模擬電路10課件

1、電源電源 整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電。 濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。 穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負(fù)反饋技術(shù)進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。 電子電路工作時都需要直流電源提供能量，電池因使用費(fèi)用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。 單相橋式整流電路單相橋式整流電路(1) (1) 工作原理工作原理 當(dāng)正半周時二極管當(dāng)正半周時二極管D1、D3導(dǎo)通，導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。 當(dāng)負(fù)半周時二極管當(dāng)負(fù)半周時二極管D2、D4導(dǎo)通，導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。 在負(fù)

2、載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。得到的是同一個方向的單向脈動電壓。動畫動畫5-1動畫動畫5-2(2) 負(fù)載上的直流電壓和直流電流 輸出電壓是單相脈動電壓。通輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為輸出平均電壓為2202L9 . 022dsin21VVttVV 流過負(fù)載的平均電流為流過負(fù)載的平均電流為LLRVRVRVIL2L2L9 . 022L2L2LD45. 022RVRVII流過二極管的平均電流為流過二極管的平均電流為2Rmax2VV二極管所承受的最大反向電壓二極管所承受的最

3、大反向電壓濾波電路濾波電路 濾波的基本概念 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。 電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。 電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。 經(jīng)過濾波電路后，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，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 電容濾波電路電容濾波電路 單相橋式電容濾波整流電路。在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C。當(dāng)v2到達(dá)90時，v2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載L放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。(1)(1)濾波原理濾波原理 若電路處于正半周，二

4、極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。 電容濾波波形圖 所以，在t1到t2時刻，二極管導(dǎo)電，充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時刻二極管關(guān)斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RLC。 在剛過90時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90時二極管仍然導(dǎo)通。在超過90后的某個點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，二極管關(guān)斷。 需要指出的是，當(dāng) 放電時間常數(shù)RLC增加時， t1點(diǎn)要右移， t2點(diǎn)要左移， 二極管關(guān)斷時間加長， 導(dǎo)通角減小，見曲線3； 反之，RLC減少時，導(dǎo)通 角增加。顯然，當(dāng)L很 小，即IL很大時，電容

5、濾 波的效果不好，見濾波曲線 中的2。反之，當(dāng)L很大， 即IL很小時，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。 電容濾波的效果 需要指出的是，當(dāng)放電時間常數(shù)RLC增加時，t1點(diǎn)要右移， t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時間加長，導(dǎo)通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)L很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見濾波曲線中的2。反之，當(dāng)L很大，即IL很小時，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。問題：有無L即空載，此時VC=VL=？ 電容濾波的效果動畫動

6、畫5-3動畫動畫5-4(2)(2)電容濾波的計算電容濾波的計算 電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：)41 (2L2OLCRTVVV一種是用鋸齒波近似表示，即 另一種是在RLC=(35)T/ 2的條件下，近似認(rèn)為VL=VO=1.2V2。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足RLC610。） （3）外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線。 整流濾波電路的外特性2OLd2O2OL1.22)53(=0.9=, 02=,=VVTCRVVCVVR電感濾波電路電感濾波電路 利用儲能元件電感器

7、利用儲能元件電感器的電流不能突變的性質(zhì)，把電感的電流不能突變的性質(zhì)，把電感與整流電路的負(fù)載與整流電路的負(fù)載L相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。 電感濾波電路 波形圖 當(dāng)v2正半周時，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對稱性，和電感中電流的連續(xù)性，四個二極管D1、D3 ； D2、 D4的導(dǎo)通角都是180。穩(wěn)壓電路概述 穩(wěn)壓電源方框圖穩(wěn)壓電源方框圖 引起輸出電壓變化的原因是引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化負(fù)載電流的變化和和輸輸入電壓的變化。入電壓的變化。負(fù)載電流的變化會負(fù)載電流的變化會在整流電源的內(nèi)阻上

