模拟电子电路8.1.ppt

1、第八章 直流稳压电源,81 直流稳压电源的组成,82 整流电路,83 滤波电路,返回,84 倍压整流电路,85 线性稳压电路,86开关型稳压电源,81 直流稳压电源的组成,电源变压器：把电网提供50Hz，220V（或380V）的交流电压，通过电源变压器降压。,整流电路：将正负交替的正弦交流电压转换为单一方向的脉动电压。,滤波电路：利用储能元件滤掉单向脉动电压中的脉动成分，输出较为平滑的直流电压，对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以直接作为供电电压源。,稳压电路：使输出的直流电压在电网电压波动或负载发生变化时能保持稳定，并具有足够高的稳定度。,82 整流电路,整流电路的作用是

2、将正弦交流电压转换为单向脉动电压。利用二极管的单向导电性可以实现这一功能。,8.2.1 单相半波整流电路,Tr为电源变压器， VD为整流二极管，RL为负载电阻,设变压器次极绕组上的副边电压有效值为U2，则其瞬时值,在u2的正半周，二极管正偏导通,在 u2负半周，二极管截止， ,二极管承受反向电压:,单相半波整流电路结构简单，所用二极管数量最少。但是由于它只利用了交流电压的半个周期，输出直流电压低，输出波形脉动大，效率低,仿真,8.2.2 单相桥式整流电路,电路采用了四只整流二极管VD1 VD4，并接成电桥的形式,u2正半周，A点电位为正，B点为负，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，电流从

3、A点流出，经VD1、RL、VD3流入B点,u2负半周，B点电位为正，A点为负，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止，电流从B点流出，经VD2、RL、VD4流入A点,设变压器副边电压有效值为U2，其瞬时值,桥式整流电路将四只二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性交替导通，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压,仿真,8.2.3 整流电路的主要参数,以单相桥式整流电路为例，分析整流电路的各项主要参数,UO(AV)是整流电路输出端电压在一个周期内的平均值,在理想情况下，桥式整流电路输出的直流电压约为变压器副边电压有效值的90。实际电路中，数值要低一些。,1输出直流电压UO(AV),2二极管正向

4、平均电流ID(AV),桥式整流电路中，两组整流二极管VD1、VD3和VD2、VD4交替导通，流过每个二极管的平均电流等于输出电流的一半,3脉动系数S,整流输出电压基波峰值UO1m与平均值UO(AV)之比,单向脉动电压uO可以用傅立叶级数表示如下：,式中的第一项为输出电压的平均值，第二项就是它的基波成分。因此脉动系数为,4二极管承受的最大反向电压URM,二极管截止时两端承受的最大反向电压,83 滤波电路,整流电路的输出电压含有较大的脉动成分，通常不能直接作为电子电路的直流电源。因此还要加上滤波电路。,滤波电路通常分为电容输入式和电感输入式。电容滤波电路多用于小功率电源中，电感滤波多用于较大功率电

5、源中。,8.3.1 电容滤波电路,负载电阻两端并联一个电容即可构成电容滤波电路,1滤波原理,设变压器副边电压的瞬时值,电路没有接电容时，输出电压的波形如图（b）中虚线所示。,（90），见图8.7（b）中曲线的ab段。,电路并联滤波电容C后，在u2正半周，VD1、VD3导通， u2向C充电。时间常数=rdC很小，充电速度很快，电容端电压uC将跟随u2升高逐渐接近峰值,当u2到达峰值按正弦规律下降，二极管是否导通，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。,起初指数规律下降的快，而正弦波下降的慢，所以在u2超过90以后的一段时间里二极管仍然承受正向电压，二极管导通，见图（b）中曲线的bc段。,随着

6、u2的下降，在超过90后的某一点，二极管承受反向电压而截止，电容通过RL放电，时间常数=RLC很大（RLrd），放电速度缓慢，见图（b）中曲线的cd段。,仿真,2整流管的导通角及滤波电容的选择,在未加滤波电容之前，整流二极管有半个周期处于导通状态，二极管的导通角。而接入滤波电容后，二极管只在电容器充电时才导通，导通角,滤波后输出平均电流增大，而二极管的导通角反而减小，所以流过二极管的瞬时电流很大。因此必须选用较大容量的整流二极管，通常应选择其最大平均整流电流IF大于负载电流iO的23倍。,在负载一定的情况下，电容越大，电容的放电时间常数RLC越大，滤波效果越好，同时导通角越小，二极管的冲击电流

