低频模拟电路6章1

1、第6章小功率直流稳压电源 单相整流滤波稳压电路约约1. 5周周6.26.2 单相整流滤波电路一、直流电源的组成及各部分的作用二、单相整流电路三、滤波电路一、直流电源的组成及各部分的作用改变电压值改变电压值通常为降压通常为降压交流变脉交流变脉动的直流动的直流减小脉动减小脉动1) 负载变化输出电压负载变化输出电压基本不变；基本不变；2) 电网电压变化输出电网电压变化输出电压基本不变。电压基本不变。 直流电源是能量转换电路，将直流电源是能量转换电路，将220V（或（或380V）50Hz的的交流电转换为直流电。交流电转换为直流电。半波整流半波整流全波整流全波整流 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：

2、允许电网电在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动压波动10，且负载有一定的变化范围。，且负载有一定的变化范围。6.2.1 单相整流电路对整流电路要研究清楚以下问题：对整流电路要研究清楚以下问题：1. 电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析电路的工作原理：二极管工作状态、波形分析2. 输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压输出电压和输出电流的平均值：输出为脉动的直流电压3. 整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最整流二极管的选择：二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压高反向工作电压 为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器为分析问题简单起见

3、，设二极管为理想二极管，变压器内阻为内阻为0。整流二极管的伏安特性：整流二极管的伏安特性：实际特性实际特性理想化特性理想化特性正向导通电压为正向导通电压为0，正向电阻为正向电阻为0。1. 单相半波整流电路单相半波整流电路（1）工作原理）工作原理u2的正半周，的正半周，D导通，导通， ADRLB，uO= u2 。 2u2uu2的负半周，的负半周，D截止，承受反向电压，为截止，承受反向电压，为u2； uO=0。（2）UO（AV）和和 IL（AV）的估算的估算 已知变压器副边电压有效值为已知变压器副边电压有效值为U2) (d sin2212 0 O(AV)ttUUL2LO(AV)L(AV)45. 0

4、RURUI L2L(AV)D(AV)45. 0RUII 2maxR2UU 2RL2F21 . 1 45. 01 . 1 UURUI22O(AV)45. 02UUU 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满，二极管的极限参数应满足：足： （3）二极管的选择）二极管的选择经计算，脉动经计算，脉动系数系数S=1.57，很大。很大。 6.2.2单相全波整流电路单相全波整流电路 （1）全波整流）全波整流电路如图电路如图 所示。所示。 -+-RLiD1iouo-+u2+iD2-u1u2 6.6.2单相全波整流电路单相全波整流电路 全波整流电路全波整流电路 （2）工作原理：

5、当）工作原理：当1端对地为正，端对地为正，2端对地为负时，端对地为负时，VD1导通而导通而VD2截截止，如图止，如图(b)所示，在所示，在RL上得到波上得到波形为半波的电压。当形为半波的电压。当1端对地为负，端对地为负，2端对地为正时，端对地为正时，VD1截止而截止而VD2导导通，如图通，如图(c)所示，在所示，在RL上也可得上也可得到波形为半波的电压。这样，当到波形为半波的电压。这样，当交流电压变化一个周期时，在交流电压变化一个周期时，在RL上产生两个半波电压脉冲，如图上产生两个半波电压脉冲，如图(d)所示。所示。 输出直流电压输出直流电压 UO=20.45U2=0.9U2经计算，脉动系数经

6、计算，脉动系数S=0.67， 减少很多。减少很多。-+-RLiD1iouo-+u2+iD2-u1u2u2 uO O Ott+-+-2. 单相桥式整流电路单相桥式整流电路u2的正半周的正半周 AD1RLD3B，uO= u2u2的负半周的负半周 B D2RLD4 A，uO= -u2四只管子如何接？四只管子如何接？ 集成的桥式整流电集成的桥式整流电路称为整流堆。路称为整流堆。（1）工作原理）工作原理uOu2OO若接反了呢？若接反了呢？（2 2）估算）估算) (d sin21 0 2O(AV)ttUULLRURUI2O(AV)L(AV)9 . 0 22O(AV)9 . 022UUU 经计算，脉动系数经

7、计算，脉动系数S=0.67，与，与全波相同。减少很多。全波相同。减少很多。（3 3）二极管的选择）二极管的选择2maxR2UU L2L(AV)D(AV)45. 02RUII 2RL2F21 . 1 45. 01 . 1 UURUI 考虑到电网电压波动范围为考虑到电网电压波动范围为10，二极管的极限参数应满，二极管的极限参数应满足：足： 6.3 滤波电路（1）工作原理）工作原理非非常常小小。，对对电电容容充充电电，时时，有有一一对对二二极极管管导导通通当当充充电电 2Cuu 。放放电电，电电容容通通过过时时，所所有有二二极极管管均均截截止止当当放放电电CRRuuCLL2 1. 电容滤波电路电容滤

8、波电路充电充电放电速度与正弦放电速度与正弦波下降速度相似波下降速度相似按指数规律下降按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。经计算，脉动系数经计算，脉动系数L141SR CT RL固定，正确选择固定，正确选择C可大大降低可大大降低S C 越大，越大， RL越大，越大， 放电放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。将越大，曲线越平滑，脉动越小。（1）工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻）工作原理：考虑变压器和整流电路的内阻 C 越大，越大， RL越大，越大， 放电放电将越大，曲线越平滑，脉动越小。将越大，曲线越平滑，脉动越小。内阻使内阻使2Ouu （2

