第10章直流电源

1、10.1 引言引言 电子系统的正常运行离不开稳定的直流电源，多数直电子系统的正常运行离不开稳定的直流电源，多数直流电源是由电网的交流电转换而来，在某些特定场合下也流电源是由电网的交流电转换而来，在某些特定场合下也可以采用太阳能电池或化学电池作电源。可以采用太阳能电池或化学电池作电源。第第10章章 直流电源直流电源 直流电源分为直流电源分为线性稳压电源线性稳压电源和和开关稳压电源开关稳压电源两类。线两类。线性稳压电源采用性稳压电源采用线性稳压电路线性稳压电路，内部，内部调整管工作在放大状调整管工作在放大状态态；开关稳压电源采用；开关稳压电源采用开关稳压电路开关稳压电路，内部，内部调整管工作在调整

2、管工作在开关状态开关状态。 线性稳压电源的输出电压稳定线性稳压电源的输出电压稳定，纹波较小纹波较小，但其输出，但其输出电流较小，调整管的功耗大，电源效率低；电流较小，调整管的功耗大，电源效率低；开关稳压电源开关稳压电源的输出电流大的输出电流大，电源效率高电源效率高，但有较大纹波。，但有较大纹波。 电子系统的正常运行离不开稳定的直流电源，多数电路电子系统的正常运行离不开稳定的直流电源，多数电路的直流电源是的直流电源是由电网的交流电转换由电网的交流电转换来的。小功率直流电源的来的。小功率直流电源的基本组成以及各处电压波形如图所示。基本组成以及各处电压波形如图所示。 直流电源的组成直流电源的组成10

3、.2 直流电源的组成直流电源的组成T整流滤波稳压负载工频交流工频交流脉动直流脉动直流纹波减小纹波减小稳定直流稳定直流整流电路整流电路由整流二极管构成由整流二极管构成，利用二极管单向导电性，利用二极管单向导电性， 将方向和大小都变化的工频将方向和大小都变化的工频50Hz交流电变换为交流电变换为 单一方向但大小仍有脉动的直流电。单一方向但大小仍有脉动的直流电。T负载LC电源变压器电源变压器 将电网交流电压变换成符合需要的交流电压将电网交流电压变换成符合需要的交流电压 值，经过整流后可获得所需的直流电压。电值，经过整流后可获得所需的直流电压。电 源变压器一般是源变压器一般是降压变压器降压变压器。 滤

4、波电路滤波电路 一般一般由储能元件构成由储能元件构成，利用电容，利用电容C两端的电压两端的电压 不能突变和电感不能突变和电感L中的电流不能突变的性质，中的电流不能突变的性质， 滤除输出信号中的脉动成分滤除输出信号中的脉动成分，得到比较平滑的，得到比较平滑的 直流电。电容滤波主要用在输出小电流滤波电直流电。电容滤波主要用在输出小电流滤波电 路中；电感滤波主要用在大电流滤波电路中。路中；电感滤波主要用在大电流滤波电路中。稳压电路稳压电路 稳压电路的作用是维持输出电压的稳定，使滤稳压电路的作用是维持输出电压的稳定，使滤 波电路不受电网电压波动、负载电流变化或温波电路不受电网电压波动、负载电流变化或温

5、 度的影响。度的影响。T负载LC 利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电利用二极管的单向导电性组成整流电路，可将交流电压转换为单向脉动直流电压。为便于分析，本章把整流二压转换为单向脉动直流电压。为便于分析，本章把整流二极管当作极管当作理想二极管理想二极管。在实际应用中，应考虑二极管正向。在实际应用中，应考虑二极管正向压降的影响，整流后所得波形的输出幅度会减少压降的影响，整流后所得波形的输出幅度会减少0.61V。10.3 整流电路整流电路 在小功率直流电源中，常见的整流电路有在小功率直流电源中，常见的整流电路有单相半波单相半波、全波全波、桥式桥式和和倍压整流电路倍压整流电路。 整流电路中