7、越大。实际中为了获得较好的滤波效果，经常根据下式来选择滤波电容的容量：,3输出电压平均值UO(AV)及脉动系数S,滤波电路的输出电压波形可以近似为锯齿波，如图所示。,经理论分析，输出电压的平均值近似为,假定电容每次充电uO均可达到u2的峰值即 ，然后按照时间常数为RLC的放电速率放电，经过T/2时间后输出电压下降到最小值UOmin 。,84 倍压整流电路,利用电容的储能作用以及二极管的整流、引导作用，将较低的直流电压分别存储在多个电容器上，从而获得几倍于变压器副边电压的输出电压，称为倍压整流电路。,8.4.1 二倍压整流电路,设变压器副边电压的有效值为U2 。在u2的正半周，VD1导通，VD2

8、截止，电源电压经VD1向C1充电。理想情况下，C1可以充电至,在u2的负半周， VD1截止，VD2导通， uC1与u2极性一致，它们叠加后给电容器C2充电，理想情况下，C2两端的电压即输出电压uO的值可达到,8.4.2 多倍压整流电路,利用更多的电容器，并安排相应的二极管分别给他们它们充电，就可以得到更多倍的直流输出电压。,仿真,85 线性稳压电路,经过整流、滤波得到的直流电压，受到电网电压波动、负载的变化以及变压器和整流二极管本身电压降的影响，电压的稳定性和精度都不大好，为获得稳定性好的直流电源，必须采取稳压措施。,构成稳压电路的方法主要有两种：,线性稳压电路和开关型稳压电路,线性稳压电路，

9、是指调整管工作在线性放大区的稳压电路； 而开关稳压电路中调整管工作在开、关两种状态。,8.5.2串联型线性稳压电路,线性稳压电路有串联型和并联型两种。串联型线性稳压电路是目前使用最多的线性稳压电路。,1电路组成和工作原理,串联型线性稳压电路一般由调整管、基准电压电路、取样电路、误差电压放大电路四个基本部分组成。,图中UI是前级整流滤波电路的输出电压。,85 线性稳压电路,取样电路由电阻R1、R3和电位器R2组成，电位器滑动端的电位UF反映了输出电压UO的变化量,UF加到误差电压放大电路A的反相输入端。基准电压UREF由稳压管VDZ提供，接到A的同相输入端。,UF与UREF的差值UId=UREF

10、-UF经放大器放大之后UB=AUId反馈回送到调整管VT的基极。控制调整管c-e极间的电压降，调整输出电压UO= UI-UCE使之基本保持稳定。,串联型稳压电路的稳压过程，实质上是通过电压负反馈使输出电压基本保持稳定的过程。调整管的管压降UCE的变化总是与输出电压UO的变化方向相反，起着调整的作用；而误差放大电路使电压负反馈加深，增加了调整管的控制灵敏度,2输出电压的调节范围,串联型稳压电路的等效画法。调整管VT组成射随器，整个电路可以等效为一个同相比例运算电路,设输入电压为基准电压UREF。运放A是理想运放，则输出电压为,上式表明，输出电压UO与基准电压UREF成正比，它是设计串联型稳压电路的基本关系式。,改变电位器R2滑动端的位置，可以调节输出电压UO的大小。当R2滑动端调到最右端时，R2=R2+ R3，此时输出电压最小,UREF,当R2滑动端调到最左端时，R2= R3，此时输出电压达到最大值,串联稳压电路输出电流大，输出电压连续可调，因此得到非常广泛的应用。,UO,仿真,3调整管的选择,调整管是串联型稳压电路的核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保障。调整管通常采用大功率的三极管，选管时主要考虑它的三个极限参数。,(1)集电极最大允许电流ICM,流过