8、產(chǎn)生電壓降，在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，從而使輸入電壓發(fā)生變化。從而使輸入電壓發(fā)生變化。),(=OIOIVfV穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo) 用穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)去衡量穩(wěn)壓電路性能用穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)去衡量穩(wěn)壓電路性能的高低。的高低。 VI和和 IO引起的引起的 VO可用下式表示可用下式表示 (1)(1)穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)Sr0=IOIOrO=IVVVVS定義為定義為OoIrOOOIIOOIRVSIIVVVVV有時穩(wěn)壓系數(shù)也用下式定義0=IIOOrO/=IVVVVS當(dāng)輸出電流從零變化到最大額定值時，當(dāng)輸出電流從零變化到最大額定值時，輸出電壓的相對變化值。輸出電壓的相對變化值。（4 4）電

9、流調(diào)整率）電流調(diào)整率SI%100=0=OOIIVVVS (3)(3)輸出電阻輸出電阻Ro0=OOoI=VIVR%1001=0=IOOVOIVVVS (2)(2)電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率SV一般特指一般特指V Vi i/ /V Vi i= =10%10%時的時的Sr輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分貝數(shù)。交流紋波峰峰值之比的分貝數(shù)。（6 6）輸出電壓的溫度系數(shù)）輸出電壓的溫度系數(shù)ST%1001=0=0,=OOTIOVITVVS 如果考慮溫度對輸出電壓的影響, 則輸出電壓是輸入電壓、負(fù)載電流和溫度的函數(shù)),(=OIOTIVfV（5 5）紋波抑制比）紋

10、波抑制比Srip p-opp-iprip20lg=VVS硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理 它是利用穩(wěn)壓二極管的它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小電流變化，只會引起較小的電壓變化。的電壓變化。(1)(1)當(dāng)輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓當(dāng)輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓由圖可知由圖可知ZLR+=IIIRIVVVVVRIRIZO= 輸入電壓輸入電壓VI增加，必然引起增加，必然引起VO的增加，即的增加，即VZ增加，增加，從而使從而使IZ增加，增加，IR增加，使增加，使VR增加，從而使輸出電壓增加，從而使

11、輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過程概括為：減小。這一穩(wěn)壓過程概括為： VIVOVZIZIRVRVO(2) (2) 當(dāng)負(fù)載電流變化時如何穩(wěn)壓當(dāng)負(fù)載電流變化時如何穩(wěn)壓 負(fù)載電流負(fù)載電流IL增加，必然引起增加，必然引起IR的增加，即的增加，即VR增加，從增加，從而使而使VZ=VO減小，減小，IZ減小。減小。IZ的減小必然使的減小必然使IR減小，減小，VR減小，從而使輸出電壓減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過程概括為：增加。這一穩(wěn)壓過程概括為： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO穩(wěn)壓電阻的計算穩(wěn)壓電阻的計算 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊

12、穿特性的動態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻穿特性的動態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關(guān)的阻值大小有關(guān)。穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大越大，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓電阻R 的作用的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，從而起到調(diào)節(jié)作用，同時從而起到調(diào)節(jié)作用，同時R也是限流電阻。也是限流電阻。 顯然顯然R 的數(shù)值越大，較小的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的變化就可引起足夠大的的VR變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。 但但R 的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓的數(shù)值越大

13、，就需要較大的輸入電壓VI值，損值，損耗就要加大。耗就要加大。穩(wěn)壓電阻的計算穩(wěn)壓電阻的計算 當(dāng)當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時，流過穩(wěn)時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時壓二極管的電流最小。此時I IZ Z不應(yīng)小于不應(yīng)小于I IZminZmin，由此可計算出由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最大值穩(wěn)壓電阻的最大值，實際選用的，實際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即LmaxZminZIminmax=IIVVR 當(dāng)當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時，流過時，流過 穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時I IZ Z不應(yīng)超過不應(yīng)超過I

14、IZmaxZmax，由由 此可計算出此可計算出穩(wěn)壓電阻的最小值穩(wěn)壓電阻的最小值。即。即LminZmaxZImaxmin=IIVVRmaxminRRR(1)(1)(2)(2) 穩(wěn)壓二極管在使用時穩(wěn)壓二極管在使用時一定要串入限流電阻，不一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過規(guī)定值，能使它的功耗超過規(guī)定值，否則會造成損壞！否則會造成損壞！基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源 一般是指擊穿電壓十分穩(wěn)定，電壓一般是指擊穿電壓十分穩(wěn)定，電壓溫度系數(shù)經(jīng)過補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管溫度系數(shù)經(jīng)過補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管。也稱為參考源也稱為參考源這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝，穩(wěn)壓性能優(yōu)良，有的這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝，穩(wěn)壓性能優(yōu)良