6、既有交流量，又有直流量。输入整流电路中既有交流量，又有直流量。输入(交流交流)用用有效值或最大值表示；输出有效值或最大值表示；输出(直流直流)用平均值表示；流过整用平均值表示；流过整流二极管的正向电流用平均值表示；整流二极管承受的反流二极管的正向电流用平均值表示；整流二极管承受的反向电压用最大值表示。向电压用最大值表示。 利用二极管的单向导电作用将变压器二次侧的交流电利用二极管的单向导电作用将变压器二次侧的交流电压变换成为负载压变换成为负载RL上的单向脉动电压。由于上的单向脉动电压。由于在交流电压半在交流电压半个周期内有电流流过负载个周期内有电流流过负载，因而称为，因而称为单相半波整流电路单相

7、半波整流电路。单相半波整流电路单相半波整流电路10.3.1 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 在变压器二次侧电压在变压器二次侧电压u2的正半周的正半周内，内，二极管正二极管正向导通向导通，负载，负载RL上得到上得到半个周期的脉动直流电压半个周期的脉动直流电压和电流；而在和电流；而在u2的负半周的负半周内，内，二极管反向截止二极管反向截止，电，电路输出电流路输出电流 iO 基本上等基本上等于零。于零。L22RU2uOtOuOtOtDOii DuOt22U22U22UDOii 当当u2处于正半周时，二极管导通；处于正半周时，二极管导通；当当u2处于负半周时，二极管截止。处于负

8、半周时，二极管截止。单相单相半波整流电路波形图半波整流电路波形图2202O(AV)45. 02)(dsin21UUttUU2u1u2uDiDuORLiOOuOt22U32(1) 输出电压平均值输出电压平均值UO(AV) 2. 性能参数性能参数 整流电路输出电压在一个工频周期内的平均值，其表整流电路输出电压在一个工频周期内的平均值，其表达式为达式为 半波整流电路在负载上得到的是半个正弦波，因此负半波整流电路在负载上得到的是半个正弦波，因此负载上输出电压平均值为载上输出电压平均值为 2O(AV)O 01d()2Uu t(2) 输出电压的脉动系数输出电压的脉动系数 S 脉动系数脉动系数S 定义定义为

9、整流电路输出电压中为整流电路输出电压中基波最大值基波最大值UOM1与与输出电压平均值输出电压平均值UO(AV)之比，其表达式为之比，其表达式为 2OM1220122sincos d()022UUUtttUOM1O(AV)USU反映电路输出波形脉动反映电路输出波形脉动的情况的情况，S 越小，则整越小，则整流效果越好。流效果越好。对输出电压对输出电压uO进行傅进行傅立叶分析，计算立叶分析，计算uO的的基波峰值基波峰值UOM1OM122O(AV)21.5722UUSUU 整流二极管截止时整流二极管截止时，其两端所承受的最大反向电压其两端所承受的最大反向电压。半。半波整流电路中二极管所承受的最大反向电

10、压就是变压器副边波整流电路中二极管所承受的最大反向电压就是变压器副边电压的最大值电压的最大值 (3) 整流二极管正向平均电流整流二极管正向平均电流ID(AV) 在一个周期内通过整流二极管的电流平均值在一个周期内通过整流二极管的电流平均值。在半波整。在半波整流电路中，整流二极管串联在输出回路中，因此整流二极管流电路中，整流二极管串联在输出回路中，因此整流二极管的正向平均电流的正向平均电流 ID(AV) 任何时候都等于流过负载的输出平均任何时候都等于流过负载的输出平均电流电流ILL2L2LO(AV)LD(AV)45. 02RURURUII 当负载电流平均值已知时，可以根据上式来选定整流二当负载电流

11、平均值已知时，可以根据上式来选定整流二极管的极管的ID(AV)。(4) 整流二极最大反向电压整流二极最大反向电压URMRM22UU选管时应选择耐压值选管时应选择耐压值URM更高的管子，以免发生反向击穿。更高的管子，以免发生反向击穿。 单相单相桥式整流电路桥式整流电路10.3.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路1. 工作原理工作原理 由于由于采用四个整流二极管，互相搭接成桥式结构采用四个整流二极管，互相搭接成桥式结构，因，因而称为而称为单相桥式整流电路单相桥式整流电路。桥式整流电路利用变压器的一。桥式整流电路利用变压器的一个二次侧绕组和四个整流二极管，个二次侧绕组和四个整流二极管，在交流电源的

