山大復試第9章

9.1整流與濾波電路9.2串聯(lián)式穩(wěn)壓電路9.3集成串聯(lián)式穩(wěn)壓電路9.4集成開關式穩(wěn)壓電路第九章直流穩(wěn)壓電源電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的電壓u3。濾波電路:將脈動電壓u3轉變?yōu)槠交碾妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動、負載變化及溫度變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo220V9.1整流與濾波電路1.半波整流電路二極管導通二極管截止+–+–u2>0時:u2<0時:一.單相整流電路u2uLuDt2340-D++++12L+uRL1u2u220ViLuL=u2uL=0主要參數(shù)：IL=UL/RL=0.45U2

/RL

uL20t（2）輸出電流平均值IL

：IL

（1）輸出電壓平均值UL：U2——正弦交流信號u2的有效值（3）流過二極管的平均電流：uD20tURMID

=ILURM=22U（4）二極管承受的最高反向電壓：IL

ID+–+–+–+–當u2正半周時，D1導通，D2截止。當u2負半周時，D2導通，D1截止。變壓器副邊感應出兩個相等的交流電壓u2u2uLuD1t2340uD22u22u22.全波整流電路uL20tIL=UL/RL=0.9U2

/RL

主要參數(shù)：（2）輸出電流平均值IL

：（1）輸出電壓平均值UL：ILuL20t（3）流過二極管的平均電流：ID1=ID2=ID

=IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：ILuD20t2u2iL20tiD120tiD220tID1ID23.橋式整流電路（1）組成：由四個二極管組成橋路u2uLu1u2TD4D2D1D3RLuLu2正半周時:D1

、D3導通，D2、D4截止+–（2）工作原理：u2uLu2正半周時:D1

、D3導通，D2、D4截止（2）工作原理：u2uLu2負半周時：D2、D4

導通，D1

、D3截止-+輸出電壓平均值：UL=0.9U2輸出電流平均值:IL=UL/RL=0.9U2

/RL

流過二極管的平均電流：ID=IL/2u2uL（3）主要參數(shù)：二極管承受的最大反向電壓：URM=22U+–集成硅整流橋：u2uL+

–

~+~-二、濾波電路交流電壓脈動直流電壓整流濾波脈動小的直流電壓RLC電容濾波器RLL電感濾波器1.電容濾波電路(1)電容濾波電路結構及原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuLSC濾波RL接入（且RLC較大）時u2tuL

uCt無濾波電容的波形

有濾波電容的波形u1u2u1bD4D2D1D3RLuLSC

=RLC

=(RINT//RL)C

濾波RL未接入時a近似估算:UL=(1.1~1.2)U2電容濾波電路的特點：RLC愈大C放電愈慢UL(平均值)愈大一般?。?T:u2的周期)(a)輸出電壓平均值UL1.4U2>UL>0.9U2tuL

uC(b)

電容濾波電路的輸出特性濾波但RL開路

(RL＝∞)

整流(RL→0)RLC≥（5～10）TUL=(1.1~1.2)U2RLUL1.4U2>UL>0.9U2ULIL1.4U20.9U20iDttuL

uC(c)流過二極管瞬時電流很大整流管導電時間短暫iD的峰值電流較大2.電感濾波電路輸出電壓平均值:UL=0.9U2電感L本身具有抑制電流變化的特性，可以使負載電流保持穩(wěn)定，uL穩(wěn)定。由于電感L的反電勢阻礙電流變化，因而二極管的瞬時電流減小?？梢怨ぷ髟诖箅娏鞔蠊β实膱龊稀Ｖ绷麟妷簽?3.其它濾波電路

為進一步改善濾波特性，可將上述濾波電路組合起來使用。LC濾波電路RCπ型濾波電路9.2穩(wěn)壓電路交流電壓脈動直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓穩(wěn)壓電路類型:結構簡單，穩(wěn)壓性能好，技術成熟，應用廣泛。已有集成電路。但功耗大，效率低。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路開關型穩(wěn)壓電路串聯(lián)式穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路電路最簡單，但是穩(wěn)壓范圍小，不可調。一般常用來提供基準電壓，或作為簡單電源使用。功耗小、效率較高、體積小、重量輕，但穩(wěn)壓性能略差，技術較復雜。一.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2.穩(wěn)壓原理濾波后的輸出穩(wěn)壓后的輸出1.結構根據(jù)電路圖可知穩(wěn)壓過程：

→UO↑Ui↑→I→IZ→URUO↓→

UZ

↑(RL

↑)將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉換為電壓的變化，從而起到調節(jié)作用，同時也起到限流作用。關鍵：穩(wěn)壓管擊穿區(qū)有很高的調整靈敏度，才可以有效穩(wěn)定輸出。有差調節(jié)3.限流電阻的計算限流電阻的計算如下：（1）當輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時IZ不應小于IZmin，由此可計算出限流電阻的最大值。即穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點：（1）穩(wěn)壓范圍小（2）輸出電壓不可調

