件，對外只有4個引出端，其個引出端，其中兩端為單相交流電壓輸入端（標(biāo)中兩端為單相交流電壓輸入端（標(biāo)“ ”或或“”符號），另符號），另外兩

4、端是整流電壓輸出的正、負(fù)極（分別標(biāo)外兩端是整流電壓輸出的正、負(fù)極（分別標(biāo)“ ”或或“+”、標(biāo)標(biāo)“ ” 或或“-”）上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路整流輸出的單向脈動電壓雖然沒有極性的變化，但是，整流輸出的單向脈動電壓雖然沒有極性的變化，但是，電壓數(shù)值起伏較大，含有較大的交流成分。全波整流波形的電壓數(shù)值起伏較大，含有較大的交流成分。全波整流波形的傅里葉級數(shù)為傅里葉級數(shù)為22 222(1cos2cos4V315Uutt ）這種單向脈動直流電壓除了直流成分，還含有大量的諧波成這種單向脈動直流電壓除了直流成分，還含有大量的諧波成分，并不能向大多數(shù)電子設(shè)

5、備提供可用的直流電壓。濾波電分，并不能向大多數(shù)電子設(shè)備提供可用的直流電壓。濾波電路就是盡量濾除掉交流諧波分量，保留直流成分，得到較平路就是盡量濾除掉交流諧波分量，保留直流成分，得到較平穩(wěn)的直流電壓。因而大多數(shù)整流電路都加有電源濾波電路。穩(wěn)的直流電壓。因而大多數(shù)整流電路都加有電源濾波電路。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波和常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波和型濾波。型濾波。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)1）u電容濾波電路電容濾波電路iD+uo_ +u1_+u2_RLCiC+io電容濾波電路是依據(jù)電容兩端電壓不能突變的特性而工作的。電容

6、濾波電路是依據(jù)電容兩端電壓不能突變的特性而工作的。1、半波整流電容濾波、半波整流電容濾波u2t0整流輸出整流輸出t0DoCiiiddCCuiCtLR Cuot0t1t2t3uo=uCt4上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)2）半波整流濾波電路負(fù)載電壓平均值半波整流濾波電路負(fù)載電壓平均值Uo近似為：近似為：o2UU濾波電容用電解電容，電容器耐壓應(yīng)大于濾波電容用電解電容，電容器耐壓應(yīng)大于22U二極管所承受的反向電壓最大值為：二極管所承受的反向電壓最大值為：RM22 2UU當(dāng)當(dāng)RL= (空載）時，輸出電壓的平均值為：空載）時，輸出電壓的平均值為：

7、o22UU隨著負(fù)載的增加（隨著負(fù)載的增加（RL減?。?，放電加快，減?。?，放電加快，Uo也下降，帶負(fù)載也下降，帶負(fù)載能力較差。能力較差。uot0t1t2t3uo=uCt4iD+uo_ +u1_+u2_RLCiC+io上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)3）利用利用Multisim觀察半波整流電容濾波工作波形觀察半波整流電容濾波工作波形上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出u橋式全波整流電容濾波橋式全波整流電容濾波負(fù)載電阻兩端沒有并聯(lián)電負(fù)載電阻兩端沒有并聯(lián)電容容C時。輸出電壓波形為時。輸出電壓波形為u0 t0uo tO整流電路的

8、脈動整流電路的脈動輸出電流輸出電流負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容C后。后。且且RLC較大時，若較大時，若忽略整流電路的內(nèi)阻，忽略整流電路的內(nèi)阻，輸出電壓波形變?yōu)檩敵鲭妷翰ㄐ巫優(yōu)殡娙萃ㄟ^電容通過RL放電，在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管放電，在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管截止，整流電路不為電容充電，截止，整流電路不為電容充電，uo會逐漸下降。會逐漸下降。只有整流電路輸出電壓大于只有整流電路輸出電壓大于uo的時間區(qū)間，才有充電電流。因的時間區(qū)間，才有充電電流。因此整流電路的輸出電流是脈沖波。此整流電路的輸出電流是脈沖波。9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)4）上一頁上一頁下一頁