12、正、负半在交流电源的正、负半周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电流流周内，整流电路的负载上都有方向不变的脉动直流电流流过过，输出，输出uO为全波波形。为全波波形。 在交流输入电压在交流输入电压u2的正半周内，整流二极管的正半周内，整流二极管VD1、VD3导通，导通， VD2、VD4截止。电流流向如图所示，在负载上产生截止。电流流向如图所示，在负载上产生“上正下负上正下负”的输出脉动电压。的输出脉动电压。 (1) 输入电压为正半周时输入电压为正半周时uO单相桥式整流电路正半周导电情况单相桥式整流电路正半周导电情况 在交流输入电压在交流输入电压u2的负半周内，整流二极管的负半周内，整流二

13、极管VD2、VD4导通，导通， VD1、VD3截止。电流流向如图所示，在负载上产生截止。电流流向如图所示，在负载上产生“上正下负上正下负”的输出脉动电压。的输出脉动电压。 (2) 输入电压为负半周时输入电压为负半周时uOiO单相桥式整流电路负半周导电情况单相桥式整流电路负半周导电情况负载在正、负负载在正、负半周均有半周均有同方同方向向的输出脉动的输出脉动电压。电压。 OtiD3iD1Otu222U22URLOtuO22UOtuD1iO2U2u1u2iORLuO3iD2iD442(1) 输出电压与电流平均值输出电压与电流平均值UO(AV) 22202O(AV)9 . 022)(dsin21UUt

14、tUU2 桥式桥式整流电路在一个工频周期内，负载在正、负半周整流电路在一个工频周期内，负载在正、负半周均有同方向的脉动输出电压均有同方向的脉动输出电压。在变压器二次侧电压。在变压器二次侧电压u2相同相同的情况下，的情况下，桥式整流电路输出电压波形的面积是半波整流桥式整流电路输出电压波形的面积是半波整流的两倍的两倍，所以其输出电压平均值也是半波整流时的两倍。，所以其输出电压平均值也是半波整流时的两倍。2. 性能参数性能参数(2) 输出电压脉动系数输出电压脉动系数S 桥式整流电路输出为全波波形，其输出电压桥式整流电路输出为全波波形，其输出电压uO的基波的基波频率为频率为2 ，则，则uO的基波最大值

15、为的基波最大值为 OM122024 22sincos2d()3UUtttUOM122O(AV)24 22 20.6733UUSUU(3) 整流二极管正向平均电流整流二极管正向平均电流IO(AV) L2LO(AV)LD(AV)45. 022RURUII 在在桥式桥式整流电路中，四个整流二极管整流电路中，四个整流二极管两两轮流两两轮流在输入信在输入信号的正、负半周内号的正、负半周内导通导通。因此，整流二极管的正向平均电流。因此，整流二极管的正向平均电流ID(AV)是流过负载的输出平均电流是流过负载的输出平均电流 IL= IO值的一半值的一半 。 桥式整流电路的变压器桥式整流电路的变压器只有一个二次

16、侧绕组只有一个二次侧绕组，因而处于，因而处于截止状态的二极管截止状态的二极管(例如例如VD2、VD4)相当于相当于并联在变压器的二并联在变压器的二次侧绕组上次侧绕组上，承受的最大反向电压为，承受的最大反向电压为u2的最大值。的最大值。 2RM2UU(4) 整流二极管的最大反向电压整流二极管的最大反向电压URM 整流桥的简化符号与应用电路整流桥的简化符号与应用电路 与单相半波整流电路相比，单相桥式整流电路的结构与单相半波整流电路相比，单相桥式整流电路的结构较复杂，但其优势在于输出电压较高，脉动小，整流二极较复杂，但其优势在于输出电压较高，脉动小，整流二极管所承受的最大反向电压等于二次侧电压的峰值

