电子技术基础模拟部分

1、1直流稳压电源直流稳压电源1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路滤波电路滤波电路2 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路三端集成稳压器三端集成稳压器2小功率直流稳压电源小功率直流稳压电源3小功率直流稳压电源小功率直流稳压电源45开关直流稳压电源开关直流稳压电源678 二极管二极管910 双二极管双二极管11 电源变压器电源变压器: 将交流电网电压将交流电网电压v1变为合适的交流变为合适的交流电压电压v2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路v1v2v3v4vo 整流电路整流电路: 将交流电压将交

2、流电压v2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压v3。 滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压v3转转变为平滑的直流变为平滑的直流电压电压v4。 稳稳压电路压电路: 消除电网波动及负载变化的影响消除电网波动及负载变化的影响,保持保持输出电压输出电压vo的稳定。的稳定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路12整流电路的任务：整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的把交流电压转变为直流脉动的电压。电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。桥式和倍压整

3、流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路13单相半波整流电路单相半波整流电路v2 0 时，二极管时，二极管导通。导通。iLv1v2aTbDRLvo忽略二极管正忽略二极管正向压降：向压降： vo=v2v1v2aTbDRLvoiL=0v20 时时D1,D3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bv2（35）T2时，若要求输出电时，若要求输出电压压VO为为25V，V2的有效值应为多少？（的有效值应为

4、多少？（3）如负载电流）如负载电流为为200mA，试求每个二极管流过的电流和最大反向电，试求每个二极管流过的电流和最大反向电压压VRM。（。（4）若电容开路，）若电容开路，VO为多少？为多少？50（1）试问输出电压）试问输出电压VO对地电压是正还是负？电容对地电压是正还是负？电容C的的极性如何？极性如何？输出电压为负，电容极输出电压为负，电容极性应上负下正。性应上负下正。51（2）当电路参数满足）当电路参数满足RLC（35）T2时，若要时，若要求输出电压求输出电压VO为为25V，V2的有效值应为多少？的有效值应为多少？当电路参数满足当电路参数满足RLC（35）T2时，时，VO（1.11.2）V

5、2故故V225V1.220.83V523）如负载电流为）如负载电流为200mA，试求每个二极管流过的电流，试求每个二极管流过的电流和最大反向电压和最大反向电压VRM由于由于IDIL2，所以，所以ID200mA2100mAVRM1.41V229.37V53（4）若电容开路，）若电容开路，VO为多少？为多少？电容开路时，电路为全电容开路时，电路为全波桥式整流电路，故波桥式整流电路，故VO0.9V218.75V543 3、电路如下图所示。、电路如下图所示。（1 1）分别标出）分别标出u uO1O1和和u uO2O2对地的极性；对地的极性；（2 2）u uO1O1、u uO2O2分别是半波整流还是全波

6、整流？分别是半波整流还是全波整流？（3 3）当）当u u2121u u222220V20V时，时，u uO1O1（AVAV）和）和u uO2O2（AVAV）各为多少？）各为多少？（4 4）当）当u u212118V18V，u u222222V22V时，画出时，画出u uO1O1、u uO2O2的波形；并求出的波形；并求出u uO1O1（AVAV）和）和u uO2O2（AVAV）各为多少？）各为多少？55解：（解：（1 1）均为上）均为上“”、下、下“”。（2 2）均为全波整流。）均为全波整流。（3 3）u uO1O1（AVAV）和）和u uO2O2（AVAV）为：）为：u uO1O1（AVAV

7、）u uO2O2（AVAV）0.9u0.9u21210.9u0.9u222218V18V（4 4）u uO1O1、u uO2O2的波形如解图所示。它们的平均值为的波形如解图所示。它们的平均值为u uO1O1（AVAV）u uO2O2（AVAV）0.45u0.45u21210.45u0.45u222218V18V56稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路( (小功率设备小功率设备) )以下主要讨以下主要讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只提供基准电压，提供基准电

8、压，不作为电源使不作为电源使用。用。效率较高，效率较高，目前应用很目前应用很广。广。2 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路57电路结构的一般形式电路结构的一般形式串联式稳压电路的组成：串联式稳压电路的组成：（1）基准电压；）基准电压； （2）比较放大；）比较放大；（3）输出电压取样电路；（）输出电压取样电路；（4）调整元件）调整元件VOT+_VI比较放大比较放大基基 准电压准电压Vo取样取样VRFVORL调整元件调整元件+58 因调整管与负载接成射极输出器形式，因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为：为深度串联电压负反馈，故称之为： 串联反馈式稳压电路。串联反馈式稳

9、压电路。若因输入电压变化或负载变化而使若因输入电压变化或负载变化而使VO加大加大,比较放大电路使比较放大电路使VB1变小变小,从而从而使使VO降低降低.VOT1+_VI比较放大比较放大基基 准电压准电压Vo取样取样VRFVORL调整元件调整元件+VB1+VIVoRLR3比较放大比较放大59T1调整管调整管R3 、 T2比较放大比较放大R1 、 RW 、R2采样电阻采样电阻R 、 VZ基准电压基准电压一种实际的串联式稳压电源一种实际的串联式稳压电源R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB260稳压原理稳压原理VoVB2VBE2=（VB2-VZ）VC2 （VB1 ）Vo当

