模拟电路康华光PPT学习教案

1、会计学1 模拟电路康华光模拟电路康华光 9.1 小功率整流滤波电路 9.1.2 单相桥式整流电路 9.1.4 倍压整流电路 9.1.1 单相半波整流电路 9.1.5 滤波电路 9.1.2 单相全波整流电路 第1页/共65页 整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动 的电压。 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。 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。 9.1.1 单相半波整流电路 第2页/共65页 u2 0 时，二极管 导通。 iLu 1 u 2 a T b D RLu o 忽略二极管正 向压降： uo=u2 u 1

2、u 2 a T b D RLu o iL=0 u20时，二极 管截止,输出电 流为0。 uo=0 9.1.1 单相半波整流电路 第3页/共65页 t uo (2) 输出电压平均值（Uo）： (1) 输出电压波形： u 1 u 2 a T b D RLu o iL 2 0 2 2 45. 0 2 d 2 1 U U tuU oo (4) 二极管上承受的最高电压： 2 2UU RM (3) 二极管上的平均电流 ： ID = U0/RL tU u sin2 00 2 t t 0 2 U2为变压器次级电压的有效值 第4页/共65页 u 1 u 2 a T b D 1 RL u o D 2 u 2 io

3、 + + 原理： + + 变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2 当u2正半周时， D1导通，D2截止。 当u2负半周时， D2导通，D1截止。 9.1.2 单相全波整流电路 第5页/共65页 工作原理 u 1 u 2 a T b D 1 RL u o D 2 u 2 iL (4) uo平均值Uo： Uo=0.9U2 (1) 输出电压波形： (2) 二极管上承受的 最高电压： 2 22UURM t uo (3) 二极管上的平均电流： LD II 2 1 第6页/共65页 1. 工作原理 9.1.3 单相桥式整流电路 利用二极管的单向导电性 第7页/共65页 1. 工作原理 9.1.3

4、单相桥式整流电路 利用二极管的单向导电性 第8页/共65页 9.1.3 单相桥式整流电路 3. 纹波系数 tdtVV sin2 1 2 0 L 2. VL和IL L L L R V I 483. 0 L 2 L 2 2 V VV K r 2 22 V 2 9 . 0 V L 2 9 . 0 R V 第9页/共65页 4. 平均整流电流 D3D1 II D4D2 II L 2 L 45. 0 2 1 R V I 5. 最大反向电压 2RM 2VV 第10页/共65页 整流电路的主要参数 1. 整流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为: 2 0 2 90d 2 1 U.tu

5、U oo 负载上的(平均)电流: L L R U. I 2 90 一、整流输出电压的平均值与脉动系数 整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是 衡量整流电路性能的两个主要指标。 第11页/共65页 S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo 之比。 2. 脉动系数 670 3 2 U22 3 24 2 2 1 . U U U S o mo 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得: )6cos 35 4 4cos 15 4 2cos 3 4 2 (2 2 tttUuo 第12页/共65页 平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管 的主要依据。 L oD R U

6、.II 2 450 2 1 2 2UU RM 例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周 导通。因此，流过每只整流二极管的平均 电流 ID 是负载平均电流的一半。 二极管截止时两端承受的最大反向电压： 二、平均电流与反向峰值电压 第13页/共65页 几种常见的硅整流桥外形： + A C - +- + - 第14页/共65页 集成硅整流桥： u 2 uo + +- + 第15页/共65页 在u2正半周，D1导通，C1充电至 ，极性如图。 22U + - + - 22U 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第16页/共65页 在u2

7、负半周，D2导通，C2充电至 。 222U + - + - 22U + - 222U 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第17页/共65页 + 22U- 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第18页/共65页 + 22U- + 222U- 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第19页/共65页 + 22U- + 222U- + 222U- 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，

8、实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第20页/共65页 + 22U- + 222U- + 222U- + 222U- 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第21页/共65页 + 22U- + 222U- + 222U- + 222U-+222U- + 222U- 9.1.4 倍压整流电路 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第22页/共65页 + 222U-+222U-+222U- 1.由于前一级电容要向后一级电容充电，因此需下 一周期补充，即整个过程要经过多个周期稳定。 9.1.4 倍压整流