17、，并且因管所承受的最大反向电压等于二次侧电压的峰值，并且因为电源变压器在正、负半周内都有电流流过，所以变压器为电源变压器在正、负半周内都有电流流过，所以变压器的利用率高。的利用率高。u1u2iORLuO 桥式整流电路在直流电源中得到广泛应用，并且已有桥式整流电路在直流电源中得到广泛应用，并且已有多种不同性能指标的集成电路多种不同性能指标的集成电路，称为，称为“整流桥整流桥”。单相桥。单相桥式整流电路简化符号如图所示。式整流电路简化符号如图所示。 整流电路的输出电压整流电路的输出电压含有较大的谐波成分含有较大的谐波成分，脉动较大，脉动较大，不能适应大多数电子线路及设备的需要，还需不能适应大多数电

18、子线路及设备的需要，还需利用滤波电路利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。 滤波电路是滤波电路是利用电抗性元件储能的特点来实现滤波，利用电抗性元件储能的特点来实现滤波，滤滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得较好的直流电压。除整流电路输出电压中的脉动成分以获得较好的直流电压。 电容器电容器 C 对直流开路，对交流阻抗小，所以对直流开路，对交流阻抗小，所以 C应该并联应该并联在负载两端在负载两端。 电感器电感器 L 对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此 L应与负应与负载串联载串联。滤波电路的基本形式滤波电路的基本形式10.4

19、 滤波电路滤波电路 在在输入电压升高输入电压升高时，给时，给并联的电容器并联的电容器C充电充电，可把，可把部分能量存储在电容器中。部分能量存储在电容器中。RLCUIUORLCUIUO 当当输入电压降低输入电压降低时，电时，电容容C 以指数规律以指数规律放电放电，把存，把存储的能量释放给负载。由于储的能量释放给负载。由于滤波电容向负载放电，滤波电容向负载放电，负载负载上得到的输出电压就比较平上得到的输出电压就比较平滑滑，起到了滤波作用。，起到了滤波作用。1. 滤波原理滤波原理10.4.1 电容滤波电路电容滤波电路 设初始时电容电压设初始时电容电压uc为零，接入电源后，为零，接入电源后，输入电压输

20、入电压u2给给电容器充电电容器充电，由于变压器二次侧绕组的直流电阻和二极管的，由于变压器二次侧绕组的直流电阻和二极管的正向导通电阻一般很小，所以正向导通电阻一般很小，所以电容器很快充到电容器很快充到u2的最大值的最大值。(1) 输出空载时的情况输出空载时的情况 此后，此后， u2开始下降开始下降，由于，由于电路输出端空载电路输出端空载，电容器无放电容器无放电回路电回路，所以，所以uc不变。由于此时不变。由于此时ucu2，整流二极管处于截止整流二极管处于截止状态，因此电路输出维持一个固定值状态，因此电路输出维持一个固定值uo=uc= 。22U？ 设电容初始电压设电容初始电压uc为零，接入电源后，

21、输入电压为零，接入电源后，输入电压u2同时同时给给电容器充电电容器充电和向负载提供电流，和向负载提供电流，输出电压输出电压uo的波形与的波形与u2近近似重合似重合。 u2到达峰值以后，按正弦规律下降，此时滤波电容到达峰值以后，按正弦规律下降，此时滤波电容按指数规律放电的速率较快，所以二极管仍然导通。按指数规律放电的速率较快，所以二极管仍然导通。(2) 输出带载时的情况输出带载时的情况 随着正弦波随着正弦波u2的下降速率越来越快，的下降速率越来越快， uc的下降速率越来的下降速率越来越慢，越慢，在在 t1后的某一时刻后的某一时刻 t2，uc u2，整流二极管关断，整流二极管关断。电容电容器器 C