10、当 VI 增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使 Vo升高时升高时R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIUB2VC2 （VB1 ）61例：例：VI=18V，VZ=4V，R1=R2=RW=4.7k ，求，求输出电压的调节范围。输出电压的调节范围。R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIVB2221ZWWOminVRRRRRV+4=6V4.74.7+4.74.7+ 4.7221ZWOmaxVRRRRV+4=12V4.74.7+4.74.762实际的稳压电源采取的改进措施实际的稳压电源采取的改进措施1. 比较放大级采用差动放大器或集成运放比较放大级采用

11、差动放大器或集成运放2.2.调整管采用复合三极管调整管采用复合三极管3. 采用辅助电源采用辅助电源(比较放大部分的电源比较放大部分的电源)4. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5. 内部加短路和过热保护电路内部加短路和过热保护电路R3T1T2VZRRW1RW2R1RWR2RLVO+_+_VIUB2集成化集成化集成稳压电源集成稳压电源632.2 串联反馈式稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理输入电压输入电压V1增加增加输出电压输出电压VO增加增加反馈电压反馈电压VF增加增加VO下降下降使使VB和和IC减小减小极间电压极间电压VCE增加增加642.

12、3 三端集成稳压器三端集成稳压器具有温度补偿的基准电压电路具有温度补偿的基准电压电路复合调整管复合调整管带恒流源的差分放大器带恒流源的差分放大器65集成稳压电源集成稳压电源特点：体积小特点：体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉价格低廉内部电路：串联型晶体管稳压电路内部电路：串联型晶体管稳压电路类型：类型：W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-

13、12V W7915 输出输出-15V661端端: 输入端输入端2端端: 公共端公共端3端端: 输出端输出端W7800系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：输入与输出端输入与输出端 之间的电压不之间的电压不 得低于得低于3V！671端端: 公共端公共端2端端: 输入端输入端3端端: 输出端输出端W7900系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图123+W7905UI+Uo231CI0.11 FCo1F-10V-5V68二二 、输出正负电压的电路、输出正负电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出

14、电路W78XXCIUI+ _UO132+ _CIW79XX13COCO2UO69集成稳压电源应用电路集成稳压电源应用电路v2v1 C1300FV1=220VV2=8VVC1=1.2 V2 =9.6VVo=5V+_CoW7805+_Vo1321FRLCI1 F70输出正负电压的稳压电源输出正负电压的稳压电源713 串联开关式稳压电路串联开关式稳压电路一、引言一、引言1 1、串联反馈式稳压电路的优、缺点、串联反馈式稳压电路的优、缺点优点：输出电压稳定；纹波电压小，电路简单。优点：输出电压稳定；纹波电压小，电路简单。缺点：集电极损耗较大，通常须加散热装置，效缺点：集电极损耗较大，通常须加散热装置，效

15、率低（只有率低（只有404060%60%）, ,不适宜高电压不适宜高电压、大电流负载的需要。大电流负载的需要。2 2、开关式串联稳压电路的优、缺点、开关式串联稳压电路的优、缺点优点：调整管工作在开关工作状态，集电极功耗优点：调整管工作在开关工作状态，集电极功耗小，小， 效率高，可达效率高，可达80%90%；体积小，重量轻，；体积小，重量轻，可不需要电源变压器；可提供高电压、大电流。可不需要电源变压器；可提供高电压、大电流。缺点：输出电压纹波较大；电路稍复杂。缺点：输出电压纹波较大；电路稍复杂。72二、电路形式二、电路形式 比串联反馈式比串联反馈式稳压电路增加稳压电路增加5 5个部件：比较器个部

16、件：比较器C C，三角波发生，三角波发生器，器，LCLC滤波元件滤波元件和续流二极管和续流二极管D D。1 1、控制电路部分、控制电路部分PWMPWM1 1）比较放大器）比较放大器A A 为直流电平（电压）为直流电平（电压）2 2）基准电压源）基准电压源V VREFREFAv3 3）三角波电压发生器提供正三角波电压）三角波电压发生器提供正三角波电压4 4）比较器）比较器C C输入输入 与与 ，输出方波电压，输出方波电压 ，TvAvTvBv控制调整控制调整T T的开的开/ /关。关。732 2、DCDCDCDC变换器（降压型）变换器（降压型）1 1）调整管）调整管 本电路的开关，本电路的开关，C

