第10章直流稳压电路

1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础10.1 概述概述交流交流电源电源1u电源电源变压器变压器2u整流整流电路电路3u直流稳压电源的组成方框图直流稳压电源的组成方框图波形图波形图t1uOt2uO3utO10 直流稳压电源直流稳压电源上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础滤波滤波电路电路4u稳压稳压电路电路5u整流整流电路电路3u波形图波形图3utO4utO5utO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础10.2 单相整流及电容滤波电路单相整流及电容滤波电路10.2.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路1. 电路组成电路组成a+_uOTru2

2、+_u1b+_D1D2D4D3RL上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2. 工作原理工作原理u2tO22UuOtOtOiO22UL2/2RU输入电压输入电压输出电压输出电压输出电流输出电流设设tUu sin222 (a)二极管二极管D1D4性能理想性能理想(b)uOTr+u1RLiD1D4+D1D3D2u2iD2iOab上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础tOuD1uD3,tOiD1iD3,u2tO22U输入电压输入电压二极管二极管D1、D3电流电流二极管二极管D1、D3电压电压22UL2/2RUuOTr+u1RLiD1D4+D1D3D2u2iD2iOa

3、b上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3. 主要性能指标主要性能指标 (1) 整流输出直流电压整流输出直流电压 u2tO22UuOtO22U)6cos3524cos1522cos321(222O tttUu 因为输出电压因为输出电压tuU 02Od1输出直流电压输出直流电压222U 29 . 0 U 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 输出电压纹波因数输出电压纹波因数 OorUU 定义定义式中式中Uor 输出电压中各次谐波电压有效值的总和输出电压中各次谐波电压有效值的总和UO 输出电压的平均值输出电压的平均值上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基

4、础模拟电子技术基础2O2O22OorUUUUU 对于全波整流电路对于全波整流电路)6cos3524cos1522cos321(222O tttUu 26o24o22oorUUUU2O22UU 由于由于故故1)(2O2 UU483. 0 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 整流二极管的正向平均电流整流二极管的正向平均电流 2ODII (4) 整流二极管的最高反向电压整流二极管的最高反向电压 2RM2UU LO2RU L229 . 0RU L245. 0RU uOTr+u1RLiD1D4+D1D3D2u2iD2iOab上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术

5、基础10.2.2 电容滤波电路电容滤波电路+_uOTru2+_u1+_D1D2D4D3RLC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 当当C=0时时1 . 工作原理工作原理Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+C输入电压输入电压tUu sin222 23 4u222UtO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础234u222UtO输入电压输入电压输出电压波形输出电压波形桥式整流电路桥式整流电路输出电压输出电压2O9 . 0 UU Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uOuOO23422Ut上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出电压

6、波形输出电压波形由于电容器的充电时间常数由于电容器的充电时间常数0o1 Cr (2) 当当C0、RL=时时22UuOO234tTr+u1D4+D1D3D2u2uO+Cro234u222UtO输入电压输入电压上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 当当C0、RL 时时电容器的充电时间常数电容器的充电时间常数0)/(oLo1 CrCRr 输出电压输出电压234u222UtO输入电压输入电压Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+Cro22UO234tuOuC,uO =uC u2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出电压输出电压234u222UtO输入

7、电压输入电压Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+Cro22UO234tuOuC,当当C充电到最高点时充电到最高点时C将通过将通过RL开始放电开始放电二极管二极管D1、D3将将截止截止上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础电容器的放电时间常数电容器的放电时间常数CRL2 由于由于 2较大，放电比较缓慢较大，放电比较缓慢Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+C234u222UtO输出电压输出电压22UO234tuOuC,ro上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当当| |u2|uC时时C又又开始开始充充电，直到最大值。电，直到最大值。二极管二极管D2、

8、D4导通导通234u222UtOTr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+Cro输出电压输出电压22UO234tuOuC,上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础t输出电压波形输出电压波形234u222UtO输入电压输入电压Tr+u1RLD4+D1D3D2u2uO+CroC放电放电C充电充电D截止截止D导通导通22UO234uOuC,上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2电容滤波电路的外特性及主要参数估计电容滤波电路的外特性及主要参数估计 (1) 电容滤波电路的外特性电容滤波电路的外特性)(OOifu 0.9U2C=0C小小C大大Tr+u1RLD4+D1D3