22、 以指数规律向负载放电以指数规律向负载放电，直至下个半周的正弦波来到，直至下个半周的正弦波来到，u2 再次超过再次超过uc ，令整流二极管重新导通。，令整流二极管重新导通。CuCuOtOuO充电充电放电放电指数放电快指数放电快设分界点在设分界点在90tOuOt正弦曲线下降慢正弦曲线下降慢 当分界点超过当分界点超过90，达到某，达到某一点，正弦曲线和指数曲线一点，正弦曲线和指数曲线的下降速率相等以后，二极的下降速率相等以后，二极管截止。管截止。当下个半周正弦波上当下个半周正弦波上升超过升超过uC时，时，二极管二极管重新导通。重新导通。 d整流二极管导整流二极管导通的电角度称通的电角度称为导通角为

23、导通角 d = RLC2. 性能参数性能参数 253LdTCR2O(AV)2 . 1 UU 输出电压平均值输出电压平均值UO(AV)与放电时间常数与放电时间常数RLC有关，有关，RLC 越大，电容器放电速度越慢，则输出电压所包含的交流成越大，电容器放电速度越慢，则输出电压所包含的交流成分越小，分越小，UO(AV) 越大。为获得平滑的输出电压，一般取放越大。为获得平滑的输出电压，一般取放电时间常数为电时间常数为u1u2CuCRLiOuOD1D2D3D4(1) 输出电压平均值输出电压平均值UO(AV) 交流电压交流电压u1的周期的周期在整流电路的内阻不太在整流电路的内阻不太大，并且电路的放电时大，

24、并且电路的放电时间常数满足上式时，计间常数满足上式时，计算求得算求得TCRTUUSLO(AV)1OM4 由上式可知，为由上式可知，为减小输出电压的脉动减小输出电压的脉动成分，采用的成分，采用的滤波滤波电容器的容量越大越好电容器的容量越大越好，交流电源的频率越高越好交流电源的频率越高越好。 电容滤波的输出电压波形很难用一个准确的解析表达式电容滤波的输出电压波形很难用一个准确的解析表达式来描述，因此来描述，因此脉动系数脉动系数常采用常采用近似估算近似估算：(2) 脉动系数脉动系数 S tOuOt d 增加，增加，S 减小减小 RLC 值越大，滤波效果越好，导通角值越大，滤波效果越好，导通角 愈小愈

25、小。由于电容。由于电容滤波后输出平均电流增大，所以整流二极管在短暂的导通时滤波后输出平均电流增大，所以整流二极管在短暂的导通时间内将流过一个很大的冲击电流，影响其寿命，因此应选用间内将流过一个很大的冲击电流，影响其寿命，因此应选用最大整流平均电流最大整流平均电流IF大于负载电流大于负载电流23倍的整流二极管。倍的整流二极管。 1 2 RLC增大增大uo tO 3 iD tO 1 2 3 (3) 整流二极管的导通角整流二极管的导通角O(AV)LD(AV)L22UIIR加入滤波电容以后，整流二极管的导通角加入滤波电容以后，整流二极管的导通角UO，使调整管输出，使调整管输出压降压降 UCE UCES

26、，否则调整管不能处于线性区，失去调节，否则调整管不能处于线性区，失去调节能力。因此，能力。因此，串联型稳压电路属于降压型稳压电路串联型稳压电路属于降压型稳压电路。 由于串联型稳压电路引入电压负反馈技术使输出电压由于串联型稳压电路引入电压负反馈技术使输出电压稳定，并通过改变反馈系数使输出电压可调，因此误差放稳定，并通过改变反馈系数使输出电压可调，因此误差放大器的大器的电压放大倍数电压放大倍数Au和电压反馈系数和电压反馈系数Fu愈大愈好愈大愈好，引入引入深度负反馈深度负反馈，则较小的，则较小的UO变化就可获得足够大的电压变化就可获得足够大的电压UO1去调节调整管的管压降。去调节调整管的管压降。 基

27、准电压基准电压UREF愈稳定愈好愈稳定愈好，UREF和和UF的差值是误差信的差值是误差信号，如果号，如果UREF变化，则差值就不可靠了。变化，则差值就不可靠了。 误差放大器的零点漂移应愈小愈好误差放大器的零点漂移应愈小愈好，为此宜选用温度稳，为此宜选用温度稳定性良好的元器件。定性良好的元器件。4. 影响稳压性能的因素影响稳压性能的因素 5. 调整管的选择调整管的选择 调整管是串联型稳压电路的核心器件调整管是串联型稳压电路的核心器件，它的安全工作，它的安全工作是电路正常运行的保证，因此除了要求电路的是电路正常运行的保证，因此除了要求电路的 UI UO，使，使调整管工作于线性区调整管工作于线性区，