15、，有的還加有溫度控制電路，使其溫度系數(shù)可小到幾個還加有溫度控制電路，使其溫度系數(shù)可小到幾個1010-6-6/。 型號型號 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓(V) 工作電流工作電流(mA) 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)(10 -6/ ) MC1403 2.51 1.2 10100 . LM136/236/336 2.5 10 30 5.0 10 30 . TL431 2.536 0.4100 50 . LM3999 6.955 10 5 . AD2710K/L 10.0001mV 10 2/1 . MAX676 4.0960.01 5 1 677 5.0000.01 5 1 678 10.0000.01 5 1 .

16、典型的基準(zhǔn)源典型的基準(zhǔn)源串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理 典型的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，由基準(zhǔn)電壓、比較放基準(zhǔn)電壓、比較放大、調(diào)整、取樣大、調(diào)整、取樣幾個部分組成。1 1輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變 輸入電壓VI增加，必然會使輸出電壓VO有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得誤差信號

17、V。誤差信號經(jīng)放大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。 VIVOVfVO1VCEVO2 2負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變 負(fù)載電流負(fù)載電流IL增加，必然會使輸入電壓增加，必然會使輸入電壓VI有所減小，有所減小，輸出電壓輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號信號Vf與基準(zhǔn)源電壓與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得的誤差信號使比較，獲得的誤差信號使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，從而抵消因下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。增加，使輸入電壓

18、減小的影響。 ILVIVOVfVO1VCEVO3.3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計算輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計算可知可知VfVREFREF31O1O)+(1=VRRVV顯然，調(diào)節(jié)顯然，調(diào)節(jié)RW可以改變輸出電壓。可以改變輸出電壓。動畫16-2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理當(dāng)VI時：時： VOVfVB、IC0212VRRRVFVCEVO0VFV)(0VFVAVVREFVB0V動畫16-116.3.2 穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調(diào)則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功

19、耗大大增加，調(diào)整管將因過損整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)。過載也會造成損壞。過載也會造成損壞。 保護(hù)的方法保護(hù)的方法反饋保護(hù)型反饋保護(hù)型溫度保護(hù)型溫度保護(hù)型截流型截流型限流型限流型利用集成電路制造工藝，利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管旁制作在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時，啟動保護(hù)電路工作，當(dāng)溫度超標(biāo)時，啟動保護(hù)電路工作，工作原理與反饋保護(hù)型相同。工作原理與反饋保護(hù)型相同。截流型截流型限流型限流型 當(dāng)發(fā)生短路時，通過保當(dāng)發(fā)生短路時，通過保護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而護(hù)

20、電路使調(diào)整管截止，從而限制了短路電流，使之接近限制了短路電流，使之接近為零。截流特性見為零。截流特性見圖圖16.0516.05。 是當(dāng)發(fā)生短路時，通過是當(dāng)發(fā)生短路時，通過電路中取樣電阻的反饋作用，電路中取樣電阻的反饋作用，輸出電流得以限制。限流特輸出電流得以限制。限流特性見性見圖圖16.0616.06。 圖圖16.05 16.05 截流型特性截流型特性 圖圖16.06 16.06 限流型特性限流型特性 三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。壓器。集成穩(wěn)壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱集成穩(wěn)壓器有：輸入端、輸

21、出端和公共端，稱三端集成穩(wěn)壓器。三端集成穩(wěn)壓器。 集成穩(wěn)壓器符號集成穩(wěn)壓器符號 要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€電極的位置是不同的，要查手冊確定。它們?nèi)齻€電極的位置是不同的，要查手冊確定。外形圖外形圖三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器210)(RIRVVVabjREFREF212)1 (RIRRVabjREF)1 (120RRVVREF1IIabj 三端集成穩(wěn)壓器的分類三端集成穩(wěn)壓器的分類1 1. .三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW78-/CW78M-/CW78L-2.三端固定負(fù)輸出集