9、电路 注意 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第23页/共65页 + 222U-+222U-+222U- 2.以上分析为空载情况，当接上负载后，由于电容 有了放电回路，因次电容上的电压达不到最大值。 9.1.4 倍压整流电路 注意 利用二极管的导引作用和电容的储能作用，实现 “整流” 、“倍压” 功能。 第24页/共65页 第25页/共65页 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串 联。 交流 电压 脉动 直流电压 整流 滤波 直流 电压 原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电 感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流 电路

10、输出电压中的交流成份，保留其 直流成份，达到平滑输出电压波形的 目的。 9.1.5 滤波电路 第26页/共65页 几种滤波电路 9.1.4 滤波电路 （a）电容滤波电路 （b）电感电容滤波电路（倒L型） （c）型滤波电路 第27页/共65页 第28页/共65页 9.1.5 滤波电路 1. 电容滤波电路 u2 t 无滤波电容 时的波形 加入滤波电容 时的波形 uo t RLC越小，输 出电压越低。 第29页/共65页 9.1.5 滤波电路 电容滤波的特点 A. 二极管的导电角 ，流过二极管的瞬时电流很大。 一般取 2 )53( T CR Ld (T:电源电压的周期) 近似估算:Uo=1.2U2。

11、 C. 流过二极管瞬时电流很大。 RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大 故一般选管时，取 L oL DF R U I I 2 1 )32( 2 )32( B. 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 第30页/共65页 输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和 S 也随之改变。 如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多, S 增大。 结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流 较小且负载变动不大的场合。 D. 输出特性(外特性) uo 电容滤波 纯电阻负载 1.

12、4U2 0.9U2 0 IL 第31页/共65页 电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。 电感滤波电路 u2u1 RL L uo 2. 电感滤波电路 第32页/共65页 1、滤波原理 对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上。 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。 Uo=0.9U2 当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压 约为： u2u1 RL L uo 第33页/共65页 2、电感滤波的特点 整流管导电角较大，峰值电流很小，输出 特性比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的 场合

13、。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电 磁干扰。 u2u1 RL L uo 第34页/共65页 9.2 串联反馈式稳压电路 9.2.1 稳压电源质量指标 9.2.2 工作原理 9.2.3 三端集成稳压器 9.2.4 三端集成稳压器的应用 第35页/共65页 输出电压 9.2.1 稳压电源质量指标 ) , , ( OIO TIVfV 输出电压变化量 TSIRVKV T OoIVO 输入调整因数 0 0 I O V O T I V V K 电压调整率 0 0 I OO V O %100 / T I V VV S 稳压系数 0 0 II OO O / / T I VV VV 输出电阻 0 0 O O

14、 o I T V I V R 温度系数 0 0 O I T VT T V S 第36页/共65页 1. 结构 9.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理 第37页/共65页 T为调整管 A为比较放大电路 VR为基准电压，由稳压管与限流电阻串联构成。 R1 、RP 与R2组成反馈网络，用来反映输出电压的变化的取样环节。 稳压电路的主回路是起调整作用的三极管与负载串联，故称为串联式稳压电路 第38页/共65页 9.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理 2. 工作原理 (+ ) (+ ) (+ ) (+ ) 输入电压波动 负载电流变化 输出电压变化 O V)( REFF 不不变变VV B V C I

15、CE V O V 电压串联负反馈 输出电压 )1( 2 1 REFO R R VV （满足深度负反馈 ） 21 2 O F RR R V V FV Q vCE/V iC/mA Q 第39页/共65页 )1 ( 2 1 REFO R R VV REF P P O V RR RRR V 2 21 min 输出电压的调节范围 RP动端在最上面时，输出电压最小 REF P O V R RRR V 2 21 max RP动端在最下面时，输出电压最大 第40页/共65页 随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压 电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单 的集成稳压电源只

16、有输入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳 压器。 9.2.3 三端集成稳压器 注：型号后XX两位数字代表输出电压值 输出电压额定电压值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等 。 三端集成 稳压器 固定式 可调 式 正稳压W78XX 负稳压W79XX 第41页/共65页 9.2.3 三端集成稳压器 1. 输出电压固定的三端集成稳压器 （正电压 78 、负电压 79 ）恒流源 基准电压电路 调整电路 比较放大 减流保护 过热保护 启动电路 取 样 电 路 R4 T1 T4 T2 T3 T5 DZ1 DZ2 R3 R2 R1 VREF T14 T13 D2 D1 R5 R7 R6 T6