（2）當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時IZ不應超過IZmax，由此可計算出限流電阻的最小值。即二.串聯(lián)式穩(wěn)壓電路1.電路結構:調整環(huán)節(jié)、取樣電路、比較放大環(huán)節(jié)、基準電壓。濾波后的輸出穩(wěn)壓后的輸出串聯(lián)式穩(wěn)壓電路方框圖VCC_CIRCLER1+-+-OUUiR2基準電壓∞△+-+A比較放大環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)負載UCE+-UREFUfiB根據(jù)uO的變化自動調整uCE，來抑制uo=ui-uCE調整環(huán)節(jié)：VCC_CIRCLER1+-+-OUUiR2基準電壓∞△+-+A比較放大環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)負載UCE+-UREFUfiBiB

控制uCE

變化iB取樣環(huán)節(jié)：對uO取樣，以使iB、uCE

隨uO而變化。比較放大環(huán)節(jié)：放大變化量，提高調整的靈敏度VCC_CIRCLER1+-+-OUUiR2基準電壓∞△+-+A比較放大環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)負載UCE+-UREFUfiB基準電壓：提供穩(wěn)定的直流電壓UREF

，uf與之比較后產(chǎn)生變化量，放大后去控制調整環(huán)節(jié)。作為基準——決定輸出直流電壓UO的數(shù)值：VCC_CIRCLER1+-+-OUUiR2基準電壓∞△+-+A比較放大環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)負載UCE+-UREFUfiB2.工作原理ui↑(RL↑)→uO↑uOuo=ui-uCEuB→uCE↑↑→iB

↓↓→uB↓↓→uf↑VCC_CIRCLER1+-+-OUUiR2基準電壓∞△+-+A比較放大環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)負載UCE+-UREFUfiBiBufVCC_CIRCLER1+-+-OUUiR2基準電壓∞△+-+A比較放大環(huán)節(jié)取樣環(huán)節(jié)調整環(huán)節(jié)負載UCE+-UREFUfiB電壓串聯(lián)負反饋放大器電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓uf反饋系數(shù)：深度負反饋：(+)(+)(+)(+)反饋網(wǎng)絡基本放大器比較放大環(huán)節(jié)基準電壓舉例：分立元件組成的串聯(lián)式穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理UoUB3Uo當Ui

增加或負載電阻增大使Uo升高時UC3（UB2）(3)輸出電壓的調節(jié)范圍將參數(shù)代入，可求出輸出電壓的調節(jié)范圍。輸出電壓的調節(jié)范圍：3.77V~9.8VRp=0時：Rp=330時：R3T1T2UZRR1RWR2RLUO+_+_UIUB3T3T4DZ舉例：比較放大環(huán)節(jié)采用差動放大器的穩(wěn)壓電路比較放大環(huán)節(jié)采用差動放大，改善溫度特性。UB3=UBE3-UBE4+UZ=UZR3T1T2UZRR1RWR2RLUO+_+_UIUfT3T4RXDXDZ舉例：具有限流保護的串聯(lián)式穩(wěn)壓電路當輸出電流正常時，URX較小，穩(wěn)壓管DX截止，不影響穩(wěn)壓電路。當輸出電流過大時，URX較大，穩(wěn)壓管DX被擊穿，分走流入T1、T2的電流，保護了調整管。

穩(wěn)壓電路的主要性能指標常用以下參數(shù)來說明穩(wěn)壓電源的質量：1、穩(wěn)壓系數(shù)2、輸出電阻3、溫度系數(shù)輸出電壓：反映電網(wǎng)電壓波動時的穩(wěn)定性反映負載電阻變化時的穩(wěn)定性反映溫度變化時的穩(wěn)定性9.3

集成串聯(lián)式穩(wěn)壓電路(集成三端穩(wěn)壓器)一.三端固定式集成穩(wěn)壓器調整電路減流保護取樣電路比較放大過熱保護啟動電路基準電壓電路

常用的集成三端穩(wěn)壓器的外形及類型類型：W7800系列——穩(wěn)定正電壓

W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15VW7900系列——穩(wěn)定負電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端1231.基本使用方法+20V+15V注意：輸入電壓Ui一般應比輸出電壓端Uo高3V以上。二.三端固定式集成穩(wěn)壓器的使用

C1、C2的作用：防止自激振蕩，減小高頻干擾、改善電路的瞬態(tài)響應。2.輸出正負電壓+12V-12V

3.擴大輸出電流

T1是擴大輸出電流的大功率BJT，T2管是T1的保護管。當輸出電流較小，R2上的壓降也較小，T1管不通。