9、下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)5）如果考慮整流電路內(nèi)阻，電容充電時，電容電壓滯后于如果考慮整流電路內(nèi)阻，電容充電時，電容電壓滯后于u2整流電路的脈動整流電路的脈動輸出電流輸出電流uo tORLC越小，電容放電越快，輸出電壓越低。越小，電容放電越快，輸出電壓越低。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)6）利用利用Multisim觀察觀察橋式全波整流電容濾波橋式全波整流電容濾波工作波形工作波形上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)7）一般取一般取L(35

10、)2dTR C( (T 為電源電壓的周期為電源電壓的周期) )近似估算近似估算:半波整流半波整流Uo=1.0U2 ；全波整流；全波整流Uo=1.2U2(2) (2) 流過二極管瞬時電流很大流過二極管瞬時電流很大RLC越大越大Uo o越高越高, ,負(fù)載電流的平均值越大負(fù)載電流的平均值越大整流二極管導(dǎo)整流二極管導(dǎo)電時間越短電時間越短ID D的峰值電流越大的峰值電流越大選擇整流二極管時，取選擇整流二極管時，取ooOML1(2 3)(2 3)22IUIRn 電容濾波電路的特點：電容濾波電路的特點：(1) 輸出電壓輸出電壓Uo與時間常數(shù)與時間常數(shù)RLC有關(guān)有關(guān)RLC愈大愈大電容器放電愈慢電容器放電愈慢U

11、o(平均值平均值)愈大，愈大，單相橋式整流電路帶電容濾波后，二極管所受的最高反向單相橋式整流電路帶電容濾波后，二極管所受的最高反向電壓同無電容濾波時一樣電壓同無電容濾波時一樣, 仍然為仍然為DRM22UU上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)8）(3) 輸出的直流電壓平均值受負(fù)載的影響較大。輸出的直流電壓平均值受負(fù)載的影響較大。輸出特性輸出特性( (外特性外特性):):Uo電容電容濾波濾波純電阻負(fù)載純電阻負(fù)載1.4U20.9U20IL在空載（在空載（RL= )和忽略二極管正向壓降時，和忽略二極管正向壓降時， Uo=1.4U2，隨負(fù)，隨負(fù)載增加

12、，載增加，Uo下降，外特性如圖。下降，外特性如圖。電容濾波電路適用于輸出電壓較高電容濾波電路適用于輸出電壓較高, ,負(fù)載電流較小且負(fù)載變動負(fù)載電流較小且負(fù)載變動不大的場合。不大的場合。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)9）u電感濾波電感濾波電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感 L 就構(gòu)就構(gòu)成了電感濾波電路。成了電感濾波電路。（1）濾波原理）濾波原理:對直流分量對直流分量( f=0)：XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降電壓大部分降在在RL上。對諧波分量：上。對諧波分量：f 越高越高,

13、 XL 越大越大, 電壓大部分降在電壓大部分降在XL 上。上。因此因此,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2（2）電感濾波的特點）電感濾波的特點:整流管導(dǎo)電角較大整流管導(dǎo)電角較大,峰值電流很小峰值電流很小,輸出特性比較平坦輸出特性比較平坦,適用于低適用于低電壓大電流電壓大電流(RL較小較小)的場合。缺點是電感鐵心笨重的場合。缺點是電感鐵心笨重,體積大體積大,易易引起電磁干擾。引起電磁干擾。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)10）u電感電容電感電容(LC)濾波濾波將電感濾波和電容濾波組合起來就構(gòu)成

14、電感電容濾波電路。將電感濾波和電容濾波組合起來就構(gòu)成電感電容濾波電路。 由于電感的存在，脈動電壓的交流分量主要降落在電感上，由于電感的存在，脈動電壓的交流分量主要降落在電感上，而直流分量加在電容電阻的并聯(lián)回路中，再進(jìn)一步濾去交流分而直流分量加在電容電阻的并聯(lián)回路中，再進(jìn)一步濾去交流分量，可以得到較為平直的直流輸出電壓。量，可以得到較為平直的直流輸出電壓。 這種濾波電路對于大、小負(fù)載均適合，主要用于要求輸出這種濾波電路對于大、小負(fù)載均適合，主要用于要求輸出電壓脈動小的場合。電壓脈動小的場合。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)11）u電阻電容