9、D2u2uO+CiOuOiOO22U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础a. 当当iO一定时，一定时，C越小，越小，UO(A V)越小，纹波越大。越小，纹波越大。b.当当C一定时，一定时，iO越大越大, , UO(AV)越小。越小。外特性外特性特点特点电容滤波电路适用于负载电流比较小或负载电容滤波电路适用于负载电流比较小或负载基本不变的场合。基本不变的场合。结论：结论： 外特性差外特性差0.9U2C=0C小小C大大uOiOO22U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 输出电流平均值输出电流平均值 L2L(AV)OO(AV)2 . 1RURUI (2

10、) 输出电压平均值输出电压平均值2(AV)O)4 .11 .1(UU 一般取一般取 2O(AV)2 . 1 UU 若若LCR 2)5(3T上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(4) 整流二极管的平均电流整流二极管的平均电流 (b) 二极管导通时，有冲击电流二极管导通时，有冲击电流(a) 比无滤波电容时的平均电流大比无滤波电容时的平均电流大二极管电流的特点二极管电流的特点tO23OtuCuOiDiD1iD3iD2iD4IDMuCuO流过二极管电流波形流过二极管电流波形电压波形电压波形上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础放电时间常数越大，放电时间常数越大，越

11、越小，冲击电流越大。小，冲击电流越大。(c) 冲击电流与二极管的导冲击电流与二极管的导通角通角( )有关有关O23tOtuCuOiDiD1iD3iD2iD4IDMuCuO(5) 整流二极管的最高反向电压整流二极管的最高反向电压 2RM2UU 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3型滤波电路型滤波电路 R+C1C2uIuORL+L+C1C2uIuORL+LC型滤波电路型滤波电路RC型滤波电路型滤波电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础在图示电烙铁供电电路中，试分析以下几种情况各属在图示电烙铁供电电路中，试分析以下几种情况各属于什么供电电路？输出电压多高？

12、哪种情况下电烙铁于什么供电电路？输出电压多高？哪种情况下电烙铁温度最低？为什么？温度最低？为什么？(1) S1、 S2均闭合均闭合;(2) S1、 S2均分断均分断;(3) S1闭合闭合、S2分断分断;(4) S1分断分断、 S2闭合。闭合。电烙铁电烙铁UOC D1D3D2D4S1S2220V思思 考考 题题上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础10.3.1 稳压电路的功能和性能指标稳压电路的功能和性能指标 1稳压电路的功能稳压电路的功能 稳定输出直流电压稳定输出直流电压2稳压电路的主要性能指标稳压电路的主要性能指标 (1) 稳压系数稳压系数 0,0IIOOrO TIUUUU

13、S10.3 串联反馈型线性稳压电路串联反馈型线性稳压电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 电压调整率电压调整率 %10010,0IOOO TIUUUUS(3) 输出电阻输出电阻 0,0OOOI TUIUR(4) 电流调整率电流调整率 %1000,0OOI TUIUUS上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(5) 输出电压的温度系数输出电压的温度系数 %10010,0OOIO UITTUUS稳压电路输出端的交流分量（通常为稳压电路输出端的交流分量（通常为100Hz）的）的有效值或幅值。有效值或幅值。 (6) 纹波电压纹波电压 (7) 纹波电压抑制比

14、纹波电压抑制比 oppippriplg20UUS 输入、输出电压中的纹波电压之比输入、输出电压中的纹波电压之比上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础10.3.2 串联反馈型线性稳压电路的工作原理串联反馈型线性稳压电路的工作原理1电路组成电路组成 基准环节基准环节比较放大环节比较放大环节调整环节调整环节取样环节取样环节+R+AUBUREFUIRLTDZRWR2R1UF+UO上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2稳压原理稳压原理 IU OUCEU L)(R或或 FU OU BU +R+AUBUREFUIRLTDZRWR2R1UF+UO上页上页下页下页返回返回模