17、 C 极输入直流电极输入直流电压压V VI I，B B极输入方极输入方波电压波电压 ，E E 极极输出方波电压输出方波电压 。BvEv2 2）滤波电路）滤波电路高频电感电容高频电感电容L L、C C。3 3）二极管）二极管D D 续流管，高频二极管。续流管，高频二极管。4 4）取样电路）取样电路 R R1 1,R,R2 2; ;亦是比较放大器的大环负反馈亦是比较放大器的大环负反馈网络。网络。静态时，静态时，212()FOREFvV RRRV+1(1)(1)2ORVVREFR+有有（设计依据）（设计依据）74三、工作原理三、工作原理1 1、电路工作过程、电路工作过程ATvv ， 为正为正电压，电

18、压，T T饱和导通，饱和导通， ， ；BvEIvVontATvv ， 为负为负电压，电压，T T截止，截止，L L产产生反向电动势，使生反向电动势，使D D导通，导通， 继续流动继续流动 ， 。BvEDvV offt 波形。波形。 ,LOi vLi()()offonOICESDttVVVVTT+(2)onIItVd VT（调节依据）（调节依据）752 2、自动调节稳压原理、自动调节稳压原理1 1）设）设 ， ， ， 。 OsetvVFREFvV0Av 50%d 2 2）0,OFREFAonoffvvVvttd Ov Ov 所以，电路能自动调整脉宽占空比而稳压，所以，电路能自动调整脉宽占空比而稳

19、压，故又称为脉宽调制（故又称为脉宽调制（PWMPWM）式开关稳压电源。）式开关稳压电源。维持不变维持不变76四、元器件选择四、元器件选择1.1.调整管（高频开关管，调整管（高频开关管，IGBTIGBT等）等）V VCESCES小，小，I ICE0CE0小，小，I ICMCM大，转换速度快（大，转换速度快（t ts s0.01/f0.01/fk k）, ,f fT T10 f10 fK K。f fK K为开关转换频率。为开关转换频率。2.2.续流二极管（高速开关管）续流二极管（高速开关管）反向耐压高、电流小，导通压降小，存储时间短。反向耐压高、电流小，导通压降小，存储时间短。 3. 3.滤波元件

20、滤波元件高频电感，高频电容。高频电感，高频电容。 4. 4.控制电路控制电路现成的集成电路，现成的集成电路，PWMPWM调制器，不过需外加辅助调制器，不过需外加辅助电源。电源。774 直流变换型稳压电源直流变换型稳压电源 俗称逆变电源，其中的俗称逆变电源，其中的BJT也是高速开关管，也是高速开关管，因此它也是一种开关式稳压电源，总体上它也是把因此它也是一种开关式稳压电源，总体上它也是把直流电压转变为各种不同需要的直流电压，但中间直流电压转变为各种不同需要的直流电压，但中间使用了先把直流电压变换为高频交流电压使用了先把直流电压变换为高频交流电压(DCAC)的环节，然后再行整流的环节，然后再行整流

21、 滤波滤波 稳压、而后得到稳压、而后得到需要的稳定直流电压。这种稳压电源也有体积小、需要的稳定直流电压。这种稳压电源也有体积小、重量轻、功率大、效率高、纹波电压更小等优点。重量轻、功率大、效率高、纹波电压更小等优点。 直流变换型稳压电源属于电力电子技术范畴，直流变换型稳压电源属于电力电子技术范畴，广泛应用于航空、轮船、火车等方面。这里主要介广泛应用于航空、轮船、火车等方面。这里主要介绍其工作原理。绍其工作原理。78一、电路形式一、电路形式1. C1、R1、R2 前端整流、滤前端整流、滤波电路负载，分波电路负载，分压器压器R1、R2启动启动变换器。变换器。2. 逆变电路逆变电路 T1、T2、Tr

22、 (N1, Nb1,N2,Nb2,NL）,把直流电压把直流电压VI变变换为高频交流换为高频交流3. 整流整流滤波滤波稳压电路稳压电路将高频方波变为直流输将高频方波变为直流输出电压出电压VO。电压（方波）。电压（方波）。79二、逆变电路（变换器）工作原理二、逆变电路（变换器）工作原理1. 启动启动 R2上的电压同时加到了上的电压同时加到了BJTT1、T2的发射结，使的发射结，使T1、T2都导通。但由于电路存在微都导通。但由于电路存在微小差别，两管导通程度不同。小差别，两管导通程度不同。2. T1管电流正反馈增强过程管电流正反馈增强过程 设启动时设启动时 ，则，则 流过绕组流过绕组N1、N2时，时， 的磁的磁化占优势，因此绕组上产生化占优势，因此绕组上产生的感应电势都可以认为是的感应电势都可以认为是 产生。产生。12ccii1ci1ci Nb1的感生电势使的感生电势使 增加，增加， 增大；增大；Nb2的感生电势使的感生电势使 减小，减小， 减小，经过一个正反减小，经过一个正反馈过程，馈过程，T1迅速达到饱和导通，迅速达到饱和导通，而而T2截止。截止。1ci2ci1BEv2BEv804. 磁饱和与反向正反馈磁饱和与反向正反