15、電阻電容(RC)濾波濾波由于電感線圈一般有鐵心，體積大，重量重，制作和安裝都不由于電感線圈一般有鐵心，體積大，重量重，制作和安裝都不方便，又只適用于大電流場合，所以一般小功率和小電流的場方便，又只適用于大電流場合，所以一般小功率和小電流的場合往往采用電阻電容濾波。合往往采用電阻電容濾波。對直流分量而言，電容對直流分量而言，電容相當(dāng)于開路，負(fù)載上的相當(dāng)于開路，負(fù)載上的直流電壓為直流電壓為LoabLRUURR對于各次交流分量，只要電容取得足夠大，就能獲得比較理對于各次交流分量，只要電容取得足夠大，就能獲得比較理想的濾波效果。通常取想的濾波效果。通常取111( )235RC352CR上一頁上一頁下一

16、頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)12）uRC- 型濾波型濾波由于電阻由于電阻R 的存在，損的存在，損失了部分電壓，輸出直失了部分電壓，輸出直流電壓比電容濾波小，流電壓比電容濾波小，所以電阻所以電阻R 不能取得太不能取得太大（一般取大（一般取100 左右）。左右）。 RC- 型濾波是在電容濾波的基礎(chǔ)上，再增加了一級型濾波是在電容濾波的基礎(chǔ)上，再增加了一級RC低通低通濾波電路，所以，濾波效果比電容濾波好。濾波電路，所以，濾波效果比電容濾波好。RC- 型濾波型濾波輸出電壓直流分量：輸出電壓直流分量：采用半波整流電容濾波：采用半波整流電容濾波：采用全波整流電容

17、濾波：采用全波整流電容濾波：Uo1.0UUo1.2U上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.1.2 濾波電路濾波電路（續(xù)（續(xù)13）uLC- 型濾波型濾波由于不存在電阻由于不存在電阻R 損失電壓，輸出直流電壓比損失電壓，輸出直流電壓比RC- 型濾波大。型濾波大。LC- 型濾波是在電容濾波的基礎(chǔ)上，類似型濾波是在電容濾波的基礎(chǔ)上，類似RC- 型濾波再增型濾波再增加了一級加了一級LC低通濾波電路濾波效果比電容濾波好。低通濾波電路濾波效果比電容濾波好。LC 型濾波型濾波輸出電壓直流分量：輸出電壓直流分量：采用半波整流電容濾波：采用半波整流電容濾波：采用全波整流電容濾波：采用全波整流電

18、容濾波：Uo1.0UUo1.2U上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路整流輸出電壓雖然經(jīng)過濾波電路濾波，可以得到波動較小的整流輸出電壓雖然經(jīng)過濾波電路濾波，可以得到波動較小的直流輸出電壓，但是，如果輸入交流電源電壓發(fā)生波動，或負(fù)直流輸出電壓，但是，如果輸入交流電源電壓發(fā)生波動，或負(fù)載電流發(fā)生變動（這種情況經(jīng)常出現(xiàn)），輸出的直流電壓就可載電流發(fā)生變動（這種情況經(jīng)常出現(xiàn)），輸出的直流電壓就可能產(chǎn)生變化。穩(wěn)壓電路的功能，就是在輸入交流電源電壓波動、能產(chǎn)生變化。穩(wěn)壓電路的功能，就是在輸入交流電源電壓波動、負(fù)載變化時，使輸出直流電壓保持恒定。負(fù)

19、載變化時，使輸出直流電壓保持恒定。穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出直流電壓的基本思想是：在輸出直流電壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出直流電壓的基本思想是：在輸出直流電壓時，在電路中設(shè)置一個吸收波動成分的元件（調(diào)整元件），當(dāng)時，在電路中設(shè)置一個吸收波動成分的元件（調(diào)整元件），當(dāng)電源電壓或負(fù)載波動時，調(diào)整元件將根據(jù)輸出直流電壓的變動電源電壓或負(fù)載波動時，調(diào)整元件將根據(jù)輸出直流電壓的變動情況，確定調(diào)整方向和大小，以保證輸出的直流電壓不發(fā)生變情況，確定調(diào)整方向和大小，以保證輸出的直流電壓不發(fā)生變化。化。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)（續(xù)1）u穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)