9、 2）二极管的导通角）二极管的导通角导通角导通角 的峰值的峰值脉动脉动放电放电DO(AV)LiURC 无滤波电容时无滤波电容时。 有滤波电容时有滤波电容时 ILmax ILmin（3）限流电阻）限流电阻R的选择的选择: 保证稳压管既稳压又不损坏。保证稳压管既稳压又不损坏。当负载确定时，当负载确定时，UI 与与 R 可联立求解。可联立求解。讨论一讨论一：稳压管稳压电路的设计稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管、依次选择稳压管、 UI、 R、 C、U2、二极管、二极管1. 输出电压、负载电流输出电压、负载电流稳压管稳压管2. 输出电压输出电压UI3. 输出电压、负载电流、稳压管电流、输出电压、负载电

10、流、稳压管电流、 UI R4. UI 、 R 滤波电路的等效负载电阻滤波电路的等效负载电阻C5. UI U26. U2、 R中电流中电流整流二极管整流二极管 已知输出电压为已知输出电压为6V，负载电流为，负载电流为030mA。试求图示电。试求图示电路的参数。路的参数。例例2UoIDZDZRILIUIRLZZMZ10V, 20mA, 5mAUII 设稳压管的技术参数为设稳压管的技术参数为:k2L R解：解： 输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为输入电压达到上限时，流过稳压管的电流为IZM 。求：求：电阻电阻R和输入电压和输入电压 UI的正常值。的正常值。ZZML20525(mA)UIIR IZ

11、W1.22510UIRUR 方程方程 1要求要求当输入电压由正常值发生当输入电压由正常值发生 20%波动时，负载电压基本不变。波动时，负载电压基本不变。负载电阻负载电阻 。 输入电压降到下限输入电压降到下限时，流过稳压管的电时，流过稳压管的电流为流为IZ 。ZZL5510mAUIIR IZ0.81010UIRUR 方程方程 2联立方程联立方程1、2，可解得：，可解得：I18.75V,0.5kUR 取取 20 V取取 510UoIZDZRILIUIRL三、串联型稳压电路三、串联型稳压电路1. 基本调整管稳压电路基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。为了使稳压管稳压电

12、路输出大电流，需要加晶体管放大。稳压原理：电路引入稳压原理：电路引入，稳定输出电压。，稳定输出电压。 因为基极电压稳定，所以射极电压稳定。因为基极电压稳定，所以射极电压稳定。OL)1(II BEZOUUU 调整管调整管调整管的作用及如何提高稳压性能调整管的作用及如何提高稳压性能 不管什么原因引起不管什么原因引起UO变化，都将通过变化，都将通过UCE的调节的调节使使UO稳定，故称晶体管为稳定，故称晶体管为调整管调整管。 若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。馈，即提高放大电路的放大倍数。CEIOUUU 调整管调整管Obe

13、BCCEOVVIIVV 2. 具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路（1）稳压原理：）稳压原理： 若由于某种原因使若由于某种原因使UO增大增大（2）输出电压的调节范围）输出电压的调节范围Z3321OZ32321URRRRUURRRRR 同相比例同相比例运算电路运算电路则则 UO UN UB UO321u32111RRRARRR 若若 R1= R2= R3 , 则则1.5UZUO 3UZ（3 3）串联型稳压电路的基本组成及其作用）串联型稳压电路的基本组成及其作用调整管调整管取样电阻取样电阻：是电路的核：是电路的核心，心，UCE随随UI和负载和负载产生变化以稳定产生变化以稳定UO

14、。比较放大比较放大基准电压基准电压：是：是UO的的参考电压。参考电压。： 对对UO 的取样，与基准电压共同决定的取样，与基准电压共同决定UO 。：将：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。电路的稳压性能。例：已知例：已知 UI24V, UZ=6.3V, UBE=0.7V, R2=R3RP=300, 求求UO 的调节范围的调节范围。UOU1R3RPR1R2RL解：解：R2R33OBEZ2323OBEZ3()RUUURRRRUUUR 3322P23OBEZ3=()600300(0.76.3)21V300RRRRRRRUUUR 当当时时，：3

15、3P2223OBEZ3=()600300(0.76.3)10.5V600RRRRRRRUUUR 当当，时时 ：O10.5V21VU 所所以以：（4 4）串联型稳压电源中调整管的选择）串联型稳压电源中调整管的选择IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM根据极限参数根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管！选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！关于实用串联型稳压电源的讨论：关于实用串联型稳压电源的讨论：0BEmaxERUI 1.

16、 标出集成运放的同相输入端和反相输入端；标出集成运放的同相输入端和反相输入端；2. 电路由哪些部分组成？电路由哪些部分组成？3. UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V， UCES3V， UO？4. 如何选取如何选取R和和R？限流型过流限流型过流保护电路保护电路输出电流输出电流取样电阻取样电阻-+918V关于实用串联型稳压电源的讨论：关于实用串联型稳压电源的讨论：5. 取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？6. 若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？四、

17、集成稳压器（三端稳压器）（三端稳压器）输出电压：输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电流：输出电流：1.5A（W7800）、）、0.5A （W78M00）、）、0.1A（W78L00）1. W7800系列系列（1）简介）简介（2）基本应用）基本应用消除高频噪声消除高频噪声使使Co不通过不通过稳压器放电稳压器放电抵销长线电感效应，抵销长线电感效应，消除自激振荡消除自激振荡 将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串联型稳压电路。载电阻，构成串联型稳压电路。（3）输出电流扩展电路）输出电流扩展电路 为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。用射极输出器进行电流放