28、主要考虑调整管的极限参数，主要考虑调整管的极限参数ICM、U(BR)CEO和和PCM 。(1) 调整管的最大集电极电流调整管的最大集电极电流 (忽略取样电路的分流忽略取样电路的分流)LmaxmaxEmaxCIIIOminImaxCEmaxUUU(2) 调整管承受的最大管压降调整管承受的最大管压降UREFUFUo(3) 调整管的最大功率损耗调整管的最大功率损耗maxCEmaxCmaxCUIPLmaxCMII因此在选择调整管时，应保证：因此在选择调整管时，应保证：OminImax(BR)CEOUUUminOaxImmaxLMCUUIPUREFUFUo10.5.3 三端集成稳压三端集成稳压器器1.

29、集成稳压器的分集成稳压器的分类类按输出电压来分：按输出电压来分：(1) 固定输出稳压电路固定输出稳压电路，这类电路输出电压是预先调整好，这类电路输出电压是预先调整好，在使用中一般不需要进行调整；在使用中一般不需要进行调整；(2) 可调输出稳压电路可调输出稳压电路，这类电路可通过外接元件使输出电，这类电路可通过外接元件使输出电压在较大范围内进行调节，以适应不同需要。压在较大范围内进行调节，以适应不同需要。 集成稳压器是集成稳压器是内部带有保护电路的稳压电路内部带有保护电路的稳压电路，一旦出，一旦出现电流过载、二次击穿以及热过载等情况，这些保护电路现电流过载、二次击穿以及热过载等情况，这些保护电路

30、将被启动以确保器件在安全界限内工作，从而降低了器件将被启动以确保器件在安全界限内工作，从而降低了器件失效或电路性能下降的风险。失效或电路性能下降的风险。 从外形上看，集成稳压电路有三个引从外形上看，集成稳压电路有三个引脚，分别为脚，分别为输入端输入端、输出端输出端和和公共端公共端，因，因而称为而称为三端集成稳压器三端集成稳压器。1 2 32. 固定输出集成稳压器固定输出集成稳压器 固定输出集成稳压器属于串联型稳压电源固定输出集成稳压器属于串联型稳压电源，分为，分为正电压正电压输出输出和和负电压输出负电压输出两大系列。两大系列。(1) CW7800系列系列正电压输出正电压输出的固定式稳压电路的固

31、定式稳压电路TO-220封装的管脚定义封装的管脚定义U32 = +5VCW7800系列典型接法电路系列典型接法电路(2) CW7900系列系列负电压输出负电压输出的固定式稳压电路的固定式稳压电路TO-220封装的管脚定义封装的管脚定义U31= - - 5VCW7900系列典型接法电路系列典型接法电路 需要需要同时输出正、负电压同时输出正、负电压时，可同时选用时，可同时选用CW78和和CW79集成稳压器，按下图所示接线。集成稳压器，按下图所示接线。输出正、负电压的直流稳压电源电路输出正、负电压的直流稳压电源电路 在交流输入在交流输入u2的正半周，整流二极管的正半周，整流二极管VD1、VD3导通；

32、导通；u2经过经过VD1整流和电容整流和电容C1滤波，滤波，为为CW78提供提供直流输入电直流输入电压压+UI1，使，使稳压器输出正向直流电压稳压器输出正向直流电压UO1；同时；同时u2经过经过VD3整整流和电容流和电容C2滤波，滤波，为为CW79提供提供直流输入电压直流输入电压- -UI2，使，使稳稳压器输出负向直流电压压器输出负向直流电压UO2。以此类推，电路在。以此类推，电路在u2的负半周的负半周的工作情形。的工作情形。UI7805RIW123RLIo532OW32 1AUIIRUR例例10.5.1：三端集成稳压器构成电路如图所示，已知漏电流：三端集成稳压器构成电路如图所示，已知漏电流I