20、壓電源質(zhì)量指標(biāo)輸出電壓輸出電壓輸出電壓變化量輸出電壓變化量OVIoO TUKURIST輸入調(diào)整因數(shù)輸入調(diào)整因數(shù)OOV00IITUKU 電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率OOOV00I/100% ITUUSU 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)OOO00II/ /ITUUSUU 輸出電阻輸出電阻IOo00OUTURI 溫度系數(shù)溫度系數(shù)IO00 TUTUST OIO(, , )Uf UIT上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)2）u穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路電路中設(shè)置了一個吸收電壓波動成分的元件電路中設(shè)置了一個吸收電壓波動成分的元件R（調(diào)整元（調(diào)整元件

21、），當(dāng)市電或負(fù)載波動時，調(diào)整元件上的電壓進(jìn)行相應(yīng)調(diào)件），當(dāng)市電或負(fù)載波動時，調(diào)整元件上的電壓進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證輸出的直流電壓不發(fā)生變化。整，保證輸出的直流電壓不發(fā)生變化。（1）電源電壓波動）電源電壓波動10010()()ZiUUUUIRIIIRUUIR （2）負(fù)載變化）負(fù)載變化00()LZiIUIIRUUIR 上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)3）整流濾波輸出電壓被分成兩部分：整流濾波輸出電壓被分成兩部分：一部分是負(fù)載得到的直流輸出電壓一部分是負(fù)載得到的直流輸出電壓U0，另一部分則是降在調(diào)整元件上的電壓另一部分則是降在調(diào)整

22、元件上的電壓UR，電路工作時，穩(wěn)壓管處于反向電路工作時，穩(wěn)壓管處于反向擊穿狀態(tài)，電阻擊穿狀態(tài)，電阻R中流過的電流一部分流入中流過的電流一部分流入穩(wěn)壓二極管形成穩(wěn)壓管電流穩(wěn)壓二極管形成穩(wěn)壓管電流Iz，另一部分則提供給負(fù)載電阻，另一部分則提供給負(fù)載電阻RL，101ZZLZLL,UUUUUIIIIIRRR 如果電阻如果電阻R取值太小，則穩(wěn)壓管中的電流將可能太大而損壞取值太小，則穩(wěn)壓管中的電流將可能太大而損壞器件，所以，該電阻又稱為限流電阻。器件，所以，該電阻又稱為限流電阻。 輸出電壓的數(shù)值直接由輸出電壓的數(shù)值直接由穩(wěn)壓管的參數(shù)確定穩(wěn)壓管的參數(shù)確定(Uz)。構(gòu)造電路時要根據(jù)需要選擇穩(wěn)壓管。構(gòu)造電路時要

23、根據(jù)需要選擇穩(wěn)壓管。Z0ZMOM101.5 32 3UUIIUU上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)4） 要使穩(wěn)壓二極管正常工作，則其電流必須在要使穩(wěn)壓二極管正常工作，則其電流必須在IZ IZM之間。之間。如果負(fù)載電流的變化范圍為如果負(fù)載電流的變化范圍為ILm ILM，電源電壓波動使濾波輸出電源電壓波動使濾波輸出電壓電壓 U1的變化范圍為的變化范圍為U1min U1max限流電阻的取值范圍為限流電阻的取值范圍為1maxZ1minZZMLmZLMUUUURIIIIR 承受的最大可承受的最大可能電壓能電壓R 承受的最小可承受的最