22、成穩(wěn)壓器三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW79-/CW79M-/CW79L-3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L-4.三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L-5.5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器三端低壓差集成穩(wěn)壓器6. 6. 大電流三端集成穩(wěn)壓器大電流三端集成穩(wěn)

23、壓器 以上以上1 1-為軍品級為軍品級；2 2-為工業(yè)品級為工業(yè)品級；3 3-為民品級為民品級。 軍品級軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55-55150150； 工業(yè)品級工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25-25150150； 民品級民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍多為塑料封裝，工作溫度范圍00125125。應(yīng)用電路應(yīng)用電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的的典型應(yīng)用電路如圖所示。典型應(yīng)用電路如圖所示。 可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間的內(nèi)部，在輸出端和

24、公共端之間是是1.251.25 V的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調(diào)節(jié)。的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調(diào)節(jié)。)1 (25. 1+=1PPaP1REFREFORRRIRRVVV三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的的典型應(yīng)用電路如圖所示。典型應(yīng)用電路如圖所示。防自激震蕩防高頻噪聲利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源 穩(wěn)壓器做恒流源穩(wěn)壓器做恒流源 可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路 小電流恒流源小電流恒流源 大電流恒流源大電流恒流源 三端集成穩(wěn)壓器可三端集成穩(wěn)壓器可 做做恒流源恒流源使用使用。16.4 開關(guān)型穩(wěn)壓電源 為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研

25、制了開為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)效率可達(dá)90%以上以上，造價低造價低，體積小體積小。現(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟?，F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是紋波較大紋波較大，用于小信號放大電路時，還應(yīng)采用，用于小信號放大電路時，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。第二級穩(wěn)壓措施。16.4.1 開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理16.4.2 集成開關(guān)型穩(wěn)壓器16.4.1 開關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理 開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用

26、圖16.1316.13的電路加以的電路加以說明說明。它由。它由調(diào)整管調(diào)整管、濾波電路濾波電路、比較器比較器、三角波發(fā)三角波發(fā)生器生器、比較放大器比較放大器和和基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。等部分構(gòu)成。 圖圖16.13 16.13 開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖 三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個方波三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個方波vB，去控去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時，向電感充電。當(dāng)調(diào)制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時，必須給電感中的電流提供一個泄放通路整管截止時，必須給電感中的電流提供一個泄放通路。續(xù)流二極管續(xù)流二極管D即可起到這個作用，有利于保護(hù)調(diào)整管即可起到這

27、個作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。 根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時，比較器輸出放大器的輸出時，比較器輸出高電平高電平，對應(yīng)調(diào)整管，對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時間為的導(dǎo)通時間為t tonon；反之輸出為反之輸出為低電平低電平，對應(yīng)調(diào)整管，對應(yīng)調(diào)整管的截止時間的截止時間t toffoff。 輸出波形中電位水平高于高電輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對方波而言，相平最小值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波存在的部分。當(dāng)方波存在的部分。 輸出波形中電位水平低于低輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分，對方波而言，電平最大值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波

28、不存在的部分。相當(dāng)方波不存在的部分。 為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出增加，比較放大器的輸出Vf減小，比較減小，比較器方波輸出的器方波輸出的toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時間減小，輸出增加，調(diào)整管導(dǎo)通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。 各點(diǎn)波形見各點(diǎn)波形見圖圖16.14。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流波，有濾波電感的存在，使輸出電流iL

29、為鋸齒波，趨為鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。 圖圖16.14 開關(guān)電源波形圖開關(guān)電源波形圖 分析見下頁分析見下頁qVTtVtVVTtVTtvTtvTVTttIonIonCESIoffDE0EO)(1+)(1d1d1=11 可以通過改變比較器輸出方波的寬度（占空比）可以通過改變比較器輸出方波的寬度（占空比）來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制(PWM)。q q稱為占空比稱為占空比 方波高電平的時方波高電平的時間占整個周期的間占整個周期的百分比。百分比。在輸入電壓一定時，在輸入電壓一定時， 輸出