15、拟电子技术基础模拟电子技术基础REFW22W1minOURRRRRU REF22W1maxOURRRRU REFW22W1OURRRRRU 3输出电压输出电压UI+RRL+-ATDZRWR2R1UBUFUREF+UOWR WR +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4调整管参数选取原则调整管参数选取原则 (1) ICMIOmaxO(max)CE(max)IU(2) PCM(3)CEO(BR)UCE(max)U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础5限流保护电路限流保护电路 保护电路保护电路R+-UORL+T1IB1T2IC2URUBIO比较放大环节比较放大

16、环节I+UI上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 当当Io增大增大, , T2导通。导通。IB1减小，限制了减小，限制了Io的增大。的增大。(1) 当当IO较小时，较小时，URIZmax，稳压管首先可能被烧坏。，稳压管首先可能被烧坏。(4) 如如R=0, ,则则u2RD1D3D2D4C1RLUOC2DZu1 V15Z U+ + +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例2 试求图示电路的输出电压试求图示电路的输出电压UO 的可调范围。的可调范围。 解解 由题意知，运算放大器处于线性状态，根据由题意知，运算放大器处于线性状态，根据“虚短虚短”的概念，

17、由图可得的概念，由图可得 + +- -+ +- - -+ +AW7808OU1R2R3RpR4RK5K5K3K1K2IUV15+ +- -XXUpR pR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础O2P1P1XX433URRRRRURRR 故故XXP12P1433OURRRRRRRRU + +- -+ +- - -+ +AW7808OU1R2R3RpR4RK5K5K3K1K2IUV15+ +- -XXUpR pR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当当 时时 ppRR V8V)821213555(O U当当 时时0p RV12V)82213555(O U故

18、故 UO 的可调范围为的可调范围为812V。 XXP12P1433OURRRRRRRRU PR PR(0 )上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例3 运算放大器组成的稳压电路如图所示。图中输运算放大器组成的稳压电路如图所示。图中输入直流电压入直流电压UI=30 V，调整管调整管T的的 =25，运算放大器运算放大器的开环增益为的开环增益为100 dB、输出电阻为、输出电阻为100 ， 输入电阻输入电阻为为2 M ，稳压管的稳定电压，稳压管的稳定电压UZ=5.4 V，稳压电路的，稳压电路的输出电压近似等于输出电压近似等于9 V。在稳压电路工作正常的情况。在稳压电路工作正常的情

19、况下，试问：下，试问： +R112k UOUiAR2R3RLDZR4+T91 5.1k 2k 3k +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 调整管调整管T的功耗的功耗PT和运算放大器的输出电流等于和运算放大器的输出电流等于多少？多少？ (2) 从电压串联负反馈电路详细分析计算的角度看，从电压串联负反馈电路详细分析计算的角度看，该稳压电路的输出电压能否真正等于该稳压电路的输出电压能否真正等于9V?如不能，如不能，输出电压的精确值等于多少？输出电压的精确值等于多少？+R112k UOUIAR2R3RLDZR4+T91 5.1k 2k 3k +上页上页下页下页返回返回模拟电

20、子技术基础模拟电子技术基础(3) 在调整管的集电极和基极之间加一只在调整管的集电极和基极之间加一只5.1 k 的电阻的电阻R4（如图中虚线所示），再求运算放大器的输出电流；（如图中虚线所示），再求运算放大器的输出电流；(4) 说明引入电阻说明引入电阻R4的优点。的优点。+R112k UOUIAR2R3RLDZR4+T91 5.1k 2k 3k +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础解解 (1) 调整管功耗调整管功耗 )()(32OLOOIECETRRURUUUIUP W11. 2mW)329091. 09()930( +R112k UOUIAR2R3RLDZR4+T91 5.1k 2k 3k +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础运算放大器的输出电流运算放大器的输出电流IAO即为调整管的基极电流即为调整管的基极电流IB )(1132OLOBAORRURUII mA87. 3mA)329091. 09(2511 +R112k UOUIAR2R3RLDZR4+T91 5.1k 2k 3k +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 由于电路中运放的电压放大倍数是有限值，所