24、小可能電壓能電壓R 允許流過的最允許流過的最大電流大電流R 必須流過的最必須流過的最小電流小電流如果無法由此式確定限流電阻，則穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路將無法滿如果無法由此式確定限流電阻，則穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路將無法滿足工作要求，必須更換穩(wěn)壓管或采用其他形式穩(wěn)壓電路。足工作要求，必須更換穩(wěn)壓管或采用其他形式穩(wěn)壓電路。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)5）例：電路如圖，已知例：電路如圖，已知U1=30V，穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管DZ(2CW18)的穩(wěn)定電壓的穩(wěn)定電壓UZ=10V，最小穩(wěn)定電流，最小穩(wěn)定電流IZmin=5mA，最大穩(wěn)定電流，最大穩(wěn)定電流I

25、Zmax= 20mA，負(fù)載電阻負(fù)載電阻RL=2k 。求當(dāng)。求當(dāng)U1變化變化 10%時，電阻時，電阻R的取值范圍？的取值范圍？輸出電壓輸出電壓 0Z10VUU負(fù)載電流負(fù)載電流 00L10mA5mA2UIR1max11min11.133V0.927VUUUU整流濾波輸出電壓整流濾波輸出電壓 1max01min0ZM0Z0UUUURIIII33 100.92kk20527 10k1.7k55 上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)6）u電壓可調(diào)的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路電壓可調(diào)的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路F0Z1RUUR F0Z1(1)RUUR運

26、算放大器直接由整流濾波電路供電（未穩(wěn)壓）運算放大器直接由整流濾波電路供電（未穩(wěn)壓）上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.2 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（續(xù)7）穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路雖然簡單，但存在以下問題穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路雖然簡單，但存在以下問題穩(wěn)壓值只能由穩(wěn)壓管的型號決定，不能調(diào)節(jié)；穩(wěn)壓值只能由穩(wěn)壓管的型號決定，不能調(diào)節(jié)；輸出電流受輸出電流受IZM的限制，調(diào)節(jié)范圍和數(shù)值都較小；的限制，調(diào)節(jié)范圍和數(shù)值都較??；輸出電阻輸出電阻R0比較大，輸出電壓的穩(wěn)定性較差。比較大，輸出電壓的穩(wěn)定性較差。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路只能用在輸出直流電壓固定且負(fù)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路只能用在輸出直

27、流電壓固定且負(fù)載電流不大的場合。在電子系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛的是載電流不大的場合。在電子系統(tǒng)中，應(yīng)用較為廣泛的是串聯(lián)型穩(wěn)壓器和開關(guān)型穩(wěn)壓器。串聯(lián)型穩(wěn)壓器和開關(guān)型穩(wěn)壓器。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路u穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路雖然結(jié)構(gòu)簡單，但帶負(fù)載能力差，一般穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路雖然結(jié)構(gòu)簡單，但帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)電壓，不能為電源使用。只提供基準(zhǔn)電壓，不能為電源使用。u為擴大集成運放輸出電流的變化范圍，將電路中運放的輸出為擴大集成運放輸出電流的變化范圍，將電路中運放的輸出端接到大功率晶體管端接到大功率晶體管T的基極，而從的基極，而

28、從T的發(fā)射極輸出電壓，得的發(fā)射極輸出電壓，得到穩(wěn)壓電源電路，由于起調(diào)整作用的核心元件到穩(wěn)壓電源電路，由于起調(diào)整作用的核心元件晶體管晶體管T與與負(fù)載負(fù)載RL串聯(lián)且工作于線性放大區(qū)，故稱為串聯(lián)且工作于線性放大區(qū)，故稱為“串聯(lián)型線性穩(wěn)壓串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源電源”。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路u串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型直流穩(wěn)壓器由調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓和比串聯(lián)型直流穩(wěn)壓器由調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓和比較放大器等幾部分組成。較放大器等幾部分組成。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓

29、電路（續(xù)串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)1）n基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓UZ由穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生；由穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生；n取樣電路對輸出直流電壓進(jìn)行取樣，得到與輸出電壓成比取樣電路對輸出直流電壓進(jìn)行取樣，得到與輸出電壓成比例的取樣電壓例的取樣電壓US，取樣電路常由電阻分壓電路構(gòu)成；，取樣電路常由電阻分壓電路構(gòu)成；n比較放大電路對取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出控制比較放大電路對取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，輸出控制信號控制調(diào)整管工作；信號控制調(diào)整管工作；n由比較放大電路控制調(diào)整管電壓由比較放大電路控制調(diào)整管電壓UT，使輸出電壓與基準(zhǔn)電，使輸出電壓與基準(zhǔn)電壓保持恒定的比例關(guān)系，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。壓保持恒定的比例關(guān)系，達(dá)