30、電壓與占空比成正比。輸出電壓與占空比成正比。 忽略電感的直流電阻，輸出電壓忽略電感的直流電阻，輸出電壓VO即為即為vE的平均分的平均分量。于是有量。于是有1調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低， 電源效率大為提高；電源效率大為提高；2調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出，調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出， 必須在輸出端加濾波器；必須在輸出端加濾波器；3可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；4在許多場合可以省去電源變壓器；在許多場合可以省去電源變壓器；5由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體由于開關(guān)頻率較高

31、，濾波電容和濾波電感的體 積可大大減小。積可大大減小。由以上分析可以得出如下結(jié)論：由以上分析可以得出如下結(jié)論：16.4.2 集成開關(guān)型穩(wěn)壓器典型的開關(guān)電源控制器和開關(guān)電源見下表典型的開關(guān)電源控制器和開關(guān)電源見下表 型號型號 電源范圍電源范圍/ /V 最大輸出電流最大輸出電流 /A 內(nèi)部參考源內(nèi)部參考源 /V 輸出級形式輸出級形式 TL494 7TL494 740 0.2 5 40 0.2 5 推挽或單端推挽或單端 SG3524 8SG3524 835 0.1 5 35 0.1 5 推挽推挽 SG3525 8SG3525 835 0.5 5 35 0.5 5 推挽推挽 LM2575 3.5LM2

32、575 3.535 1 1.23 _35 1 1.23 _ 表中前三個是開關(guān)電源控制器，后一個是單片開關(guān)電源穩(wěn)壓器。表中前三個是開關(guān)電源控制器，后一個是單片開關(guān)電源穩(wěn)壓器。實際上就是一個脈沖寬度調(diào)制（實際上就是一個脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制器，控制器，經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場合。經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場合。 集成開關(guān)穩(wěn)壓器，集成開關(guān)穩(wěn)壓器，一般有兩大類型一般有兩大類型。一類是包。一類是包括調(diào)整管在內(nèi)的括調(diào)整管在內(nèi)的集成開關(guān)穩(wěn)壓器集成開關(guān)穩(wěn)壓器; ;另另一類稱為一類稱為開關(guān)電開關(guān)電源控制器源控制器，它不包括調(diào)整管。，它不包括調(diào)整管。(1)(1)開關(guān)穩(wěn)壓電源概述開關(guān)穩(wěn)壓電源概述 利用開關(guān)電源控制器

33、可以方便地構(gòu)成開關(guān)電源。 SG3524是一個典型的性能優(yōu)良的開關(guān)電源控制器，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖如圖16.15所示。 (2)開關(guān)穩(wěn)壓電源控制器SG3524圖16.15 SG3524的內(nèi)部方框圖 它的內(nèi)部包括誤差放大器、限流保護(hù)環(huán)節(jié)、比較器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環(huán)節(jié)。 SG3524構(gòu)成開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖16.16所示。圖16.16 開關(guān)穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路 3524從11和14腳輸出在時間上互相錯開的兩路控制信號，其開關(guān)頻率由6和7腳外接的RT和CT決定。1和2腳是內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入端，R1和R2構(gòu)成反饋回路。16腳是基準(zhǔn)源，由R3和R4給誤差運(yùn)算放大器提供一個與反饋

34、信號比較的給定電壓。 V3和V4是或非門的輸出，只要或非門的輸入端有高電平，它的輸出即為低電平。 V3和V4的輸出由V2、CP、Q或Q決定。因Q和Q只能有一個是高電平，T2和T1不可能同時導(dǎo)通。 T1和T2只能按推挽方式工作，輪流交替導(dǎo)通。 SG3524電路控制過程的波形如圖16.17所示。 圖16.17 SG3524的波形圖 鋸齒波由振蕩器提供，V1是誤差放大器的輸出，它們一起加到比較器上。 V2是比較器的輸出。振蕩器輸出的時鐘驅(qū)動T 觸發(fā)器，CP、Q和V2 的或非是V3，決定T1的通斷。CP、Q和V2 的或非是V4，決定T2的通斷。由于Q和Q等寬，加上V2的存在，所以V3和V4這兩路信號之間有一