33、W=5mA。试求：。试求：(1)写出图写出图(a)中中IO的表达式，并计算的表达式，并计算IO值；值；(2)写出图写出图(b)中中UO的表达式，并计算的表达式，并计算R2=5 时的时的UO值；值；(3)请指出这两个电路分别具有什么功能。请指出这两个电路分别具有什么功能。解：解： 该电路的输出电流不受负载该电路的输出电流不受负载RL变化的影响，变化的影响，具有恒流源具有恒流源功能功能。解：解：32O32W212321 110VUUUIRRRURUoUI7805R1IW123R25例例10.5.1：三端集成稳压器构成电路如图所示，已知漏电流：三端集成稳压器构成电路如图所示，已知漏电流IW=5mA。

34、试求：。试求：(1)写出图写出图(a)中中IO的表达式，并计算的表达式，并计算IO值；值；(2)写出图写出图(b)中中UO的表达式，并计算的表达式，并计算R2=5 时的时的UO值；值；(3)请指出这两个电路分别具有什么功能。请指出这两个电路分别具有什么功能。 该电路该电路具有恒压源功能具有恒压源功能，改变，改变R2的阻值可以调节电路的的阻值可以调节电路的输出电压。输出电压。(1) CW117/217/317系列系列正电压输出正电压输出可调式稳压电路可调式稳压电路TO-220封装的管脚定义封装的管脚定义U21= +1.25VCW317系列典型接法电路系列典型接法电路3. 可调式三端集成稳压器可调

35、式三端集成稳压器 21O21A2121 1.25V1UUUIRRRR(2) CW137/237/337系列系列负电压输出负电压输出可调式稳压电路可调式稳压电路TO-220封装的管脚定义封装的管脚定义U31=- -1.25V 串联型稳压电路串联型稳压电路虽然具有虽然具有结构简单结构简单、调节方便调节方便、纹波纹波小小等优点，但是其等优点，但是其调整管工作于线性放大区调整管工作于线性放大区，调整管串联，调整管串联于输入和负载之间，输出电压的稳定是依靠调节调整管的于输入和负载之间，输出电压的稳定是依靠调节调整管的管压降管压降UCE来实现的，因而调整管的功耗大，稳压电源的来实现的，因而调整管的功耗大，

36、稳压电源的效率低，并且只能实现降压输出，即效率低，并且只能实现降压输出，即UO UI。 开关型稳压电路开关型稳压电路的的调整管工作在开关状态。调整管工作在开关状态。在调整管在调整管截止时，穿透电流截止时，穿透电流ICEO很小，消耗功率很小；而调整管饱很小，消耗功率很小；而调整管饱和导通时，功耗为饱和压降和导通时，功耗为饱和压降UCES与集电极电流与集电极电流IC的乘积，的乘积，管耗也较小。因此，管耗也较小。因此，调整管的管耗调整管的管耗主要发生在其工作状态主要发生在其工作状态从开到关从开到关或或从关到开从关到开的转换过程之中，消耗功率远小于在的转换过程之中，消耗功率远小于在线性区工作的调整管。

37、线性区工作的调整管。 开关电源开关电源体积小体积小、重量轻重量轻、稳压范围宽稳压范围宽，但是其产生，但是其产生的的纹波较大纹波较大，产生的电磁干扰比线性串联型稳压电源大产生的电磁干扰比线性串联型稳压电源大。 10.6 开关型稳压电路开关型稳压电路按按主主回回路路形形式式非隔离型非隔离型隔离型隔离型串联型串联型并联型并联型单单端端双双端端正激型正激型反激型反激型推挽型推挽型半桥型半桥型全桥型全桥型按按激激励励方方式式自激式自激式同步式同步式他激式他激式按按控控制制方方式式PWM混合调制混合调制PFM开关电路的分类：开关电路的分类：10.6.1 串联开关型稳压电路串联开关型稳压电路1. 电路组成电