30、到穩(wěn)定輸出電壓的目的。穩(wěn)壓過程穩(wěn)壓過程 U1 RL UO US US US UT UO=U1 UT上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)2）典型串聯(lián)型穩(wěn)壓器電路典型串聯(lián)型穩(wěn)壓器電路 2SO12RUURRO1TUUUSZ0.7VUUTU SZ0.7VUUTU SZ0.7VUU12OZ2(0.7V)RRUUR上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)3）可調(diào)輸出串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路可調(diào)輸出串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路 2W2OSO12W12WRRRUUURRRRRRO1TUUUS

31、Z0.7VUU1W1ZOZ2W2(1)(0.7V)(1)(0.7V)RRRUUURRR上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.3 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（續(xù)4）為了保證調(diào)整管（參考第為了保證調(diào)整管（參考第6章有關(guān)晶體管的內(nèi)容）始終處章有關(guān)晶體管的內(nèi)容）始終處于線性區(qū)，要求串聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)整管上調(diào)整電壓應(yīng)不低于于線性區(qū)，要求串聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)整管上調(diào)整電壓應(yīng)不低于23V（最不利狀況下），輸出電流完全流過調(diào)整管，因此，調(diào)（最不利狀況下），輸出電流完全流過調(diào)整管，因此，調(diào)整管上消耗功率較大，在選用調(diào)整管時應(yīng)充分考慮功率容量，整管上消耗功率較大，在選用調(diào)整管時應(yīng)充分考

32、慮功率容量，同時要做好調(diào)整管的散熱處理。同時要做好調(diào)整管的散熱處理。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路在小功率電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，基串聯(lián)型穩(wěn)壓電路在小功率電子設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，基于這種穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)推出了將穩(wěn)壓電路集成在一起的于這種穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)推出了將穩(wěn)壓電路集成在一起的單片集成穩(wěn)壓電路。單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小、可靠性高、單片集成穩(wěn)壓電路。單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小、可靠性高、使用靈活、價格低廉等優(yōu)點。使用靈活、價格低廉等優(yōu)點。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路u集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路W78xxINOUTGND正電壓輸出正電壓輸出正

33、電壓輸入正電壓輸入W79xxINOUTGND負(fù)電壓輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓輸入負(fù)電壓輸入金屬圓殼式金屬圓殼式塑料截圓式塑料截圓式上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)1）W7800、W7900系列三端集成穩(wěn)壓器引腳系列三端集成穩(wěn)壓器引腳金屬封裝塑料封裝INGNDOUTINGNDOUTW7800132123W78M00132123W78L00132123W7900132123W79M00132123W79L00132123封裝封裝引腳引腳系列系列上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)2）三

34、端集成穩(wěn)壓器典型接法三端集成穩(wěn)壓器典型接法無極性高頻電容主要用于無極性高頻電容主要用于消除寄生振蕩，必須在穩(wěn)消除寄生振蕩，必須在穩(wěn)壓器引腳根部連接。極性壓器引腳根部連接。極性電容起輸出電壓進(jìn)一步濾電容起輸出電壓進(jìn)一步濾波作用。注意極性不能接波作用。注意極性不能接反。反。二極管用于保護(hù)穩(wěn)壓器，二極管用于保護(hù)穩(wěn)壓器，正常工作時，二極管反向正常工作時，二極管反向偏置，處于截止?fàn)顟B(tài)，在偏置，處于截止?fàn)顟B(tài)，在錯誤連接情況下，二極管錯誤連接情況下，二極管導(dǎo)通，保護(hù)穩(wěn)壓器。導(dǎo)通，保護(hù)穩(wěn)壓器。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)3）提高輸出電壓的電路提