17、T7 T8 T9 T12 T10 T11 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 DZ3 DZ4 VF VO VI 1 3 2 IO 第42页/共65页 1端: 输入端 2端: 公共端 3端: 输出端 W7800系列稳压器外形 1 2 3 1端: 公共端 2端: 输入端 3端: 输出端 W7900系列稳压器外形 1 2 3 第43页/共65页 9.2.3 三端集成稳压器 2. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ） 输出电压 )1( 1 2 REFO R R VV 第44页/共65页 9.2.4 三端集成稳压器的应用 1. 固定式应用举例 注意：输入与

18、输出端之间的电压不得低于3V！ 第45页/共65页 9.2.4 三端集成稳压器的应用 1. 固定式应用举例 第46页/共65页 输出正负电压的电路 正负电压同时输出电路 W78XX C I U I + _ U O 13 2 + _ C I W79XX 1 3 CO CO 2 U O 第47页/共65页 9.2.4 三端集成稳压器的应用 2. 可调式应用举例 第48页/共65页 9.2.4 三端集成稳压器的应用 2. 可调式应用举例 end 第49页/共65页 9.3 开关型稳压电源 线性稳压电路的缺点: 调整管管耗大 电源效率低(40% 60%) 改进思路: 使调整管 截止(电流小) 饱和(管

19、压降小) 开关稳压电路的优点: 效率高 （80% 90%） 体积小、重量轻 稳压范围宽 开关稳压电路的缺点: 电路复杂 对电网要求不高 对电子设备干扰较大 输出电压含较大纹波 第50页/共65页 9.3.1 开关稳压电源的基本工作原理 开关型稳压电路的换能电路将输入的直流电压转换为脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压 输入电压UI是未经稳压的直流电压，T为调整管，即开关管；uB为矩形波，控制开关管的工作状态；电感L和电容C组成滤波电路，D为续流二极管。 基本原理图 第51页/共65页 uB为高电平时，T饱和导通，D承受反压截止， L存储能量，C充电， 发射极电位uE=UI-UCES 等效电路如

20、图 uB为低电平时，T截止， L释放能量，D导通， C放电。等效电路如图 负载电流方向不变，发射极电位uE=-UD 第52页/共65页 第53页/共65页 第54页/共65页 一、 串联型开关稳压电路 9.3.1 开关稳压电源的基本工作原理 组成框图 + UI + Uo RL V1 8 A 8 C R1 R2 V2 L C + UREF u F u A u T u B u E iL IO 频率固定 的三角波 误差放大 续 流 第55页/共65页 工作波形 on I O t T U U + UI V1 L uE IO + Uo RL 8 A 8 C V2 C + UREF uF uA uT uB

21、 iL =DUI T t D on 占空比 O O O O UO t t t O t t uT uA uB uE iL uo IO toff ton UI 脉宽调制式 （PWM） 第56页/共65页 + UI + Uo RL V1 8 A 8 C R1 R2 V2 L C + UREF u F u A u T u B u E iL IO 稳压原理 UI UO uF uA 占空比 UO D = 50 %当uF = UREF , uA = 0, UO为预定标称值 第57页/共65页 二、 并联型开关稳压电路 + UI + Uo RL V1 R1 R2 L C + UREFuF uB V2 控制 电

22、路 + UI + Uo RL V1 L C + uB V2 + UI + Uo RL V1 L C + uB V2 iL 高电平 iO 低电平 iL uB toff ton T I off on O )1(U t t U 第58页/共65页 9.3.2 集成开关稳压器及其应用 类型 单片脉宽调制式(外接开关功率管) 单片集成开关稳压器 CW1524 CW4960/4962 一、CW1524/2524/3524（区别在于温度范围） ） 组成： 基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、 振荡器、触发器、输出功率管(2)、过热保护 最大输入电压：40 V 最高工作频率：100 kHz 每路输出电流：10

23、0 mA 内部基准电压：5 V(承受50 mA电流) 第59页/共65页 取样电压 基准电压 输出 方波 定时电容 定时电阻 关闭, 控制脉宽 接扩流晶体 管C、E极 输入 电压 振荡/同步 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 IN +IN UIN UREF (+ 5 V) EB CB CA EA RT CT GND 限流 +限流 断路 补偿 CW1524系列引脚排列 第60页/共65页 外接复合管扩流 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 。 。 + + R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R9 R8 RL C2 C1 C3 C4 V3 V2 V1 5 k 3 k 5 k 5 k 5 k 2 k 50k 180 68 0.1 UI U O R0 0.1F 0.02F 0.01 F 500 F (28 V) CW1524 L 0.9 mH 产生 振