38、路组成串联型开关稳压电路原理框图串联型开关稳压电路原理框图 开关稳压电路主要由开关稳压电路主要由开关管开关管VT、开关驱动电路开关驱动电路和和滤波滤波电路电路组成。组成。 开关稳压电路是高效的开关稳压电路是高效的直流转换器直流转换器(DC-DC变换器变换器)，通，通过开关的快速切换过开关的快速切换将不稳定直流输入转换为脉冲序列将不稳定直流输入转换为脉冲序列，再，再进进行滤波处理行滤波处理，输出稳定的直流电压输出稳定的直流电压。开关电路的基本原理图开关电路的基本原理图 开关管在电路中与负载电路呈串联连接，其工作状态开关管在电路中与负载电路呈串联连接，其工作状态受基极电压受基极电压uB的控制。的控

39、制。2. 开关电路的工作原理开关电路的工作原理开关管开关管VT 工作状态受工作状态受uB控制控制续流二极管续流二极管滤波电路滤波电路 当当 uB为高电平为高电平时，开时，开关管关管VT 饱和导通，二极管饱和导通，二极管VD 截止。电流经调整管截止。电流经调整管流向电感，电感流向电感，电感L 存储能存储能量，电容量，电容C 充电。充电。VT导通时导通时主回路的等效电路主回路的等效电路VT截止时截止时主回路的等效电路主回路的等效电路当当uB为低电平为低电平时，时，VT截止，截止，VD导通。电感导通。电感L释放能量，其感应电势释放能量，其感应电势令令VD导通，起续流作用。导通，起续流作用。电容电容C

40、 放电，维持负载上放电，维持负载上的电流基本不变。的电流基本不变。 当当L和和C足够大时，使足够大时，使得得VT截止期间截止期间，电感能量电感能量不会放尽不会放尽，输出电压中含，输出电压中含有的有的交流分量能被电容交流分量能被电容C滤除滤除，此时电路的输出电，此时电路的输出电压压UO和输出电流和输出电流IO均为连均为连续的。续的。 若若将将uE 视为直流分量视为直流分量和交流分量之和和交流分量之和，则输出，则输出电压平均值电压平均值UO等于等于uE的直的直流分量，即流分量，即onoffonOICESDIItttUUUUUDUTTT串联开关型稳压电路的工作波形串联开关型稳压电路的工作波形占空比占

41、空比导通时间导通时间截止时间截止时间脉宽调制型脉宽调制型(PWM)控制器控制器 串联型开关稳压电路原理框图串联型开关稳压电路原理框图 驱动电路由驱动电路由取样电路取样电路(R1、R2)、基准电压源基准电压源、误差放大误差放大器器A1、三角波发生器三角波发生器和和电压比较器电压比较器A2组成。组成。3. 驱动电路的稳压原理驱动电路的稳压原理 当当电路输入电压波动电路输入电压波动或者或者负载发生变化负载发生变化而引起而引起输出电压输出电压变化变化时，若能在时，若能在UO增大增大时，时，减小控制信号减小控制信号uB的占空比的占空比或在或在UO减小减小时，时，增大增大uB的占空比的占空比，则输出电压就

42、可以获得稳定。，则输出电压就可以获得稳定。 反馈电压反馈电压UF由取样电路的由取样电路的R1、R2对对UO分压得到，基准电分压得到，基准电压与反馈电压之差压与反馈电压之差(UREF- -UF)经经A1放大放大后，作为电压比较器后，作为电压比较器A2的的阈值电压阈值电压Up，将，将三角波发生器的输出三角波发生器的输出uS与与Up比较，得到比较，得到开开关管的控制信号关管的控制信号uB 。onOIItUUDUT 当当UO升高升高时，反馈电压时，反馈电压UF随之增大随之增大，与基准电压，与基准电压UREF之间的差值减小，因而之间的差值减小，因而误差放大器误差放大器A1的输出电压的输出电压Up减小，减小，经电压比较器经电压比较器A2使使uB的占空比的占空比D变小变小，输出电压随之减小输出电压随之减小，令令UO基本不变。其调节控制过程如下：基本不变。其调节控制过程如下： 开关稳压电路一般有两大类型集成产品：一类是将开关开关稳压电