35、高輸出電壓的電路321+_+_COCiW78xxUiUOUZUxx固定輸出電壓固定輸出電壓:UO= UXX + UZ提高輸出電流的電路提高輸出電流的電路IO= I2 + IC 當(dāng)當(dāng) IO較小時，較小時，UR較小，較小，T截止截止 ，IC=0。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)4）正、負(fù)電壓同時輸出的電路正、負(fù)電壓同時輸出的電路上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)5）提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路Uxx為為78xx穩(wěn)壓器的固定輸出電壓，電路輸出電壓穩(wěn)壓器的固定輸出電壓，電路

36、輸出電壓UO為為UO=Uxx+UZ 上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)6）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，其三個接線端分別為輸入其三個接線端分別為輸入端端IN（UI）、輸出端）、輸出端OUT（ UO） 和 調(diào) 節(jié) 端） 和 調(diào) 節(jié) 端 A D J (adjust)。工作中工作中LM117的的IADJ=50mA，由于調(diào)整端電流，由于調(diào)整端電流IADJ輸入電流輸入電流IIN，可以忽略，輸出端和調(diào)節(jié)端之間形成，可以忽略，輸出端和調(diào)節(jié)端之間形成1.25V的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓UREF，該基

37、準(zhǔn)電壓加在電阻，該基準(zhǔn)電壓加在電阻R1上，產(chǎn)生恒定電流，再流過輸出上，產(chǎn)生恒定電流，再流過輸出電阻電阻R2，得到的輸出電壓為，得到的輸出電壓為REF22OADJ2REFREFADJ2REF111()(1)(1)URRUIRUUIRURRR上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.4 集成穩(wěn)壓電路（續(xù)集成穩(wěn)壓電路（續(xù)7）同時輸出可調(diào)正、負(fù)電壓的穩(wěn)壓電路同時輸出可調(diào)正、負(fù)電壓的穩(wěn)壓電路上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.5 開關(guān)型穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管必須工作在線性放大區(qū)，調(diào)整管功串聯(lián)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管必須工作在線性放大區(qū)，調(diào)整管功耗大，穩(wěn)壓

38、電源的效率一般低于耗大，穩(wěn)壓電源的效率一般低于50。且需加裝體積較大的散。且需加裝體積較大的散熱板。熱板。開關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管一般以開關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管一般以10100kHz的頻率反復(fù)翻轉(zhuǎn)的頻率反復(fù)翻轉(zhuǎn)于飽和區(qū)和截止區(qū)的開關(guān)工作狀態(tài)，功耗很低，電源效率可以于飽和區(qū)和截止區(qū)的開關(guān)工作狀態(tài)，功耗很低，電源效率可以提高到提高到8090。開關(guān)型穩(wěn)壓器能夠得到低于或高于輸入電。開關(guān)型穩(wěn)壓器能夠得到低于或高于輸入電壓的輸出電壓，也能得到與輸入電壓相反極性的輸出電壓，還壓的輸出電壓，也能得到與輸入電壓相反極性的輸出電壓，還可以將開關(guān)脈沖信號通過高頻變壓器的多個次級繞組輸出，經(jīng)可以將開關(guān)脈沖信號通過高頻變壓器的多個次級繞組輸出，經(jīng)整流濾波后得到不同極性、數(shù)值的多個直流輸出電壓。開關(guān)型整流濾波后得到不同極性、數(shù)值的多個直流輸出電壓。開關(guān)型穩(wěn)壓器體積小、重量輕，對電網(wǎng)電壓的波動要求低。穩(wěn)壓器體積小、重量輕，對電網(wǎng)電壓的波動要求低。由于開關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)，輸出的脈動由于開關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài)，輸出的脈動較大，會產(chǎn)生尖峰干擾和諧波干擾。較大，會產(chǎn)生尖峰干擾和諧波干擾。上一頁上一頁下一頁下一頁目目 錄錄返返 回回退退 出出9.5.1 串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)型穩(wěn)壓器的基本結(jié)構(gòu)開關(guān)型穩(wěn)壓器的基本結(jié)構(gòu) 與串聯(lián)線性穩(wěn)