第10章直流穩(wěn)壓電源,1小功率整流濾波電路,2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,3集成穩(wěn)壓電路,1小功率整流濾波電路,直流穩(wěn)壓電源的作用及組成,將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工作電源。,變壓器,整流,濾波,穩(wěn)壓,引起電壓不穩(wěn)定的原因,1、交流電網(wǎng)電壓的波動；2、負載的變化（由于整流濾波電路存在內(nèi)阻）；3、溫度的影響；,一、整流電路的分類,二、單相半波整流電路,設(shè)變壓器輸出電壓：u2=U2sint,則輸出電壓：,2、電路特點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，元件少。缺點：輸出波形變動大，利用率低。,1、工作原理,3、電路分析,（1）輸出直流電壓：,（2）負載平均電流,（3）二極管所承受的最大反向電壓,（4）整流管平均整流電流=負載平均電流,4、整流輸出電壓的脈動系數(shù),二、單相半波整流電路,三、單相橋式整流電路,u2正半周時:,D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止,u2負半周時：,D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止,設(shè)變壓器輸出電壓：u2=U2sint,1、輸出直流電壓：,2、負載平均電流,3、二極管所承受的最大反向電壓,4、整流管平均整流電流=IL/2,5、整流輸出電壓的脈動系數(shù),四、濾波電路,2、幾種濾波電路,（a）電容濾波電路,（b）電感電容濾波電路（倒L型）,（c）型濾波電路,濾波電路的結(jié)構(gòu)特點:電容與負載RL并聯(lián)，或電感與負載RL串聯(lián)。,1、濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L應(yīng)與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。,3、電容濾波電路,（1）空載時的情況,（2）接負載的情況,二極管的導(dǎo)通角q>IB2，這樣，當(dāng)IB2變化時取樣比n才能基本不變。,但R1、R2不能過小，過小的分壓電路，將浪費過多的電流，通常選擇I1（510）IB2。,（5）電路的不足,Iz隨Uo而波動，使UZ不穩(wěn)定；T2的發(fā)射極電流也會影響UZ。當(dāng)溫度變化時，由T2組成的放大環(huán)節(jié)將產(chǎn)生零點漂移，使Uo穩(wěn)定度變差。當(dāng)負載電流變化較大時，則要求調(diào)整管的基極電流也有較大的變化范圍，這部分電流要由放大管的集電極來提供，一般三極管不易達到這樣的要求。輸出電壓固定，不能調(diào)節(jié)。T2的C極電阻RC接至電路的不穩(wěn)定的輸入端，UI的變化，通過RC加到T1的b極而被放大。,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,2、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,（1）改變?nèi)颖纫哉{(diào)節(jié)輸出電壓的范圍,或,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,向下調(diào)節(jié)Rw的滑動端：RwUBE2IC2UCEUB1IB1UCE1Uo反之，Rw的滑動端往上調(diào)，Uo愈低。,假設(shè)：UBE2=0.7V，UZ=5.3V，R1=R2=200,要使Rw滑到最下端時，Uo=15V，Rw應(yīng)為多少？,RW=0,100W,UB2=UZ+UBE2=6V,此時當(dāng)Rw滑到最上端時，Uo為多少？,RW=RW,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,（2）調(diào)整管采用復(fù)合管,降低了驅(qū)動電流,例如：Io=1A，b1=30，b2=50，則b1b2=1500，這時調(diào)整管的基極電流只需,T3,若兩只管子組成的復(fù)合管還不能滿足要求，可用三只或四只管子組成復(fù)合管，但此時會產(chǎn)生穿透電流過大的問題。T1通常選用大功率管，為了充分利用管子，一般都加有散熱片。,兩只電阻起平衡作用,在一個大功率管不能負擔(dān)輸出電流時，可采用兩管或多管并聯(lián)運用。,比較放大級采用差動放大器采用輔助電源(比較放大部分的電源)用恒流源負載代替集電極電阻以提高增益,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,（3）其它措施,二、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理,比較放大級采用運算放大器,3、提高穩(wěn)壓電源性能的措施,輸入電壓波動,負載電流變化,所以輸出電壓,根據(jù)虛短和虛斷有,（3）其它措施,Uo,UoUF,UB1,IBUce,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護電路,串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進行保護。過載也會造成損壞。,保護的方法,反饋保護型,溫度保護型利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時，啟動保護電路工作，工作原理與反饋保護型相同。,截（減）流型當(dāng)發(fā)生短路時，通過保護電路使調(diào)整管截止，從而限制了短路電流，使之接近為零。,限流型當(dāng)發(fā)生短路時，通過電路中取樣電阻的反饋作用，輸出電流得以限制。,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護電路,1、限流型保護電路,（1）結(jié)構(gòu),檢測電阻,限流保護管,（2）工作原理,Io較小T不工作保護電路不起作用;,Io較大T導(dǎo)通保護電路分流T1的一部分基極電流Io幾乎不變;,三、串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路中的保護電路,2、截（減）流型保護電路,（1）要求：一旦保護電路起作用，將使輸出電流和電壓減小。（2）基本電路,（3）工作原理R7,DZ,R3,R4給T0的基極提供一個固定電位，發(fā)射極電位決定于R5,R6UBE0=(UR0+UR4)-UR6,Io較小UBE0UZ1電流流過T1、DZ1、T2、DZ2T3導(dǎo)通T4、T5導(dǎo)通DZ2正常工作,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負電壓79）,C15p,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,UI,DZ2,T5,T4,T3,R4,410,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,UO,2,1,常溫UR30.4VT13、T14截止保護電路不工作溫度UZ2UR3T14導(dǎo)通T13導(dǎo)通UCE13IB10IC11,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負電壓79）,C15p,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,UI,DZ2,T5,T4,T3,R4,410,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,UO,2,1,電路正常UR11很小T12截止保護電路不工作Io很大UR11T12導(dǎo)通IC12IB10IC11,另一方面DZ3或DZ4退出導(dǎo)通UDZ3,DZ4,R14,R15UCE11T11的耗散功率,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負電壓79）,R12,R102.5k,R11,R95.8k,R3576,R23.4k,R13.9k,R713k,R813k,R62.14k,R132.23k,UI,DZ2,T5,T4,T3,R4,410,3,T11,T10,T9,T6,T7T8,D2,D1,UO,2,1,C1頻率補償,一、集成穩(wěn)壓電路,1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負電壓79）,2.可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓LM117、負電壓LM137）LM117/LM137是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正、負穩(wěn)壓器集成電路。它的使用非常簡單，僅需通過兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。,輸出電壓,一、集成穩(wěn)壓電路,工作原理:電壓串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路,Idaj=50mA<Io2,UR1,UP,UAO,Io1,第十章結(jié)束,一、穩(wěn)壓電路的質(zhì)量指標(biāo),2、穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo),(1)輸入調(diào)整系數(shù),反映了電網(wǎng)電壓波動的影響。,電壓調(diào)整率。,穩(wěn)壓系數(shù)。,（3）溫度系數(shù)：電網(wǎng)電壓和負載都不變時，由于溫度變化而引起的輸出電壓的漂移。,（2）輸出電阻,反映了負載變化的影響。,有時用電流調(diào)整率表示：當(dāng)Io從0變到最大時，輸出電壓的相對變化量，即：,